仪表着陆系统概述及原理
仪表着陆系统(ILS)电磁环境分析及测试系统集成
仪表着陆系统(ILS)电磁环境分析及测试系统集成作者：张蕴菁来源：《中国新通信》 2018年第8期随着当前航班任务的日益频繁，相关的飞机起降次数不断增加，而飞机起飞和着陆事故的现象时有发生，且当前的仪表着陆系统与场地及电磁环境息息相关，因此，需要针对干扰信号对仪表着陆系统的影响，开展针对性的分析讨论，以确保系统运行的稳定性。
一、仪表着陆系统的概念与作用机理仪表着陆系统(ILS) 也称盲降系统，是应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。
它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现安全着陆，因此，仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下，引导飞机进近着陆。
仪表着陆系统通常由一个甚高频(VHF) 航向信标台。
一个特高频(UHF) 下滑信标台和几个甚高频(VHF) 指点标或者特高频(UHF) 测距仪(DME) 组成。
航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面，下滑信标给出仰角2.5° -3.5°的下滑面，这两个面的交线即是仪表着陆系统给出的飞机进近着陆的准确路线。
二、电磁干扰分析2.1 电磁信号的干扰影响电磁信号的干扰对于仪表着陆系统信号不稳的影响较为直接，究其原因可能是因为机场附近的企业部门或者个人不按照相关的规定使用无线电频段，所以对相关信号的频率产生了干扰。
当信号频率与仪表着陆系统的频率相近时，会形成波形的叠加，造成对既有机场航道导航设置的偏移，使仪表着陆系统的信号抖动，造成ILS 信号的不稳定。
另外，导致电磁波对仪表着陆系统的相近波段的信号干扰的影响源还包括，各类移动通信站，交通系统的电磁辐射干扰，包括电气化铁路和有轨、无轨电车，电力系统的电磁辐射干扰，包括高压输变电线路及地下电缆和变电站等设备的干扰，最后，各类工业及医疗科研高频设备都可能对机场导航的信号产生干扰，工业的设备如高频感应加热设备，科研设备如电子加速器和电磁灶等，医疗设备如高频、超短波和紫外线理疗机等。
《仪表着陆系统》课件
作用：为飞行员提供实时的飞 行数据和性能参数，以便及时
调整飞行状态
评估：对飞行数据进行分析和 评估，为飞行员提供飞行建议
和改进措施
提供飞机的航向、高度、速度等信息 引导飞机按照预定航线飞行 提供飞机与跑道的距离和角度信息 帮助飞行员判断飞机的着陆时机和位置
提供飞机的精确位置信息 引导飞机安全降落到跑道上 提供飞机相对于跑道的位置信息 提供飞机相对于跑道的航向信息 提供飞机相对于跑道的高度信息 提供飞机相对于跑道的速度信息
夜间着陆：为夜间着陆提供安全引 导
ICAO（国际民 用航空组织） 发布的仪表着 陆系统技术标
准
FAA（美国联 邦航空局）发 布的仪表着陆 系统技术规范
EASA（欧洲航 空安全局）发 布的仪表着陆 系统技术规范
I ATA （ 国 际 航 空运输协会） 发布的仪表着 陆系统技术规
范
国家标准：GB/T 17676-2008《民用航空 器仪表着陆系统》
,
汇报人：
01
02
03
04
05
06
定义：仪表着陆系统是一种用于引 导飞机安全降落到跑道上的导航系 统。
特点：自动化程度高，操作简便， 可靠性强。
添加标题
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作用：提供精确的导航信息，帮助 飞行员在恶劣天气或夜间条件下安 全降落。
应用：广泛应用于民航、军用航空 等领域。
仪表着陆系统是一 种用于引导飞机安 全降落的导航系统。
提供飞机偏离跑道 或下滑道的警告
提供飞机接近跑道 或下滑道末端的警 告
提供飞机接近跑道 或下滑道末端的警 告
提供飞机接近跑道 或下滑道末端的警 告
航空领域仪表着陆系统简介
仪表着陆系统仪表着陆系统（盲降系统，ILS，Instrument Landing System）是应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。
仪表着陆系统是飞机进近和着陆引导的国际标准系统，它是由国际民航组织（ICAO，International Civil Aviation Organization）确认的国际标准着陆设备，全世界的仪表着陆系统都采用国际民航组织的技术性能要求，因此任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。
1.仪表着陆系统的功能仪表着陆系统能在气象条件恶劣和能见度差的条件下向飞行员提供引导信息，保证飞机安全进近和着陆。
它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现安全着陆。
因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下引导飞机进近着陆，所以把仪表着陆系统称为盲降，即飞行员在肉眼无法看清机场跑道的情况下操控航班降落。
2.仪表着陆系统的组成仪表着陆系统包括3个分系统：提供横向引导的航向信标，提供垂直引导的下滑信标（glideslope）以及提供距离引导的指点信标（marker beacon），每一个分系统又由地面发射设备和机载设备所组成。
仪表着陆系统通常由一个甚高频（VHF）航向信标台、一个特高频（UHF）下滑信标台和几个甚高频（VHF）指点信标组成。
航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面，下滑信标给出仰角2.5°-3.5°的下滑面，这两个面的交线即是仪表着陆系统给出的飞机进近着陆的准确路线。
指点信标沿进近路线提供键控校准点，即距离跑道入口一定距离处的高度校验，以及相距入口的距离。
飞机从建立盲降到最后着陆阶段，若飞机低于盲降提供的下滑线，盲降系统就会发出告警。
3.仪表着陆系统的分类3.1.方向引导系统航向台（LOC/LLZ，Localizer）位于跑道进近方向的远端，波束为角度很小的扇形，提供飞机相对与跑道的航向道（水平位置）指引；下滑台（GS，Glide Slope/ GP，Glide Path）位于跑道入口端一侧，通过仰角为3度左右的波束，提供飞机相对跑道入口的下滑道（垂直位置）指引；3.2.距离参考系统指点标（Marker Beacon）距离跑道从远到近分别为外指点标（OM，Outer Marker）、中指点标（MM，Middle Marker）和内指点标（IM，Inner Marker），提供飞机相对跑道入口的粗略的距离信息，通常表示飞机在依次飞过这些信标台时，分别到达最终进近定位点（FAF，Final Approach Fix）、I类运行的决断高度、II类运行的决断高度。
仪表着陆系统
航向信标性能要求
• 航道结构 航道弯曲不能超过以下要求：
覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM。 A点到B点:Ⅰ类, 从0.031DDM 线性下降到0.015DDM
Ⅱ类, 从0.031DDM 线性下降到0.005DDM B点到C点： Ⅰ类, 0.015DDM
Ⅱ类, 0.015DDM
• 识别信号 音频1020赫± 50赫
• 在航道或下滑道上， M90 = M150
工作原理
• 发射的信号：CSB 和 SBO • CSB信号：载波加边带波，调制信号为
90 + 150赫，发射机调制 • SBO信号：纯边带波，载波抑制。调制
包络为90 – 150赫，空间调制 • 调制度差是所有CSB和SBO信号的90赫
和150赫分量的叠加或相减
下滑计算公式
• 下滑天线挂高 （零基准下滑）
246 H1=
f 0 sin θ
H 2 = 2 H1
其中：H 1 下天线高度， H 2 上天线高度 θ 下滑角， θ = θ0 + α θ0 标称下滑角 ，3 度 α 下滑反射面坡度角 f 0 下滑发射机工作频率
下滑计算公式
• 下滑天线偏移 （零基准下滑）
名词术语
• Ⅲ类设施性能的仪表着陆系统
借助必要的辅助设备，从仪表着陆系统覆盖区边缘到 跑道表面能提供引导信息的仪表着陆系统。
• 前向航道扇区
位于航向信标台与跑道相同一侧的航道扇区。
• 半航道扇区
包含航道线的水平面内，由靠近航道线的DDM等于 0.0775的各点轨迹所限定的扇区。
名词术语
• 下滑道
下滑道左右两侧 8 度，上至地平面上1.75θ里。
• 频率稳定度 ±0.005% • 下滑角θ
仪表着陆系统
➢航向信标：航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延 长线的垂直平面内，形成航向面或叫航向道。如下图所示，用 来提供飞机偏离航向道的横向引导信号。 ➢下滑信标：下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面(见下 图)，下滑面和跑道水平平面的夹角，根据机场的净空条件，可 在 20之间40选择。
➢指点信标：指点信标台为2个或3个，装在顺着着陆方向的跑道中心延长线 的规定距离上，分别叫内、中、外指点信标(见下图1)。每个指点信标台发射 垂直向上的扇形波束。只有在飞机飞越指点信标台上空的不大范围时，机载接 收机才能收到发射信号。由于各指点信标台发射信号的调制频率和识别码不同， 机载接收机就分别使驾驶舱仪表板上不同颜色的识别灯亮，同时驾驶员耳机中 也可以听到不同音调的频率和识别码。驾驶员就可以判断飞机在那个信标台的 上空，即知道飞机离跑道头的距离。
➢ILS系统设施的性能类别能达到的运用目标如下： ✓I类设施的运用性能：在跑道视距不小于800m的条件下，以高的进 场成功概率，能将飞机引导至60m的决断高度。 ✓II类设施的运用性能：在跑道视距不小于400m的条件下，以高的 进场成功概率，能将飞机引导至30m的决断高度。 ✓Ⅲa类设施的运用性能：没有决断高度限制，在跑道视距不小于 200m的条件下，着陆的最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道 表面。因此叫“看着着陆”(see to land)。 ✓Ⅲb类设施的运用性能：没有决断高度限制和不依赖外界目视参考， 一直运用到跑道表面，接着在跑道视距50m的条件下，凭外界目视 参考滑行，因此叫“看着滑行”(see to taxi)。 ✓Ⅲc类设施的运用性能：无决断高度限制，不依靠外界目视参考， 能沿着跑道表面着陆和滑行。
图2表示飞机进场的示意图。航向信标和下滑信标发射信号组合的结果，在 空间形成一个矩形延长的角锥形进场航道。其中航向道宽度为40，下滑道宽 度为1.40(指示器满刻度偏转的角度)。
仪表着陆系统
航向信标：航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延 长线的垂直平面内，形成航向面或叫航向道。如下图所示，用 来提供飞机偏离航向道的横向引导信号。 下滑信标：下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面(见下 图)，下滑面和跑道水平平面的夹角，根据机场的净空条件， 0 0 可在2 4 之间选择。
指点信标：指点信标台为2个或3个，装在顺着着陆方向的跑道中心延长线的 规定距离上，分别叫内、中、外指点信标(见下图1)。每个指点信标台发射垂 直向上的扇形波束。只有在飞机飞越指点信标台上空的不大范围时，机载接 收机才能收到发射信号。由于各指点信标台发射信号的调制频率和识别码不 同，机载接收机就分别使驾驶舱仪表板上不同颜色的识别灯亮，同时驾驶员 耳机中也可以听到不同音调的频率和识别码。驾驶员就可以判断飞机在那个 信标台的上空，即知道飞机离跑道头的距离。 图2表示飞机进场的示意图。航向信标和下滑信标发射信号组合的结果， 在空间形成一个矩形延长的角锥形进场航道。其中航向道宽度为40，下滑道 宽度为1.40(指示器满刻度偏转的角度)。
一、着陆标准等级
国际民航组织根据在不同气象条件下的着陆能力，规定 了三类着陆标准，使用跑道视距(RVR)和决断高度(DH)两个量 来表示。其规定如下表所示。
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲa Ⅲb Ⅲc
跑道视距（RVR） 800m(2600ft) 400m(1200ft) 200m(700ft) 50m(150ft) 0
航道扇区：DDM等于0.155的射线所包含的角度θ，称航道扇 区(如下图所示)。θ随着航向信标台与跑道入口之间的距离不 同而变。
标准的航道偏离指示器满刻度偏转对应于0.155 DDM，即飞 机偏离航道中心线20—30。并在ILS基准数据点横向偏转灵敏度 等于0.00145DDM／m。
仪表着陆系统原理
A1
A2
DDM -17.5% m90Hz>m150Hz
DDM +17.5% m150Hz>m90Hz
DDM 0 m90Hz=m150Hz
15米
0.24Ø
0.24Ø
Ø
actual DDM=O curve
D
Runway threshold
GS 1F-antenna
Figure1-4 GS characteristic values
Ca.250米
LOC-antenna
LOC-shelter FFM★
D
Ca.150米
Runway
Figure1-2.Arrangement of ILS subsystems
RWY centre Line
Approach path 示意图
类仪表着陆系统，在能见度为800米时，保障航空器到距地面60米的高度
04
SDM：90Hz和150Hz调制信号的调制度和。
05
航向台，提供覆盖跑道及跑道延长线的水平方向上的引导信号，这个信号是合成的，分别由两个辐射场（90/150）共同完成。
01
DDM：90Hz和150Hz调制信号的调制度差。
03
航道：在跑道中心线和跑道延长线上，一定范围内150Hz和90Hz调制的幅度是一样的（调制度相等）这个范围称为“航道”。当飞机处于航道的左侧时，也就是90Hz占优势的辐射场内，会得到“向右”的指示。当飞机处于航道的右侧时，也就是150Hz占优势的辐射场内，会得到“向左”的指示。
GS
LOC
DDM=0
90Hz
90Hz
150Hz
150Hz
Runway
Runway threshold
仪表着陆系统
仪表着陆系统（ILS）简介ILS的原理ILS的作用和历史仪表着陆系统ILS（Instrument Landing System）是“非目视”进近和着陆的标准助航系统。
它为飞机提供对准跑道的航向信号和指导飞机下降的下滑道信号，再加上适当的距离指示信号，使飞机能在低的能见度和恶劣天气条件下借助这些仪表提供的信号指示就可以安全着陆。
随着新技术和新器件在ILS上的应用，ILS所提供的精确导航信号使得全天候的着陆成为可能。
为了着陆飞机的安全，在目视着陆飞行条例（VFR）中规定，目视着陆的水平能见度必须大于4.8Km，云底高不小于300M。
在很大一部分机场的气象条件都不能满足这一要求，这时着陆的飞机必须依靠ILS提供的引导进行着陆。
ILS是采用“等信号”原理来实现的，即通过比较两个信号的幅度差来给出左右和上下指示，当飞行器处于指定航线时，两个信号幅度相等，差值为零。
最早的ILS雏形出现在上个世纪三十年代，那时有一种叫“AN系统”的设备来帮助飞机着陆。
如图一所示。
它将“A”和“N”两个字母的MORSE码分开发射，当飞机偏离跑道中心线时，飞行员只能听到其中一个字母的MORSE 码，“A”或“N”，只有飞机对准跑道时，才能同时听到两个字母。
而飞机下滑的角度是这样形成的：飞机沿着一个固定信号强度（比如100uA）降落。
后来这两个MORSE 码被两个音频所代替（90Hz 和150Hz ），并且载波提高，航向为VHF ，下滑为UHF 。
如图二所示。
但上述两种系统的缺点是显而易见的，就是误差大，波瓣宽度十分大，容易受干扰。
现代的ILS 通过采用多个对数周期天线，并添加其它技术元素，如采用双频系统、分离辐射和空间调制、信号频谱精确控制和变换等措施来提高ILS 的精度和可靠性。
图一：AN 系统图二：双音频系统ILS的有关述语决断高度（DH）：ILS引导飞机到达飞行员能看见跑道的最低允许高度，在这个高度上，驾驶员必须做出继续着陆还是复飞的决定。
仪表着陆系统
• ILS “A”点
在进近方向，沿着跑道中心延长线，距跑道入口7.5 公里处测得的下滑道上的一点。
名词术语
• ILS “B”点
在进近方向，沿着跑道中心延长线，距跑道入口
1050米处测得的下滑道上的一点。
• ILS “C”点
标称下滑道直线部分在包含跑道入口的水平面上方30 米高度处所通过的一点。
名词术语
• 不同制式的下滑信标 零基准下滑信标，场地的要求严 边带基准下滑信标，用于特殊的场地 扑获效应下滑信标是双频制，降低地 面障碍物反射的影响，用于复杂地形 • 不同的下滑信标对场地要求、投资、保 障的类别都不同，要因地制宜的采用
下滑信标
零基准下滑信标
扑获效应下滑信标
下滑信标
扑获效应下滑信标天线阵
名词术语
• Ⅲ类设施性能的仪表着陆系统
借助必要的辅助设备，从仪表着陆系统覆盖区边缘到 跑道表面能提供引导信息的仪表着陆系统。
• 前向航道扇区
位于航向信标台与跑道相同一侧的航道扇区。
• 半航道扇区
包含航道线的水平面内，由靠近航道线的DDM等于 0.0775的各点轨迹所限定的扇区。
名词术语
• 下滑道
• 航道宽度
α = 2 arc tg 105
d1+d2
其中： α 航道宽度，航道左右DDM为0.155 所限制 的扇区角，以角度表示 d1 跑道长度，米 d2 航向天线到跑道终端的距离长度，米
下滑计算公式
• 下滑天线位置
H+Y
D=
其中： D H Y θ α
tg(θ + α)
下滑天线距入口的内撤距离 下滑道在跑道入口处的高度，15 米 在入口，跑道面和下滑反射面的高差 下滑角，3 度 下滑反射面的纵向坡度角
仪表着陆系统
仪表着陆系统（ILS ）简介ILS 的原理ILS 的作用和历史仪表着陆系统ILS （Instrument Landing System ）是“非目视”进近和着陆的标准助航系统。
它为飞机提供对准跑道的航向信号和指导飞机下降的下滑道信号，再加上适当的距离指示信号，使飞机能在低的能见度和恶劣天气条件下借助这些仪表提供的信号指示就可以安全着陆。
随着新技术和新器件在ILS 上的应用，ILS 所提供的精确导航信号使得全天候的着陆成为可能。
为了着陆飞机的安全，在目视着陆飞行条例（VFR ）中规定，目视着陆的水平能见度必须大于4.8Km ，云底高不小于300M 。
在很大一部分机场的气象条件都不能满足这一要求，这时着陆的飞机必须依靠ILS 提供的引导进行着陆。
ILS 是采用“等信号”原理来实现的，即通过比较两个信号的幅度差来给出左右和上下指示，当飞行器处于指定航线时，两个信号幅度相等，差值为零。
最早的ILS 雏形出现在上个世纪三十年代，那时有一种叫“AN 系统”的设备来帮助飞机着陆。
如图一所示。
它将“A ”和“N ”两个字母的MORSE 码分开发射，当飞机偏离跑道中心线时，飞行员只能听到其中一个字母的MORSE 码，“A ”或“N ”，只有飞机对准跑道时，才能同时听到两个字母。
而飞机下滑的角度是这样形成的：飞机沿着一个固定信号强度（比如100uA ）降落。
后来这两个MORSE 码被两个音频所代替（90Hz 和150Hz ），并且载波提高，航向为VHF ，下滑为UHF 。
如图二所示。
但上述两种系统的缺点是显而易见的，就是误差大，波瓣宽度十分大，容易受干扰。
现代的ILS 通过采用多个对数周期天线，并添加其它技术元素，如采用双频系统、分离辐射和空间调制、信号频谱精确控制和变换等措施来提高ILS 的精度和可靠性。
图一：AN 系统图二：双音频系统ILS的有关述语决断高度（DH）：ILS引导飞机到达飞行员能看见跑道的最低允许高度，在这个高度上，驾驶员必须做出继续着陆还是复飞的决定。
仪器降落系统ILS
03 ILS系统的分类
I类ILS
跑道视程（RVR）范围
通常为550至800米，允许飞机在较低的能见度条件下着陆。
系统组成
包括航向台、下滑台和外指点标。
导航精度
仪器降落系统ILS（仪表着陆系统）
目录
• 引言 • ILS系统概述 • ILS系统的分类 • ILS系统的应用 • ILS系统的优势与局限性 • ILS系统的未来发展 • 结论
01 引言
主题简介
• 仪器降落系统ILS（仪表着陆系统）：一种用于引导飞机着陆的 电子系统，通过地面发射的无线电信号提供方向、下滑道和距 离信息，使飞机在视觉条件不佳或完全看不见的情况下安全着 陆。
ILS系统通过精确的引导信息，帮助飞行员在低能见度条 件下安全着陆，降低了着陆过程中的风险。
全天候工作能力
ILS不受光照、云层和天气条件的影响，可以在任何时间 、任何天气条件下为飞行员提供准确的着陆引导信息。
提高机场运行效率
ILS系统允许飞机在复杂的天气条件下连续进场着陆，提 高了机场的运行效率，减少了航班延误和取消的情况。
未来发展趋势与展望
01
02
03
集成化与模块化
未来ILS系统将朝着集成化 和模块化方向发展，实现 更高效的系统集成和灵活 的扩展升级。
Hale Waihona Puke 智能化与自动化随着人工智能和自动化技 术的发展，ILS系统将更加 智能化和自动化，提高系 统的自主性和适应性。
绿色环保
未来ILS系统将更加注重环 保和节能设计，减少对环 境的影响，促进可持续发 展。
仪表着陆系统 ILS
ILS的未来
美国最近研制了了一种先进灵活的仪表着陆系统,它比 装在机场的常规ILS可靠性高,价格低。这套以计算机 为基础的先进着陆系统(ALS=Automatic Landing System )与正在研制中的星基系统不同,ALS采用现有 的机载ILS设备。 ALS更适用于那些小型、低容量且 受地形限制的机场。
6、航向信表系统
工作频率 108.00-111.95MHZ 小数点后第一位为奇数。 a、航向信标发射工作框图
1 6
调幅电路 3
功放 uSBO(t)
右天线，fR(q) 8 9 · · · · · · +q
载波振荡 放大器
· 90° 2
150Hz、90Hz 正弦信号发生器 4 调幅电路 · 5 7 功放
ILS的发展趋势
新一代更先进的MLS一定会在将来取代ILS。根据我国研制 ML S 的状况, 目前要安装一套ML S 系统的耗资极其巨大， 我国机场规模小, 分布范围广, 所使用的跑道数量和飞行流量 之间并没有十分突出的矛盾, IL S 尚能满足要求。 IL S 在我国已经使用了几十年 。作为一种廉价可靠的着陆 设备, 未来一段时间, 在推广MLS 的同时, ILS 不可能被完全 取代, 必然是MLS与ILS结合共同来支持飞机导航及引导着陆。 飞机也必须有兼具ILS以ML S 双重功能的组合着陆系统来保 障机安全着陆的需要
混合 差端 天线 -90° 网络 和端 uCSB(t) 分配网络
0°
跑道中心线（0°）
-q
左天线，fL(q)
模拟开关 Morse码 发生器
1020Hz正弦 信号产生器
键控识别音频 信号产生器
b、航向信标接受机
300~3000Hz BP滤波器 · 1 接收机 2 包络 3 · 检波器 150Hz BP 滤波器
第5章_仪表着陆系统
m150
中国民航大学 CAUC
m90
5.3 下滑信标
二、GS的工作原理与过程（4） GS的工作原理与过程 的工作原理与过程（
2. M型信号的形成（2） 型信号的形成（ ） 型信号的形成
m E f (θ ) m150 = 1 + Hm H 2 ELm f L (θ )
m EHm f H (θ ) m90 = 1 − 2 ELm f L (θ )
Navigation Principles and Systems
导航原理与系统
倪育德
中国民航大学
Navigation Principles and Systems 第5章 章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8
仪表着陆系统
概述 ILS的一般特性 的一般特性 下滑信标 下滑信标接收机 航向信标 航向信标接收机 指点信标及其接收机 下滑线的确定
中国民航大学 CAUC
5.3 下滑信标
二、GS的工作原理与过程（3） GS的工作原理与过程 的工作原理与过程（ 2. M型信号的形成（1） 型信号的形成（ ） 型信号的形成
上天线归一化方向性函数
eH (t ) = EHm f H (θ )(m sin Ω1t − m sin Ω 2t ) cos ωct
由于在下滑面上，上天线对 信号的辐射为0 由于在下滑面上，上天线对SBO信号的辐射为 信号的辐射为 故称这种信标为“零基准信标” ，故称这种信标为“零基准信标”。
中国民航大学 CAUCFra bibliotek5.3 下滑信标
二、GS的工作原理与过程（8） GS的工作原理与过程 的工作原理与过程（
4. m150与m90的方向性图（1） 的方向性图（ ） 与 的方向性图 镜象原理 无限大理想导电平面对电荷+q的场的影响， 无限大理想导电平面对电荷 的场的影响，可以 的场的影响 用一个对称于理想导电平面的-q镜象电荷来代替 镜象电荷来代替。 用一个对称于理想导电平面的 镜象电荷来代替。
INSTRUMENT LANDING SYSTEM(仪表着陆系统)
目视参考系统
精密进近轨迹指示器(Precision 精密进近轨迹指示器(Precision Approach Path Indicator, PAPI)，提供 PAPI)，提供 飞行器相对正确的下滑道的位置的目 视参考。
MB Tips
航路信标台通常距离飞机垂直高度比较远，接收的 信号较弱，而航道信标台距离飞机较近，信号较 强，如果接收机灵敏度设置一样，则会出现信号 接收不到或信号过强的情况，因此MB控制器上有 接收不到或信号过强的情况，因此MB控制器上有 灵敏度高低切换开关。 现代ILS系统中常用DME台代替MB台，DME可以连 现代ILS系统中常用DME台代替MB台，DME可以连 续提高距离信息，其功能强于MB台。对于安装 续提高距离信息，其功能强于MB台。对于安装 DME台的机场来说，要求实施ILS进近的飞机至少 DME台的机场来说，要求实施ILS进近的飞机至少 安装一台DME接收机设备。 安装一台DME接收机设备。
机载设备
航道指示器(左座)
下滑接收天线 航向下滑组 合接收机
航道指示器(右座)
航向接收天线 控制盒
ILS系统组成及分系统工作原理 ILS系统组成及分系统工作原理 和作用 ILS系统的组成 ILS系统的组成
ILS系统包括三个分系统：提供横向引 ILS系统包括三个分系统：提供横向引 导的航向信标（Localize）、提供垂直 导的航向信标（Localize）、提供垂直 引导的下滑道信标（Glideslope)、提 引导的下滑道信标（Glideslope)、提 供距离引导的指点信标（Marker 供距离引导的指点信标（Marker Beacon)。 Beacon)。
反航道（Back Course） 反航道（Back Course）Tips
仪表着陆系统原理
• 航道结构
航道弯曲不能超过以下要求：
Ⅰ类 覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM。 A点到B点: 从0.031DDM 线性下降到
0.015DDM B点到C点: 0.015DDM
Ⅱ类 覆盖区边缘到A点： 0.031 DDM A点到B点:从0.031DDM 线性下降到
Ø
D
15米
DDM -17.5% m90Hz>m150Hz
DDM 0 m90Hz=m150Hz
DDM +17.5% m150Hz>m90Hz
Runway threshold
Figure1-4 GS characteristic values
下滑天线系统
• 零基准天线
由2副天线组成（上下天线）上天线是下天 线的高度的2倍。
0.005DDM B点到基准数据点: Ⅱ类, 0.005DDM
航向信标性能要求
实际航向道线 A
跑道中心延长线
30μA
• 识别信号
航道结构示意图
基准数据点
B
C
5μA 15μA
Ⅰ类容限
音频1020赫± 50赫
航向天线系统
• 航向天线：对数周期天线 • 对数周期天线的性能总结
天线的波段特性很宽
频率改变时，辐射区位置发生变化，但电 尺寸不变
SBO→上天线、CSB→下天线 优点：设备简单 缺点：对场地要求较为严格，保护区外 400米范围内不能有山、丘陵、树林等。
• 边带基准天线
天线高度比零基准天线低，由2副天线 （上下天线）组成，上天线高度是下天 线高度的3倍。适用于前方为陡下坡的地 形。
SBO→上天线，CSB+SBO→下天线
仪表着陆系统原理
对于Ⅰ类设备，能够提供的引导信息最低为30米， Ⅱ类的最低能力为15米，对于Ⅲ类设备最低为跑道面 上
注意：所说的最低，是设备能够达到的最低高度，按 照我们的话讲，是最大能力。
ILS基本工作原理
• 国际民航组织标准：比幅制 • 工作原理：比较两个音频信号的调制度，
90赫和150赫
• 在航道上，90赫和150赫的调制度相等，他
航向信标性能要求
航道结构示意图
实际航向道线 A
跑道中心延长线
30μA
基准数据点
B
C
5μA 15μA
Ⅰ类容限
• 识别信号 音频1020赫± 50赫
航向天线系统
• 航向天线：对数周期天线 • 对数周期天线的性能总结
天线的波段特性很宽
频率改变时，辐射区位置发生变化，但电 尺寸不变
电尺寸不变，天线的方向性、阻抗特性保 持不变。
=FFM-Antenna (optional)
Control and monitoring of all ILS subsystems from the tower
RCMS MODEM
GS-antenna★★
GS-shelter +DME (optional)
RWY centre Line OM
FFM MM
• SBO信号：纯边带波，载波抑制。调制包络
为90 – 150赫，空间调制
• 调制度差是所有CSB和SBO信号的90赫和
150赫分量的叠加或相减
CSB
90+150 波形图
150
90
90+150
CSB 射频信号 CSB 信号频谱
SBO
90－150 波形图
150 90
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仪表着陆系统
仪表着陆系统(Instrument Landing System, ILS) 又译为仪器降落系统，盲降系统，是
应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。
它的作用是由地面发射的两束无线电信号
实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现
安全着陆。
盲降是仪表着陆系统ILS的俗称。
因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到
任何目视参考的天气下引导飞机进近着陆，所以人们就把仪表着陆系统称为盲降，即飞行
员在肉眼无法看清机场跑道的情况下操控航班降落。
1.简介
仪表着陆系统是飞机进近和着陆引导的国际标准系统，它是二战后于1947年由国际
民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备。
全世界的仪表着陆系统都采用ICAO（国际民
用航空组织，国际民航组织，International Civil Aviation Organization）[1]的技术性能要求，因此任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。
“盲降”一词即使对经常坐飞机的人来说也有些陌生，它是普通旅客接触不到的航空专
有名词，并非字面意思“闭着眼睛降”或“盲目降落”。
盲降是仪表着陆系统ILS的俗称，在低
能见度天气时，地面导航台与机载设施建立相关后，系统可由自动驾驶仪完成对准跑道及
后续着陆等行为。
有别于天气正常时的“目视进场”，此方式依靠仪表着陆系统引导飞机进
近着陆，可理解为“不依赖眼睛”即称“盲降”。
仪表着陆系统通常由一个甚高频（VHF）航向信标台、一[3] 个特高频（UHF）下滑
信标台和几个甚高频（VHF）指点标组成。
航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面，
下滑信标给出仰角2.5°—3.5°的下滑面，这两个面的交线即是仪表着陆系统给出的飞机进
近着陆的准确路线。
指点标沿进近路线提供键控校准点即距离跑道入口一定距离处的高度
校验，以及距离入口的距离。
飞机从建立盲降到最后着陆阶段，若飞机低于盲降提供的下
滑线，盲降系统就会发出告警。
2.系统分类
一个完整的仪表着陆系统包括方向引导、距离参考和目视参考系统。
2.1方向引导系统
航向台(Localizer, LOC/LLZ)，位于跑道进近方向的远端，波束为角度很小的扇形，提供飞机相对与跑道的航向道(水平位置)指引；
下滑台(Glide Slope, GS或Glide Path,GP)，位于跑道入口端一侧，通过仰角为3度左右的波束，提供飞机相对跑道入口的下滑道(垂直位置)指引；
2.2距离参考系统
指点标，(Marker Beacon)，距离跑道从远到近分别为外指点标(Outer Marker,OM)，中指点标(Middle Marker,MM)和内指点标(Inner Marker,IM)，提供飞机相对跑道入口的粗略的距离信息，通常表示飞机在依次飞过这些信标台时，分别到达最终进近定位点(Final Approach Fix,FAF)、I类运行的决断高度、II类运行的决断高度。
有时测距仪(Distance Measuring Equipment, DME)会和仪表着陆系统同时安装，使得飞机能够得到更精确的距离信息，或者在某些场合替代指点标的作用。
应用DME进行的ILS进近称为 ILS-DME 进近
2.3目视参考系统
精密进近轨迹指示器(Precision Approach Path Indicator, PAPI)，提供飞行器相对正确的下滑道的位置的目视参考。
进近灯光系统(Approach Light System, ALS)，供夜间或者低能见度进近情况下提供跑道入口位置和方向的醒目的目视参考。
3.航空器进场
LS进场首先是下滑到大约3000英尺，斜向接近机场。
在输入指定跑道ILS通讯信标频率之后，开始导航。
当成功捕获到ILS信号时，自动驾驶的方向导航开关会自动关闭，自动
进场。
当飞行器对准跑道之后，开启接近机场导航（Approach Hold），飞行器会自动下滑。
4.天气标准分类
盲降的作用在天气恶劣、能见度低的情况下显得尤为突出。
它可以在飞行员肉眼难以发现跑道或标志时，给飞机提供一个可靠的进近着陆通道，以便让飞行员掌握位置、方位、下降高度，从而安全着陆。
根据盲降的精密度，盲降给飞机提供的进近着陆标准不一样，
因此盲降可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类标准。
Ⅰ类盲降
在前方能见度不低于800m的条件下或跑道视程不小于550米，以高的进场成功概率，能将飞机引导至60m的决断高度（中指点标上空）。
Ⅱ类盲降
在前方能见度不低于400m的条件下或跑道视程不小于350米，以高的进场成功概率，能将飞机引导至30m的决断高度（内指点标上空）。
Ⅲ类盲降
Ⅲa类设施的性能：没有决断高度限制，在跑道视距不小于200m的条件下，着陆的
最后阶段凭外界目视参考，引导飞机至跑道表面．因此又叫“看着着陆”(see to land)。
Ⅲb类设施的性能：没有决断高度限制和不依赖外界目视参考，一直到跑道表面，并
在跑道视距50m的条件下，凭外界目视参考滑行，因此又叫“看着滑行”(see taxi)。
Ⅲc类设施的性能：无决断高度限制，不依靠外界目视参考，能沿着跑道表面着陆和
滑行。
总结一二三类盲降
云彩到地面的高度小于60米，能见度在800米以下能实现飞机起降的，为一类盲降；当云彩到地面的高度小于30米、能见度在400米以下能实现起降的为二类盲降；肉眼看
不见任何东西，完全依靠仪器自动导航就能实现飞机起降的，为三类盲降中的最高等级。
华东空管局有关负责人告诉记者，浦东机场的二类盲降系统为国内最先进的盲降系统，二
类盲降启用后，如果遇到大雾、雷雨等恶劣天气，只要能见度在200米以上，将有可能完成正常的飞机降落[4]。
[3]
5.使用范围
中国省（区）局级及以上机场和大部分航站都已装有盲降，新建和扩建的机场均装有
双向盲降，其中只有北京、广州、上海，成都机场的盲降系统达到了Ⅱ类运行标准，其余
机场都按Ⅰ类标准开放。
厦门机场早期仅主降方向05号跑道开放Ⅰ类盲降，1993年开始的机场扩建工程建设
完成后，已开放双向Ⅰ类盲降，其中主降方向05号跑道配备Ⅱ类盲降设备按Ⅰ类标准开放。
首都机场使用的是一类和二类盲降系统，但在安全保障方面与三类盲降系统没有区别。
三种盲降系统的不同之处主要是决断高，一类盲降系统决断高为60米，即飞行员要在离
地面60米时判断是否能建立目视参考，决定继续进近还是拉起复飞（后同）；二类盲降
系统决断高为30米；而三类盲降系统决断高是15米，主要适用于大雾天气。
双流机场于2005年正式启用二类盲降系统，是继首都国际机场和上海浦东机场后，
第三个启用该套系统的机场。
即使雾霾天气，航班降落的概率也将比以往提高。
中国民用航空局要求2014年1月
1日起，全国旅客吞吐量排名前十的机场至首都机场的航班机长，必须具备二类盲降运行
资格。
盲降是在天气恶劣、能见度低的情况下，飞行员肉眼难以发现跑道或标志时，借助
仪表等设施完成飞机降落的技术。
当航空气象预报提供数据显示能见度400米左右，机场
运行控制中心实施二级盲降。