儀表著陸系統原理61443ppt課件

.,儀表著陸系統概述,導航的概念：所謂導航就是將飛行器或艦船從一地引導到另一地的控制過程。導航分為無線電導航、慣性導航、天文導航、多普勒和儀表導航等，方法上來看主要是測角和測距。ILS(InstrumentLandingSystem)儀表著陸系統是國際范圍內被廣泛運用于航空器進近和著陸的一種輔助導航設備。這個系統主要由航向臺、下滑臺和一系列的指點標構成。指點標有Outermarker,Middlemarker在一些特殊情況下也包含Innermarker。,.,儀表著陸系統的作用儀表著陸系統向正在進行著陸過程中的航空器提供著陸引導信息，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調制信號的DDM（調制度差）值進行測量。機載設備通過接收這些調制信號來檢測正確的進近航道和下滑道。DDM基本原理圖如下：,.,.,Approachpath示意圖,.,.,儀表著陸系統類別,儀表著陸系統的類別：類儀表著陸系統，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，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，在能見度為0米時，保障航空器到跑道的地面。,.,機場類別和系統類別的區(qū)別,機場運行類別和儀表著陸系統的類別機場運行達到類，相應的儀表著陸系統必須達到類標準。儀表著陸系統達到類標準，還需其他設施或項目(如:燈光；圍界；運行程序等)達到類標準，機場才能達到類運行標準，這是系統工程。,.,系統現狀,我國現有儀表著陸系統的情況現有儀表著陸系統100套，在80個機場。類儀表著陸系統3套，首都機場，虹橋機場，白云機場類儀表著陸系統1套，上海浦東機場。其他均為類儀表著陸系統呼和白塔機場目前為類儀表著陸系統,.,ILS設備種類的詳細劃分見下表,對于類設備，能夠提供的引導信息最低為30米，類的最低能力為15米，對于類設備最低為跑道面上注意：所說的最低，是設備能夠達到的最低高度，按照我們的話講，是最大能力。,.,ILS基本工作原理,國際民航組織標準：比幅制工作原理：比較兩個音頻信號的調制度，90赫和150赫在航道上，90赫和150赫的調制度相等，他們之間的調制度差為0。偏離航道，出現調制度差，偏離越多，調制度差越大,.,當面對航向天線或下滑天線時對于航向：航道右側M150M90航道左側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,.,運用矢量概念,.,航空器在跑道中心線右側,航空器在跑道中心線左側,航空器在跑道中心線和下滑道上,航向信標,航向信標臺,下滑信標臺,.,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,下滑信標臺,航向信標臺,下滑信標,.,發(fā)射信號,發(fā)射的信號：CSB和SBOCSB信號：載波加邊帶波，調制信號為90+150赫，發(fā)射機調制SBO信號：純邊帶波，載波抑制。調制包絡為90150赫，空間調制調制度差是所有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,M150HzM90Hz,M150HzM90Hz,.,發(fā)射場型,M150HzM90Hz,M150HzM90Hz,下滑信標,CSB和SBO信號場型,.,航向(Localizer)航向產生的射頻信號頻率范圍為108-112MHz，其中小數點后為奇數的頻段由航向使用，小數點后為偶數的頻段留給全向信標使用。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。呼和浩特機場08號108.9兆，26號109.5兆。在10度扇區(qū)范圍內，覆蓋距離大于25海里。35度扇區(qū)覆蓋大于17海里。,.,航向產生的射頻信號經90Hz和150Hz調制信號調幅后產生一個非常重要的參數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調制信號哪一個占優(yōu)是由其調幅度決定的。在跑道中心線距跑道入口端左右各107米范圍內，DDM值呈線性變化。左107米DDM值為-15.5%,右107米DDM值為+15.5%(機載接收機顯示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150Hz和90Hz調制的幅度是一樣的（調制度相等）這個范圍稱為“航道”。當飛機處于航道的左側時，也就是90Hz占優(yōu)勢的輻射場內，會得到“向右”的指示。當飛機處于航道的右側時，也就是150Hz占優(yōu)勢的輻射場內，會得到“向左”的指示。DDM：90Hz和150Hz調制信號的調制度差。SDM：90Hz和150Hz調制信號的調制度和。位移靈敏度（DS）：半航道扇區(qū)內的DS應為0.00145DDM/m，DS應在17%的可調整范圍之內。,.,航向天線系統,航向信標的天線單元對數周期天線，前后比28分貝航向信標的天線陣寬孔徑航向信標，天線單元數量少，輻射波瓣寬，易受跑道兩側障礙影響。窄孔徑航向信標，天線單元數量多，輻射波瓣窄，不易受跑道兩側障礙影響。,.,天線波瓣,.,雙頻航向信標,雙頻制航向信標余隙發(fā)射機和航道發(fā)射機的頻率有偏差余隙發(fā)射機產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,射頻振蕩,90/150產生,調制/放大,射頻分配,SBO,航向天線陣,90150,90-150,108112兆赫,CSB,.,航向信標性能要求,覆蓋10度扇區(qū)內：46公里10度到35度兩側扇區(qū)內：31公里頻率穩(wěn)定度0.005%航向準確度在基準數據點，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在基準數據點的位移靈敏度0.00145DDM/米。在基準數據點左右105米處，航道位移量應該是0.155DDM，應在17%的可調范圍內。從航道到航道兩側DDM為0.18的范圍內，角位移和DDM的增加成線性關系。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。,.,航道結構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點到基準數據點:類,0.005DDM,.,識別信號音頻1020赫50赫,A,C,B,基準數據點,30A,5A,15A,航道結構示意圖,實際航向道線,跑道中心延長線,類容限,航向信標性能要求,.,航向天線系統,航向天線：對數周期天線對數周期天線的性能總結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。,.,航向對數周期天線分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。呼和浩特機場采用12單元天線陣,.,儀表著陸系統的航向天線陣,.,.,.,.,.,下滑（GS）下滑產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)范圍內覆蓋達到10海里下滑產生的射頻信號經90Hz和150Hz調制信號調幅后產生一個非常重要的參數DDM值。飛機是通過DDM值來確定下滑道的。下滑道上方90Hz占優(yōu)DDM值為負值，下方150Hz占優(yōu)DDM值為正值。DDM值在0.24扇區(qū)內是線性變化的。為下滑角，=3以單頻為例，GScharacteristicvalues原理圖如下：,.,Figure1-4GScharacteristicvalues,.,.,下滑天線系統,零基準天線由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：設備簡單缺點：對場地要求較為嚴格，保護區(qū)外400米范圍內不能有山、丘陵、樹林等。,.,邊帶基準天線天線高度比零基準天線低，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：設備較復雜,.,改進型M陣列天線系統如果條件限制，使的反射區(qū)面積小，那就要選擇該天線系統。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,.,關于下滑角的一些說明一般取3理論：2.643.36內認為是線性變化的國際規(guī)定：2.7753.225內實際中：2.963.04內飛行校驗中：2.993.02內,.,下滑信標制式,不同制式的下滑信標零基準下滑信標，場地的要求嚴邊帶基準下滑信標，用于特殊的場地撲獲效應下滑信標是雙頻制，降低地面障礙物反射的影響，用于復雜地形不同的下滑信標對場地要求、投資、保障的類別都不同，要因地制宜的采用,.,下滑信標的波瓣,零基準下滑信標,捕獲效應下滑信標,余隙,航道,.,下滑信標,射頻振蕩,90/150產生,調制/放大,射頻分配,CSB,SBO,90150,90-150,328335兆赫,下天線,上天線,中天線,撲獲效應下滑信標天線陣,.,下滑信標性能要求,下滑道結構類設備覆蓋區(qū)邊緣到C點：0.035DDM。類設備覆蓋區(qū)邊緣到A點：0.035DDM。A點到B點：從0.035DDM線性下降到0.023DDMB點到基準數據點：0.023DDM,.,A,C,B,基準數據點,30A,20A,下滑道結構示意圖,3度下滑道線,實際下滑道線,類容限,類容限,.,.,.,下滑信標的天線系統和機柜,.,維護人員在維護天線系統右圖：維護航向天線下圖：維護下滑天線,.,名詞術語,.,角位移靈敏度調制度差與偏離適當基準線的相應角位移的比率。反向航道扇區(qū)位于航向信標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最靠近跑道中心線的調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，最靠近航道線的調制度差為0.155的各點軌跡所限制的扇區(qū)。調制度差較大信號的調制度百分比減去較小信號的調制度百分比，再除以100。位移靈敏度（航向）測得的調制度差與偏離適當基準線的相應橫向位移的比率。,.,類設施性能的儀表著陸系統從儀表著陸系統覆蓋區(qū)邊緣到航向信標的航道和下滑信標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，能提供引導信息的儀表著陸系統。類設施性能的儀表著陸系統從儀表著陸系統覆蓋區(qū)邊緣到航向信標的航道和下滑信標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，能提供引導信息的儀表著陸系統,.,類設施性能的儀表著陸系統借助必要的輔助設備，從儀表著陸系統覆蓋區(qū)邊緣到跑道表面能提供引導信息的儀表著陸系統。前向航道扇區(qū)位于航向信標臺與跑道相同一側的航道扇區(qū)。半航道扇區(qū)包含航道線的水平面內，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，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，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，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”點在進近方向，沿著跑道中心延長線，距跑道入口7.5公里處測