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。
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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。