仪表着陆系统信号仿真浅析
《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：
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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。
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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。
对仪表着陆系统干扰现状分析
对仪表着陆系统干扰现状分析 摘要：仪表着陆系统是现代民航安全运行的重要系统之一，其准确性和可靠性对飞行员和乘客的生命安全至关重要。对仪表着陆系统干扰现状进行分析可以帮助认识和排除可能存在的干扰因素，及时处理干扰事件，降低事故率。
关键词：仪表着陆系统干扰；现状分析 前言：精准的ILS系统可以提高飞机在复杂天气条件下的着陆准确性，缩短着陆距离，提高飞行效率。而干扰现象的存在将影响到飞机的运行效率，因此对仪表着陆系统干扰现状进行分析，可以帮助改进ILS系统的设计和维护，提高其稳定性和可用性。对仪表着陆系统干扰现状的分析也可以促进相关领域的技术创新。通过对干扰现象的深入研究和分析，可以开发出更加高效、智能的干扰检测和消除技术，提高ILS系统的可靠性和精度。这些技术的研发和应用，也可以进一步推动相关领域的发展。
一、仪表着陆系统概述 仪表着陆系统（Instrument Landing System, ILS）是一种用于飞机着陆的导航设备，它通过提供精确的横向和纵向引导，帮助驾驶员在低能见度条件下安全地着陆。ILS由三个基本组件组成：航向台（Localizer）、下滑台（Glide Path）以及跑道端标志（Runway End Identifier Lights, REILs）或接地灯（Threshold Inset Lights, TDZ）。航向台和下滑台一起为飞行员提供了飞行轴导，而跑道端标志和接地灯则帮助飞行员确定着陆点的位置。航向台是ILS的核组件之一，它位于跑道中心线的延长线上，并发射出一束信号，在飞机接近跑道时，飞行员可以通过仪表面板上的指示器来判断其相对位置。航向台提供了横向引导，帮助驾驶员保持正确的飞行航向。下滑台是另一个关键组件，它位于跑道末端，并发射出一束信号，用来引导飞机的下降角度。飞行员通过仪表面板上的指示器，可以根据下滑台的位置调整飞机下降率，以保持良好的垂直引导。跑道端标志或接地灯安装在跑道末端，并发射出一束光，帮助飞行员确定着陆点的位置。它们用于提供额外的视觉参考，特别是在低能见度条件下[1]。飞行员通过ILS系统可以获得准确的飞行轴线引导和下降角度引导，从而实现精确的着陆。ILS在低能见度条件下尤为重要，能大幅提高飞行安全性并减少人为错误。需要注意的是，ILS系统只能在配备的机场上进行操作，同时飞机也必须具备相应的设备和资质才能使用ILS。
浅谈THALES 420系列仪表着陆系统
浅谈THALES420系列仪表着陆系统李楠(湖南机场股份有限公司常德桃花源机场分公司，湖南常德415134)摘要:Thales420系列仪表着陆系统与之前的老版本相比，设备结构发生了 一定的变化，文章从实际工作出发，对THALES 420系列仪表着陆系统的组成、工作原理及飞行校验进行了分析探讨。
关键词:仪表着陆系统;组成；工作原理；飞行校验中图分类号:TP391.9 文献标识码:A文章编号=1673-1131(2018)05-0287-02仪表着陆系统(Instrument Landing System—ILS)，通常称为:盲降。
顾名思义，该系统可以在飞行员角度无法看到目视 的参考物条件下（或低于天气标准条件)，为飞行系统提供进 近的着陆通道，通过为飞行员提供辅助,帮助飞机安全着陆。
1939年，仪表着陆系统于美国研制成功，并于1949年,该系统 被确认为国际标准着陆设备[1]。
此后几十年来，全世界一千余 个民用和军用机场都先后装备了这种设备，其为飞机的安全 进近和着陆作出了极大的贡献。
1设备简介我国民用机场所采用的仪表着陆系统主要是挪威Normar-c公司和意大利Thales公司的系列产品。
Norm arc公司的仪 表着陆系统产品有3500、7000A和7000B几种型号,Thales公 司的产品有410系列和420系列。
本文将要讨论的是Thales 420系列仪表着陆系统，它的主要特点是稳定性高、集成度好，因此被广泛应用。
与之前的老版本相比,Thales420系列仪表 着陆系统的设备结构发生了一定的变化，这使得在安装调试、维护、飞行校验等方面有了不同之处。
Thales 420系列仪表着陆系统包括421航向信标和422 下滑信标。
航向信标分为14单元，20单元和Redlich14单元 三种天线系统。
普通14单元天线系统和Redlich14单元天线 系统的主要区别在于普通14单元天线系统的3d B主波瓣带 宽为±3.9〇,而经过特别设计的Redlich 14单元天线系统3dB 主波瓣带宽为±2.5〇。
仪表着陆系统航向信标的分析与研究
警。
一
１ 仪表着陆系统航向信标的原理及建模
仪表着陆系统 由地面设备和机载设备两大部分组成 ， 地面
１ ２
．
。
。刚
。０ ２
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设备包括航 向信标、 下滑信标和指点标 。 向信标和下滑信标 航 都采 用９ Ｈ 和 １０ ｚ ０ ｚ ５ Ｈ 双音频复合调幅信号， 分别为飞机提 供对 准跑道中心线的航道信号和指示降落角度的下滑道信号， 而指 点标则为飞机提供与跑道入 口之间的距离信号 。
（０ ｚ １０ ｚ 信号。 ９ Ｈ 一５ Ｈ ）
现用国际标准 的ＩＳ Ｌ采用 比幅制， 即比较９ Ｈ 和１０ ｚ ０ ｚ ５ Ｈ 音频 信号的调制度来得 到航道或下滑道信息， 而这两个音频信号调
９
２１ ０ １年第 ６期
（ 总第 １６期） １
信 息 通 信
Ｉ ＯＲＭ ＡＴ１ ＮＦ ０Ｎ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
仪表着陆系统干扰现状分析
仪表着陆系统干扰现状分析发布时间：2023-01-16T06:43:15.032Z 来源：《中国科技信息》2022年18期作者：张洁黄亮[导读] 随着我国民航航班数量和机场数量越来越多，各类通信、导航、电力等电磁辐射源设备的使用，导致机场电磁频谱环境愈发复杂，对保障民航飞行安全、专用航空台站设备无线电频率有序使用提出挑战张洁黄亮中国民用航空西北地区空中交通管理局陕西西安摘要：随着我国民航航班数量和机场数量越来越多，各类通信、导航、电力等电磁辐射源设备的使用，导致机场电磁频谱环境愈发复杂，对保障民航飞行安全、专用航空台站设备无线电频率有序使用提出挑战。
其中，仪表着陆系统是引导航空器非目视精密进近和着陆的重要国际标准导航系统，通过地面的航向信标、下滑信标和指点信标为航空器提供距离、水平和垂直引导，保障飞机沿跑道中心线的垂直面和和下滑角进行着陆。
通过研究高铁的弓网离线电弧现象，分析其电磁辐射对仪表着陆系统的影响。
根据不同仪表着陆系统的电磁特性参数和干扰防护指标，分析了无线电干扰程度及干扰防护率。
研究机场空域和周边建筑对仪表着陆系统信号干扰现象，提出一种基于修正快速傅里叶变换频谱校正的仪表着陆系统信号鉴频分离技术。
提出了针对机场仪表着陆系统与电气铁路间的电磁兼容预测分析方法。
本文将进一步梳理仪表着陆系统的干扰源和干扰类别，并针对常见的多径干扰现象进行仿真分析。
关键词：仪表着陆系统；干扰现状；多径干扰；引言仪表着陆是确保飞机起飞和着陆安全的重要组成部分，科学家们集中在各自领域。
定向天线用于形成一个特定的、方向良好的着陆区。
着陆模块导航至天线维修至关重要。
但是，传统的维修程序面临维修人员与维修单的匹配程度较低，值得进一步考虑。
1仪表着陆系统干扰现状分析无线电干扰导致有用信号质量下降、丢失或阻断。
在无线电通信业务中，干扰分为三个级别：允许干扰、可接受干扰和有害干扰。
机场及其周边的地形地貌、建筑物、电磁辐射等环境越来越复杂，使得仪表着陆系统经常受到不同程度、不同类型的干扰。
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
第三章NORMAC7000B型仪表着陆系统调试的典型问题及分析
第三章NORMAC 7000B型仪表着陆系统调试的典型问题及分析发布时间：2021-02-22T05:03:15.626Z 来源：《科技新时代》2020年11期作者：胡凌峰[导读] 航向信标是仪表着陆系统的重要组成部分，为飞行器提供水平方向引导信号，使飞行器对准跑道中心线安全降落，航向设备的正常与否将直接影响飞机进近的准确性及安全性。
DCLOOP电路的作用是监控航向天线及其馈线是否正常，它也是安装调试维护的重要组成部分。
本文将介绍DCLOOP参数告警，导致设备关机现象的排故思路及解决方法。
胡凌峰中国民用航空中南地区空中交通管理局湖南分局湖南长沙 410100摘要：航向信标是仪表着陆系统的重要组成部分，为飞行器提供水平方向引导信号，使飞行器对准跑道中心线安全降落，航向设备的正常与否将直接影响飞机进近的准确性及安全性。
DCLOOP电路的作用是监控航向天线及其馈线是否正常，它也是安装调试维护的重要组成部分。
本文将介绍DCLOOP参数告警，导致设备关机现象的排故思路及解决方法。
关键字：仪表着陆系统；航向天线；DCLOOP1．引言目前，仪表着陆系统被广泛的运用于飞机进近与着陆过程中。
在国内应用的仪表着陆系统中，NORMAC 7000B型占了很大的比例。
在中国民航局的相关规定中，仪表着陆系统被定为飞行关键设备之一，该系统信号质量的好坏直接影响了飞行安全，所以，这对仪表着陆系统的安装调试提出了更高的要求。
本文将近期在安装调试改设备中遇到的一例典型问题及分析与大家分享，希望对相关技术人员起到帮助和借鉴。
2. 安装中的问题某机场NORMAC 7000B型号仪表着陆系统安装过程中，调试人员在完成航向天线调试之后发现设备自动换机，告警依然存在，并最后自动关机。
航道CL-DDM、宽度DS-DDM、近场NF-DDM、余隙CLR-DDM监控参数均正常，但DCLOOP故障检测值发现异常。
3、问题的分析航向天线使用的是对数周期天线，它是一种非频变，或叫做超宽频带的天线，其方向性和阻抗可以在10：1甚至更宽的波段内基本不变。
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仪表着陆系统信号仿真浅析摘要
在对仪表着陆系统进行仿真的同时，了解仪表着陆系统中的地面设备和机载
设备是如何进行工作的，以及信号在进行传输过程中是如何变化的。
通过对仪表
着陆系统的仿真，我们可以了解到，飞机在进场的过程中，在相对于下滑道的方
向上，我们是如何进行调节的。
当飞机相对于下滑道上偏或者下偏时，偏离指示
器是如何进行指示以及飞机该如何进行调整的。
当完成对仪表着陆系统的仿真后，我们通过对仿真信号的观察和分析，可以
更加直观的了解信号的变化过程，传输信号的原理。
这让我们对仪表着陆系统的
优点及不足会有更加直观的体会，为导航专业人员在工作中对仪表着陆系统有了
更直观的认识。
关键词：仪表着陆系统；下滑信标；进近
1.仪表着陆系统的工作原理
仪表着陆系统是通过提供引导信号，再在驾驶舱指示仪表上显示。
飞行器的
驾驶员通过飞机驾驶舱中的仪表指示来操纵飞机或者使用自动驾驶仪来自动“跟踪”仪表上的指示，从而使飞行器能够沿着跑道中心线的垂直面和规定的下滑角，使飞行器能够从高空被引导至跑道入口的水平面以上的一定高度，最后由飞行器
驾驶员通过观察跑道来控制飞行器目视着陆。
所以，仪表着陆系统只能指引飞机
到达可以观察到跑道的决断高度上，仪表着陆系统是一种不能独自引导至接地点
的仪表低高度进场系统。
2.仪表着陆系统信号的仿真
在本文的仿真中，主要对下滑信标的信号进行仿真。
2.1下滑信标发射机的仿真。
在下滑信标的发射机中，90Hz和150Hz的正弦信号发生器产生的90Hz和
150Hz的正弦信号，是通过调幅电路和功放，再经过混频通过天线发射出去。
在仪表着陆系统中，下滑信标的工作频率329.15至335.0MHz，频率间隔为0.15MHz，与LOC的频率是固定配对使用的。
上天线的方向性可以由如下公式得出：
(2
-1)
其中的取值范围是0到12度，为载波的波长，载波频率为110MHz，
为上天线的高度:
(2-2)其中。
2.2 下滑信标天线的仿真
150Hz调制信号的调制公式为：
（2-3）式中和为常数。
90Hz的信号经调制器调制，所以90Hz调制信号的调制度为：
（2-4）角度的范围是0至12度。
且式子中和为常数。
2.3 下滑信标调制深度差DDM的仿真
在任意两个方向上，两个频率的调制深度差DDM为：
（2-5）
DDM的仿真如图2-1：
图2-1 调制深度差DDM的仿真图
调制深度差DDM是角坐标函数。
当DDM等于零时，即两个信号是等强的，这时候的方向是在通过跑道中心线的延长线上，所以这个平面就是飞机的着陆平面。
而当DDM不等于零时：
如果飞行器在下滑道的下面，则150Hz的信号调制度大于90Hz的信号调制度。
若飞行器在下滑道的上半面，则150Hz的信号调制度小于90Hz的信号调制度。
由于偏离指示器的指针偏移量正比于90Hz和150Hz的信号幅度差，所以偏离指示器的指针偏移量正比于DDM。
DDM在等于0.175的射线说含的角度，被称为下滑道扇区。
标准的偏离指示器满刻度偏转对应于0.155DDM。
在下滑道信标系统中，是通过正确调整150Hz 调制信号和90Hz调制信号的天线方向性图的形状，从而保证DDM和角坐标的关系。
2.4下滑信标辐射场的仿真
下滑信标空间辐射场为：
（2-6）
在下滑扇区内，下滑指针偏离指示和飞行器的偏离下滑道的角度大小成正比。
当飞行器向上偏离或向下偏离下滑道时，指针向下偏指或向上偏指一点；但
当飞行器的偏离下滑道向上或向下等于时，指针就会满刻度偏转。
当飞行器
在下滑扇区外时，偏离指示将不能精确判断飞行器偏离下滑道的角度值，只能大
致地判断飞行器是在下滑道的上边或者是在下滑道的下边。
3.仪表着陆系统机载设备接收机的仿真
3.1下滑信标接收机机载设备包括天线，控制盒，接收机和航道偏离指示器。
当飞行器上的天线接收到来自地面电台的发射信号，再将信号送到接收机中，接收机通常为单变频或双变频外差式接收机。
在飞行器上，因为LOC和VOR的接
收机部分是公用的，所以是由控制盒来选择接收和处理哪种信号，从而决定这个
频率是LOC的频率或者是VOR的频率。
当控制盒选择LOC的频率时，接收机将会
接受来自LOC所发来的信号。
LOC的信号经过高频，中频和检波电路，再输出的
信号包括90Hz和150Hz的导航音频，以及1020Hz的台识别码和地空话音通信信号，而这些信号要通过滤波器来滤出的。
3.2下滑信标接收机偏离指示器的建模及仿真
当90Hz和150Hz带通滤波器分开90Hz和150Hz的信号时，我们可以通过检
波器来滤出90Hz和150Hz的信号。
其中，检波器是检出波动信号中我们所需要的某种有用信息的装置。
用于识
别波、振荡或信号存在或变化的部件。
检波器通常用来提取载波所携带的信息。
检波器通常分为包络检波器和同步检波器。
前者的输出信号与输入信号包络成对
应关系，主要用于标准调幅信号的解调。
后者实际上是一个模拟相乘器，为了能
够得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的相干信号。
同步检波器通常主要用于单边带调幅信号的解调和残留边带调幅信号的解调。
在这里采用了相干解调的方法，将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，再运用MATLAB中的巴特沃斯低通滤波器函数，设计了一个10阶的低通滤波器。
当信号经过处理，即经过激励器放大的90Hz信号和150Hz信号的组合音频加至调节滤波器，接着又分别加到90Hz和150Hz全波整流器，最后，两个整流输出电流又反向流过下滑航道偏离指示器。
当90Hz信号幅度与150Hz信号幅度相等时，飞机在下滑道上；当90Hz信号幅度大于150Hz信号幅度时，飞机在下滑道上面，飞机应往下飞；当90Hz信号幅度小于150Hz信号幅度时，飞机在下滑道上面，飞机应该往上飞。
我们给出一定的下滑角，来验证是否正确，
图3-1 偏离指示器的仿真图
如图3-1所示，偏离指示器显示飞机现在应该下偏，即飞机现在在下滑道上面，应该向下飞，从而回到下滑道上，保证飞机能够安全，经济的降落。
4.结论
通过对仪表着陆系统的信号的建模及仿真，了解仪表着陆系统的工作原理是通过发射机发射90Hz信号和150Hz信号来合成空间辐射场，在空中的飞行器通过机载天线接收到仪表着陆系统地面设备发射机发射的信号，在对合成信号经过检波并对90Hz信号振幅和150Hz信号振幅的比较，若90Hz信号幅度大小与
150Hz信号幅度大小相等，则飞行器在下滑道上；若150Hz信号的幅度小于90Hz 信号的幅度，则飞行器在下滑道的上面，飞行器应向下飞；若150Hz信号的幅度大于90Hz信号的幅度，则飞行器在下滑道的下面，飞行器应向上飞。
这对于新入职的导航专业人员，能够更加直观的认识到设备的工作原理，从而加快角色的转变。