仪表着陆系统原理
仪表着陆系统培训课件
仪表着陆系统的信号特征
01
仪表着陆系统是一种利用无线电导航原理，为飞机提供精确的进场着陆引导信息的系统。
02
仪表着陆系统的信号特征包括：方向性、极化性、调制性等。
仪表着陆系统的引导信号解析
仪表着陆系统的引导信号包括：航向引导、下滑引导、距离引导等。
下滑引导是利用仪表着陆系统的下滑信道，向飞行员提供飞机相对于预定下滑线的偏差信息。
04
确保仪表着陆系统正确安装，包括天线、接收机和显示器等部件。
设备安装
按照正确的开关机顺序操作，避免对设备造成损坏。
开关机顺序
在飞行前，检查系统各部件是否正常，确保系统工作正常。
飞行前检查
仪表着陆系统的操作方法
按照制造商的推荐，定期对仪表着陆系统进行维护保养。
仪表着陆系统的维护保养
定期维护
定期清洁设备外壳和内部部件，检查电线和连接是否良好。
仪表着陆系统主要依赖于无线电信号进行工作，这些信号可以被飞行员在飞机上接收并解读。
仪表着陆系统的定义
仪表着陆系统的组成
仪表着陆系统包括三个主要部分：航向信标、下滑信标和指点信标。
下滑信标提供纵向引导，帮助飞行员确定飞机的垂直位置。
航向信标提供横向引导，帮助飞行员确定飞机的位置和方向。
指点信标提供距离信息，帮助飞行员确定他们距离跑道特定点的距离。
与卫星导航系统的比较
卫星导航系统具有全球覆盖和高精度等特点，而仪表着陆系统主要用于机场进近和着陆阶段的导航。
仪表着陆系统与其他导航系统的比较
仪表着陆系统培训课件总结与展望
06
总结本次培训课件的重点内容
了解仪表着陆系统的起源、技术演变和目前的应用情况。
仪表着陆系统的发展历程
仪表着陆系统培训
什么是仪表着陆系统（ILS）？
仪表着陆系统是“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。
下滑频率(UHF)：328-336 MHz
频率
水平极化波，辐射CSB、SBO和Clearance
90+150,90-150,1020
辐射
调制
B
D
A
C
ILS提供的主要信号
指示飞机降落角度的 下滑信号
对准跑道中心线的 航道信号
与跑道入口之间的 距离信号
仪表着陆系统的分类
导航管理室 张斯佳
单击添加副标题
仪表着陆系统培训课件
仪表着陆系统的英文全称是Instrument Landing System，简称ILS。由机载航向、下滑、指点信标接收机和地面航向、下滑、指点信标发射机组成，它为飞机提供航向道、下滑道和距跑道着陆端的距离信息，用于复杂气象条件下，按仪表指示引导飞机进场着陆。
为什么要重视场地保护区？
航向信标台场地及其环境要求
航向信标台的场地保护区是一个由圆和长方形合成的区域。圆的中心即天线阵中心，其半径为75m。长方形和长度为从天线阵开始沿跑道中心线延长线向跑道方向延伸至300m或跑道末端（以大者为准），宽度为120m，图1中所示，如果使用单方向辐射的天线阵，天线的辐射场型前后场强比20dB以上，则保护区不包括图中的斜线区。
仪表着陆系统的原理及故障维修维护
仪表着陆系统的原理及故障维修维护摘要：仪表着陆系统是国际民航标准着陆的引导设备，在航班运行中应用十分广泛。
本文首先介绍仪表着陆系统的原理，接着重点对仪表着陆系统常见故障及维修方法进行分析，并给出了一些维修维护建议，以供同行参考。
关键词：仪表着陆系统；原理；常见故障；维修维护引言近年来，随着民航事业的快速发展，一些现代化先进的设备开始应用于民航领域，促使航班运行安全性得到极大保障。
仪表着陆系统（ILS）是航空运输领域使用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统[1]。
在发生大雾、降雪、降水等低能见度天气情况时，地面导航台与飞机上的通信设备和雷达等建立联系后，仪表着陆系统能够由自动驾驶仪完成跑道对准及后续着陆等行为。
可以说，该系统是否可以正常运行直接关乎于航空飞行安全。
但是长期运行中，仪表着陆系统也时常会出现故障问题，轻则导致航班延误，严重时甚至会引发安全事故。
基于此，本文主要对仪表着陆系统的原理及故障维修维护进行探讨。
1仪表着陆系统原理仪表着陆系统（ILS）是通过仪表引导航空器开展精密进近和着陆的国际标准导航系统。
该系统主要包含航向信标台、下滑信标台和指点标三个部分。
信标台和指点标均是引导航班着陆的机场地面设施，航向信标台负责给出与跑道中心线对准的航向面，下滑信标台则给出仰角2.5°~3.5°的下滑面，这2个面的交线就是航空器进近着陆的准确路线；同时指点标沿下降路线提供校准点，即距离跑道入口一定距离处的高度校验。
从建立盲降到最后着陆，若航空器高于或者低于盲降提供的下滑线，系统便会发出警报并做出修正以确保航空器能够准确进近以及着陆。
仪表着陆系统操作的主要原理是由地面发射的2束无线电信号实现航向道和下滑道指引，航向道即航空器的水平飞行方向，下滑道即航空器的下降角度，进而构建1条由跑道指向空中的虚拟路径。
需要降落的航班凭借机载雷达等通信设备，确定自身和该路径的相对位置，就能够使航空器沿准确方向飞向跑道并顺利下降，最终实现安全着陆[2]。
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
Threshold
航向天线
107m
107m
DDM≧18%
DDM≧18%
DDM≧15.5%
DDM≧15.5%
±35°
±10°
Off Course Clearance
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。
2
类仪表着陆系统，在能见度为400米时，保障航空器到距地面30米的高度，即到跑道入口
3
类仪表着陆系统 ，在能见度为0米时，保障航空器到跑道的地面。
仪表着陆系统的类别：
仪表着陆系统类别
机场运行类别和仪表着陆系统的类别
01
机场运行达到Ⅱ类，相应的仪表着陆系统必须达到Ⅱ类标准。
02
仪表着陆系统达到Ⅱ类标准，还需其他设施或项目(如:灯光；围界；运行程序等)达到Ⅱ类标准，机场才能达到Ⅱ类运行标准，这是系统工程。
种类
无精密进近引导
Ⅰ类
Ⅱ类
ⅢA
ⅢB
ⅢC
决断高度
300米
60米
30米
15米
0
0
跑道视距
5000米பைடு நூலகம்
800米
400米
200米
50米
0
国际民航组织标准：比幅制
01
02
03
04
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，他们之间的调制度差为0。
仪表着陆系统工作原理
仪表着陆系统工作原理仪表着陆系统（Instrument Landing System，简称ILS）是一种基于雷达和无线电导航技术的自动着陆辅助系统，用于帮助飞行员在恶劣天气条件下进行精确的着陆。
ILS由三个主要组件组成：1. 放导航信号的地面设备：这个设备通常被称为“局部器”（Localizer），它通过无线电信号发射和导航系统通信。
局部器发射两个信号，水平信号和垂直信号，协助飞行员控制飞机的水平和垂直位置。
飞行员可以通过接收这些信号来确保飞机在正确的航向和下降路径上。
2. 安装在飞机上的接收设备：在飞机上安装了称为接收局部器信号的接收设备。
接收设备接收地面发出的信号，并将其显示在驾驶舱的显示器上。
飞行员通过这个显示器来确定飞机的位置和航向，以便进行准确的着陆。
3. 自动着陆系统（Autoland System）：许多现代飞机可以配备自动着陆系统，它使用ILS技术并结合自动驾驶系统，可以在没有飞行员干预的情况下完成整个着陆过程。
自动着陆系统监测ILS信号，并通过控制飞机的引导系统和动力系统来自动调整飞机的飞行姿态和速度，确保精确地着陆。
ILS的工作原理是基于地面设备发射的无线电信号和飞机上的接收设备接收信号。
地面设备发射水平和垂直信号，飞机上的接收设备接收这些信号，并将其显示在驾驶舱的显示器上。
飞行员使用这些信号来导航飞机，以确保飞机安全地降落在目标跑道上。
ILS是民用和军用飞机着陆过程中一项重要的辅助技术，可以大大提高飞行员在恶劣天气条件下的着陆能力。
除了上述提到的基本工作原理外，仪表着陆系统还有其他一些相关的技术和功能。
首先，仪表着陆系统通常配备了仪表陀螺系统，用于提供飞机的姿态和水平信息。
这些信息对于飞行员来说至关重要，因为在低能见度条件下，他们无法依赖外界视觉进行导航和操控。
仪表陀螺系统可以通过加速度计和陀螺仪测量飞机的滚转、俯仰和偏航信息，并将其显示在仪表板上，帮助飞行员保持飞机的平稳飞行。
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
2)、驱动航道偏离杆HSI 航向信标台空间合成辐射场和飞机偏离航向道的指示
7、下滑信标系统 工作频率329.15-335MHZ 间隔150KHZ。下滑信标发射功率小，因为它的 引导距离仅10 n mile。此外，下滑信标不发射台识别码和地-空话音通讯 信号，因为它是和航向信标配对工作的。
a、下滑信标基本工作框图
度上，驾驶员必须看见跑道才能着陆，否则应放弃着陆，进行复飞。决断高度在
中指点信标（I类着陆）或内指点信标（Ⅱ类着陆）上空，由低高度无线电高度表
测量。
•跑道视距（RVR）------又叫跑道能见度。它是指在跑道表面的水平方向上能在
天空背景上看见物体的最大距离（白天）
4、基本原理
5、仪表着陆系统技术参数
仪表着陆系统 ILS （Instrument Landing
System）
组员：郭源、许骁宇、熊清正、张志强
ILS 仪表着陆系统
1、作用：使用地面台和机载设备，能够对飞机进近到跑道提供水
平、垂直和距离引导。
2、系统组成：地面设备
机载设备
LOC 水平引导 VHF NAV接机
G/S 垂直引导 （MMR、ILS接收机）
1
5
调幅电路
功放
eH(t)
3
载波振荡
150Hz、90Hz
放大器 · 正弦信号发生器
90°
4
2
6
调幅电路
功放
7
uSBO(t) 上天线，fH(q)
0° 混合 差端
8
-90°
网络 和端
uCSB(t)
eL(t) 下天线，fL(q)
b、下滑信标接收机
90Hz BP 滤波器
4
整流滤波 5·
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
桥机场，白云机场 Ⅲ类仪表着陆系统1套，上海浦东机场。 其他均为Ⅰ类仪表着陆系统
呼和白塔机场目前为Ⅰ类仪表着陆系统
ILS设备种类的详细划分见下表
种类
无精密进近引导 Ⅰ类 Ⅱ类 ⅢA ⅢB ⅢC
决断高度 300米
60米 30米 15米 0 0
跑道视距 5000米
800 400 200米 50米 0 米米
机场类别和系统类别的区别
• 机场运行类别和仪表着陆系统的类别
机场运行达到Ⅱ类，相应的仪表着陆系统 必须达到Ⅱ类标准。
仪表着陆系统达到Ⅱ类标准，还需其他设 施或项目(如:灯光；围界；运行程序等)达 到Ⅱ类标准，机场才能达到Ⅱ类运行标准， 这是系统工程。
系统现状
• 我国现有仪表着陆系统的情况
现有仪表着陆系统100套，在80个机场。 Ⅱ类仪表着陆系统 3套，首都机场，虹
GS 1F-antenna A2
actual DDM=O curve
A1
0.24Ø
0.24Ø
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
SBO→上天线，CSB+SBO→下天线
优点：对场地平整度要求低
缺点：天线高度低对反射面变化敏感。
• M阵天线系统
由上中下三幅天线组成，上中下天线等 间隔。适用于前方是高地的地形。 SBO→上天线 CSB+SBO→中天线 CSB+SBO→下天线 优点：覆盖满意，对场地要求较低 缺点：设备较复杂
• 改进型M阵列天线系统
0.00145DDM/m，DS应在±17%的可调整范围之 内。
航向天线系统
• 航向信标的天线单元
对数周期天线，前后比 28 分贝
• 航向信标的天线阵
宽孔径航向信标，天线单元数量少，辐射 波瓣宽，易受跑道两侧障碍影响。 窄孔径航向信标，天线单元数量多，辐射 波瓣窄，不易受跑道两侧障碍影响。
天线波瓣
在基准数据点的位移灵敏度 0.00145DDM/ 米。
在基准数据点左右105米处，航道位移量应 该是0.155DDM ，应在±17%的可调范围内。
从航道到航道两侧DDM为0.18的范围内， 角位移和DDM的增加成线性关系。从这个角度 之后到±10度，DDM不能小于0.18。
±10度到 ±35度，DDM不能小于0.155。
• 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
90－150
SBO 射频信号 SBO 信号频谱
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
LOC GS
150Hz 90Hz
150Hz 90Hz
Runway threshold
DDM=0
Figure1-1.DDM principle
Approach path 示意图
★For opposite direction (optional) ★★+DME antenna (optional) Ø／2=Half course width IM is not shown
航向信标台
航空器在跑道中心线右侧
航向信标
下滑信标台 航空器在跑道中心线左侧
航空器在跑道中心线和下滑道上
航向信标台
下滑信标
下滑信标台
航空器在下滑道上方 航空器在下滑道下方 航空器在下滑道上
发射信号
• 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
如果条件限制，使的反射区面积小， 那就要选择该天线系统。由上中下三 幅天线组成，三幅天线等间隔。
SBO→上天线
CSB+SBO→中天线
CSB+SBO→下天线
关于下滑角的一些说明
Ø一般取3° 理论：2.64°～3.36°内认为是线性变化的 国际规定：2.775°～3.225°内 实际中：2.96 °～3.04°内 飞行校验中：2.99°～3.02°内
– 下滑产生的射频信号频率范围为328MHz到 336MHz，频率间隔为150KHz，有40个可用频 率点。
– 在±8°扇区范围内覆盖达到10海里 – 下滑产生的射频信号经90Hz和150Hz调制信号
调幅后产生一个非常重要的参数DDM值。 – 飞机是通过DDM值来确定下滑道的。下滑道上
方90Hz占优DDM值为负值，下方150Hz占优 DDM值为正值。 – DDM值在±0.24Ø扇区内是线性变化的。Ø为下 滑角， Ø=3° 以单频为例，GS characteristic values 原理图 如下：
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。
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。
●仪表着陆系统的作用 仪表着陆系统向正在进行着陆过程中的航空器提
供着陆引导信息，包括航向道信息，下滑道信息和 距离信息。
航向道信息，对准跑道中心线 下滑道信息，沿 3 度角下降 距离信息，告知到跑道入口的距离
• 仪表着陆系统工作的基本原理
航向台和下滑台的基本工作原理是对90Hz和 150Hz调制信号的DDM（调制度差）值进行测 量。机载设备通过接收这些调制信号来检测正确 的进近航道和下滑道。DDM基本原理图如下：
双频航向信标
• 双频制航向信标
余隙发射机和航道发射机的频率有偏差 余隙发射机产生天线场余隙信号 余隙信号的反射信号，对航道信号的影响 减小，航道稳定。
• 不同的航向信标对场地要求、投资、保障
的类别都不同，要因地制宜的采用
航向信标
90/150产生
90＋150
90-150
航
CSB
向
调制/放大
射频分配
– 在跑道中心线距跑道入口端左右各107米范围 内，DDM值呈线性变化。左107米DDM值为15.5%,右107米DDM值为+15.5%(机载接收 机显示150微安）。
107m Threshold
Off Course Clearance
DDM≧15.5%
DDM≧18%
航
向
天
±10°
±35°
线
107m
DDM≧15.5%
DDM≧18%
Figure1-3.Loc characteristic values
DDM=+15.5%
m m 150Hz> 90Hz
DDM=0
m m 150Hz= 90Hz
DDM=-15.5%
m m 90Hz> 150Hz
• 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。
• 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
0.005DDM B点到基准数据点: Ⅱ类, 0.005DDM
们之间的调制度差为0。
• 偏离航道，出现调制度差，偏离越多，调
制度差越大
• 当面对航向天线或下滑天线时
对于航向：航道右侧 M150 > M90 航道左侧 M90 > M150
对于下滑：下滑道上方 M90 > M150 下滑道下方 M150 > M90
• 在航道或下滑道上， M90 = M150
运用矢量概念
天
SBO
线
阵
射频振荡
108－112兆赫
航向信标性能要求
• 度到 ±35度两侧扇区内：31公里
• 频率稳定度 ±0.005% • 航向准确度
在基准数据点，平均航道偏离跑道中心线的允 许位移量： Ⅰ类，±10.5米， Ⅱ 类，±7.5米。
• 航道位移灵敏度
对于Ⅰ类和Ⅱ类仪表着陆系统
7200 米
1050米
D
Ca.150米