儀表著陸系統(tǒng)原理ppt課件

.,儀表著陸系統(tǒng)概述,導(dǎo)航的概念：所謂導(dǎo)航就是將飛行器或艦船從一地引導(dǎo)到另一地的控制過程。導(dǎo)航分為無線電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、多普勒和儀表導(dǎo)航等，方法上來看主要是測角和測距。ILS(InstrumentLandingSystem)儀表著陸系統(tǒng)是國際范圍內(nèi)被廣泛運(yùn)用于航空器進(jìn)近和著陸的一種輔助導(dǎo)航設(shè)備。這個系統(tǒng)主要由航向臺、下滑臺和一系列的指點標(biāo)構(gòu)成。指點標(biāo)有Outermarker,Middlemarker在一些特殊情況下也包含Innermarker。,.,儀表著陸系統(tǒng)的作用儀表著陸系統(tǒng)向正在進(jìn)行著陸過程中的航空器提供著陸引導(dǎo)信息，包括航向道信息，下滑道信息和距離信息。航向道信息，對準(zhǔn)跑道中心線下滑道信息，沿3度角下降距離信息，告知到跑道入口的距離,儀表著陸系統(tǒng)工作的基本原理航向臺和下滑臺的基本工作原理是對90Hz和150Hz調(diào)制信號的DDM（調(diào)制度差）值進(jìn)行測量。機(jī)載設(shè)備通過接收這些調(diào)制信號來檢測正確的進(jìn)近航道和下滑道。DDM基本原理圖如下：,.,.,Approachpath示意圖,.,.,儀表著陸系統(tǒng)類別,儀表著陸系統(tǒng)的類別：類儀表著陸系統(tǒng)，在能見度為800米時，保障航空器到距地面60米的高度類儀表著陸系統(tǒng)，在能見度為400米時，保障航空器到距地面30米的高度，即到跑道入口類儀表著陸系統(tǒng)，在能見度為0米時，保障航空器到跑道的地面。,.,機(jī)場類別和系統(tǒng)類別的區(qū)別,機(jī)場運(yùn)行類別和儀表著陸系統(tǒng)的類別機(jī)場運(yùn)行達(dá)到類，相應(yīng)的儀表著陸系統(tǒng)必須達(dá)到類標(biāo)準(zhǔn)。儀表著陸系統(tǒng)達(dá)到類標(biāo)準(zhǔn)，還需其他設(shè)施或項目(如:燈光；圍界；運(yùn)行程序等)達(dá)到類標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)場才能達(dá)到類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，這是系統(tǒng)工程。,.,系統(tǒng)現(xiàn)狀,我國現(xiàn)有儀表著陸系統(tǒng)的情況現(xiàn)有儀表著陸系統(tǒng)100套，在80個機(jī)場。類儀表著陸系統(tǒng)3套，首都機(jī)場，虹橋機(jī)場，白云機(jī)場類儀表著陸系統(tǒng)1套，上海浦東機(jī)場。其他均為類儀表著陸系統(tǒng)呼和白塔機(jī)場目前為類儀表著陸系統(tǒng),.,ILS設(shè)備種類的詳細(xì)劃分見下表,對于類設(shè)備，能夠提供的引導(dǎo)信息最低為30米，類的最低能力為15米，對于類設(shè)備最低為跑道面上注意：所說的最低，是設(shè)備能夠達(dá)到的最低高度，按照我們的話講，是最大能力。,.,ILS基本工作原理,國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)：比幅制工作原理：比較兩個音頻信號的調(diào)制度，90赫和150赫在航道上，90赫和150赫的調(diào)制度相等，他們之間的調(diào)制度差為0。偏離航道，出現(xiàn)調(diào)制度差，偏離越多，調(diào)制度差越大,.,當(dāng)面對航向天線或下滑天線時對于航向：航道右側(cè)M150M90航道左側(cè)M90M150對于下滑：下滑道上方M90M150下滑道下方M150M90在航道或下滑道上，M90=M150,.,運(yùn)用矢量概念,.,航空器在跑道中心線右側(cè),航空器在跑道中心線左側(cè),航空器在跑道中心線和下滑道上,航向信標(biāo),航向信標(biāo)臺,下滑信標(biāo)臺,.,航空器在下滑道下方,航空器在下滑道上,航空器在下滑道上方,下滑信標(biāo)臺,航向信標(biāo)臺,下滑信標(biāo),.,發(fā)射信號,發(fā)射的信號：CSB和SBOCSB信號：載波加邊帶波，調(diào)制信號為90+150赫，發(fā)射機(jī)調(diào)制SBO信號：純邊帶波，載波抑制。調(diào)制包絡(luò)為90150赫，空間調(diào)制調(diào)制度差是所有CSB和SBO信號的90赫和150赫分量的疊加或相減,.,CSB,150,90,90+150,90+150波形圖,CSB射頻信號,CSB信號頻譜,.,SBO,90150波形圖,SBO射頻信號,SBO信號頻譜,150,90,90150,.,發(fā)射場型,CSB和SBO信號場型航向信標(biāo),M150HzM90Hz,M150HzM90Hz,.,發(fā)射場型,M150HzM90Hz,M150HzM90Hz,下滑信標(biāo),CSB和SBO信號場型,.,航向(Localizer)航向產(chǎn)生的射頻信號頻率范圍為108-112MHz，其中小數(shù)點后為奇數(shù)的頻段由航向使用，小數(shù)點后為偶數(shù)的頻段留給全向信標(biāo)使用。一個航向臺和一個航向臺的頻率間隔為50KHz，可用頻點為40個。需要注意的是航向臺的頻率確定后，下滑臺的頻率也就隨之確定了。呼和浩特機(jī)場08號108.9兆，26號109.5兆。在10度扇區(qū)范圍內(nèi)，覆蓋距離大于25海里。35度扇區(qū)覆蓋大于17海里。,.,航向產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)90Hz和150Hz調(diào)制信號調(diào)幅后產(chǎn)生一個非常重要的參數(shù)DDM值。面向航向天線左邊90Hz占優(yōu)，右邊150Hz占優(yōu)，跑道中心線DDM值為0。90Hz和150Hz調(diào)制信號哪一個占優(yōu)是由其調(diào)幅度決定的。在跑道中心線距跑道入口端左右各107米范圍內(nèi)，DDM值呈線性變化。左107米DDM值為-15.5%,右107米DDM值為+15.5%(機(jī)載接收機(jī)顯示150微安）。,.,.,航向臺，提供覆蓋跑道及跑道延長線的水平方向上的引導(dǎo)信號，這個信號是合成的，分別由兩個輻射場（90/150）共同完成。航道：在跑道中心線和跑道延長線上，一定范圍內(nèi)150Hz和90Hz調(diào)制的幅度是一樣的（調(diào)制度相等）這個范圍稱為“航道”。當(dāng)飛機(jī)處于航道的左側(cè)時，也就是90Hz占優(yōu)勢的輻射場內(nèi)，會得到“向右”的指示。當(dāng)飛機(jī)處于航道的右側(cè)時，也就是150Hz占優(yōu)勢的輻射場內(nèi)，會得到“向左”的指示。DDM：90Hz和150Hz調(diào)制信號的調(diào)制度差。SDM：90Hz和150Hz調(diào)制信號的調(diào)制度和。位移靈敏度（DS）：半航道扇區(qū)內(nèi)的DS應(yīng)為0.00145DDM/m，DS應(yīng)在17%的可調(diào)整范圍之內(nèi)。,.,航向天線系統(tǒng),航向信標(biāo)的天線單元對數(shù)周期天線，前后比28分貝航向信標(biāo)的天線陣寬孔徑航向信標(biāo)，天線單元數(shù)量少，輻射波瓣寬，易受跑道兩側(cè)障礙影響。窄孔徑航向信標(biāo)，天線單元數(shù)量多，輻射波瓣窄，不易受跑道兩側(cè)障礙影響。,.,天線波瓣,.,雙頻航向信標(biāo),雙頻制航向信標(biāo)余隙發(fā)射機(jī)和航道發(fā)射機(jī)的頻率有偏差余隙發(fā)射機(jī)產(chǎn)生天線場余隙信號余隙信號的反射信號，對航道信號的影響減小，航道穩(wěn)定。不同的航向信標(biāo)對場地要求、投資、保障的類別都不同，要因地制宜的采用,.,航向信標(biāo),射頻振蕩,90/150產(chǎn)生,調(diào)制/放大,射頻分配,SBO,航向天線陣,90150,90-150,108112兆赫,CSB,.,航向信標(biāo)性能要求,覆蓋10度扇區(qū)內(nèi)：46公里10度到35度兩側(cè)扇區(qū)內(nèi)：31公里頻率穩(wěn)定度0.005%航向準(zhǔn)確度在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點，平均航道偏離跑道中心線的允許位移量：類，10.5米，類，7.5米。,.,航道位移靈敏度對于類和類儀表著陸系統(tǒng)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點的位移靈敏度0.00145DDM/米。在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點左右105米處，航道位移量應(yīng)該是0.155DDM，應(yīng)在17%的可調(diào)范圍內(nèi)。從航道到航道兩側(cè)DDM為0.18的范圍內(nèi)，角位移和DDM的增加成線性關(guān)系。從這個角度之后到10度，DDM不能小于0.18。10度到35度，DDM不能小于0.155。,.,航道結(jié)構(gòu)航道彎曲不能超過以下要求：類覆蓋區(qū)邊緣到A點：0.031DDM。A點到B點:從0.031DDM線性下降到0.015DDMB點到C點:0.015DDM類覆蓋區(qū)邊緣到A點：0.031DDMA點到B點:從0.031DDM線性下降到0.005DDMB點到基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點:類,0.005DDM,.,識別信號音頻1020赫50赫,A,C,B,基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點,30A,5A,15A,航道結(jié)構(gòu)示意圖,實際航向道線,跑道中心延長線,類容限,航向信標(biāo)性能要求,.,航向天線系統(tǒng),航向天線：對數(shù)周期天線對數(shù)周期天線的性能總結(jié)天線的波段特性很寬頻率改變時，輻射區(qū)位置發(fā)生變化，但電尺寸不變電尺寸不變，天線的方向性、阻抗特性保持不變。如果增加天線的波段覆蓋，會對增益造成一定的降低。,.,航向?qū)?shù)周期天線分6單元、12單元、24單元，呼和采用12單元天線陣。天線上的每一個天線陣輸入信號的幅度相位是不一樣的，具體分配單元完成，由監(jiān)視單元取樣反饋到監(jiān)控器。呼和浩特機(jī)場采用12單元天線陣,.,儀表著陸系統(tǒng)的航向天線陣,.,.,.,.,.,下滑（GS）下滑產(chǎn)生的射頻信號頻率范圍為328MHz到336MHz，頻率間隔為150KHz，有40個可用頻率點。在8扇區(qū)范圍內(nèi)覆蓋達(dá)到10海里下滑產(chǎn)生的射頻信號經(jīng)90Hz和150Hz調(diào)制信號調(diào)幅后產(chǎn)生一個非常重要的參數(shù)DDM值。飛機(jī)是通過DDM值來確定下滑道的。下滑道上方90Hz占優(yōu)DDM值為負(fù)值，下方150Hz占優(yōu)DDM值為正值。DDM值在0.24扇區(qū)內(nèi)是線性變化的。為下滑角，=3以單頻為例，GScharacteristicvalues原理圖如下：,.,Figure1-4GScharacteristicvalues,.,.,下滑天線系統(tǒng),零基準(zhǔn)天線由2副天線組成（上下天線）上天線是下天線的高度的2倍。SBO上天線、CSB下天線優(yōu)點：設(shè)備簡單缺點：對場地要求較為嚴(yán)格，保護(hù)區(qū)外400米范圍內(nèi)不能有山、丘陵、樹林等。,.,邊帶基準(zhǔn)天線天線高度比零基準(zhǔn)天線低，由2副天線（上下天線）組成，上天線高度是下天線高度的3倍。適用于前方為陡下坡的地形。SBO上天線，CSB+SBO下天線優(yōu)點：對場地平整度要求低缺點：天線高度低對反射面變化敏感。,.,M陣天線系統(tǒng)由上中下三幅天線組成，上中下天線等間隔。適用于前方是高地的地形。SBO上天線CSB+SBO中天線CSB+SBO下天線優(yōu)點：覆蓋滿意，對場地要求較低缺點：設(shè)備較復(fù)雜,.,改進(jìn)型M陣列天線系統(tǒng)如果條件限制，使的反射區(qū)面積小，那就要選擇該天線系統(tǒng)。由上中下三幅天線組成，三幅天線等間隔。SBO上天線CSB+SBO中天線CSB+SBO下天線,.,關(guān)于下滑角的一些說明一般取3理論：2.643.36內(nèi)認(rèn)為是線性變化的國際規(guī)定：2.7753.225內(nèi)實際中：2.963.04內(nèi)飛行校驗中：2.993.02內(nèi),.,下滑信標(biāo)制式,不同制式的下滑信標(biāo)零基準(zhǔn)下滑信標(biāo)，場地的要求嚴(yán)邊帶基準(zhǔn)下滑信標(biāo)，用于特殊的場地?fù)浍@效應(yīng)下滑信標(biāo)是雙頻制，降低地面障礙物反射的影響，用于復(fù)雜地形不同的下滑信標(biāo)對場地要求、投資、保障的類別都不同，要因地制宜的采用,.,下滑信標(biāo)的波瓣,零基準(zhǔn)下滑信標(biāo),捕獲效應(yīng)下滑信標(biāo),余隙,航道,.,下滑信標(biāo),射頻振蕩,90/150產(chǎn)生,調(diào)制/放大,射頻分配,CSB,SBO,90150,90-150,328335兆赫,下天線,上天線,中天線,撲獲效應(yīng)下滑信標(biāo)天線陣,.,下滑信標(biāo)性能要求,下滑道結(jié)構(gòu)類設(shè)備覆蓋區(qū)邊緣到C點：0.035DDM。類設(shè)備覆蓋區(qū)邊緣到A點：0.035DDM。A點到B點：從0.035DDM線性下降到0.023DDMB點到基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點：0.023DDM,.,A,C,B,基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點,30A,20A,下滑道結(jié)構(gòu)示意圖,3度下滑道線,實際下滑道線,類容限,類容限,.,.,.,下滑信標(biāo)的天線系統(tǒng)和機(jī)柜,.,維護(hù)人員在維護(hù)天線系統(tǒng)右圖：維護(hù)航向天線下圖：維護(hù)下滑天線,.,名詞術(shù)語,.,角位移靈敏度調(diào)制度差與偏離適當(dāng)基準(zhǔn)線的相應(yīng)角位移的比率。反向航道扇區(qū)位于航向信標(biāo)臺與跑道所在反向相反方向上的航道扇區(qū)。航道線在任何水平面內(nèi)最靠近跑道中心線的調(diào)制度差為零的點軌跡。,.,航道扇區(qū)在包含航道線的水平面內(nèi)，最靠近航道線的調(diào)制度差為0.155的各點軌跡所限制的扇區(qū)。調(diào)制度差較大信號的調(diào)制度百分比減去較小信號的調(diào)制度百分比，再除以100。位移靈敏度（航向）測得的調(diào)制度差與偏離適當(dāng)基準(zhǔn)線的相應(yīng)橫向位移的比率。,.,類設(shè)施性能的儀表著陸系統(tǒng)從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到航向信標(biāo)的航道和下滑信標(biāo)的下滑道在高度不大于30米，從跑道入口水平面量起而相交的一點，能提供引導(dǎo)信息的儀表著陸系統(tǒng)。類設(shè)施性能的儀表著陸系統(tǒng)從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到航向信標(biāo)的航道和下滑信標(biāo)的下滑道在高度不大于15米，從跑道入口水平面量起而相交的一點，能提供引導(dǎo)信息的儀表著陸系統(tǒng),.,類設(shè)施性能的儀表著陸系統(tǒng)借助必要的輔助設(shè)備，從儀表著陸系統(tǒng)覆蓋區(qū)邊緣到跑道表面能提供引導(dǎo)信息的儀表著陸系統(tǒng)。前向航道扇區(qū)位于航向信標(biāo)臺與跑道相同一側(cè)的航道扇區(qū)。半航道扇區(qū)包含航道線的水平面內(nèi)，由靠近航道線的DDM等于0.0775的各點軌跡所限定的扇區(qū)。,.,下滑道在包含下滑道的垂直面內(nèi)，由靠近水平面的DDM等于零的各點軌跡。下滑角平均下滑道的直線與水平面之間的角度。下滑道扇區(qū)包含下滑道的垂直面內(nèi)，由靠近下滑道的DDM等于0.175的各點軌跡所限定的扇區(qū)。,.,半下滑道扇區(qū)包含下滑道的垂直面內(nèi)，由靠近下滑道的DDM等于0.0775的各點軌跡所限定的扇區(qū)ILS“A”點在進(jìn)近方向，沿著跑道中心延長線，距跑道入口7.5公里處測得的下滑道上的一點。,.,ILS“B”點在進(jìn)近方向，沿著跑道中心延長線，距跑道入口