ILS外场信号异常分析

ILS外场信号异常分析

Analysis of abnormal signal in ILS field

韩俊

山西空管分局技术保障部 山西太原 030031

摘要：盲降系统为航空器提供的航道、下滑道信号由于受到各种因素的影响，产生异常情况，在机载设备自动截获航向、下滑信息后发生偏离或颠簸，所以必须将误差控制在允许的门限范围内，尽可能减少外界对信号的干扰，为航空器提供精确的引导信息。

关键词：导航；盲降；航向道；下滑道；干扰

0 引言

在盲降设备使用过程中，偶尔会发生机组人员反映航向或下滑道信号不稳定、偏离等情况，本文通过对盲降系统和外界环境的分析，判断其产生的内在因素来有效防范此类问题的发生。

1 地面设备影响

1.1相位的影响 　　飞机接收的盲降信号包括航向和下滑信号是由空间合成，空间调制就是分别辐射载波、边带，在空中形成调制，使空中的调制度随空间位置的不同发生变化。

以零基准下滑为例，上天线发射SBO信号，下天线发射CSB信号，直射波和地面反射波在空间进行信号合成，要想得到符合要求的合成信号，就要求馈送到天线的CSB和SBO信号保持正确的相位关系，得到一条3°下滑道直线。正常情况下，飞机将始终跟踪下滑道信息飞行，实际情况下滑道会在这条3°直线发生很小的弯曲，由于飞机速度很快通过弯曲的持续时间极短，所以飞机实际上是按照平均下滑道飞行。 　　当SBO与CSB信号相位关系不正确，会导致整个下滑道弯曲，这样飞机接受到的下滑道不再是一条直线，在飞行过程中就会感到下滑道不稳定，另外当航道的DDM值由于设备原因发生变化时会直接影响航道（如图1）。

图1 零基准天线阵的下滑道

由于CSB和SBO工作于同一个射频，因此当每副天线的信号辐射后，即形成空间调制，使CSB和SBO中的150Hz和90Hz信号分别相加或相减，得出合成的Ｅ90和Ｅ150电压 ，在航道与下滑道上合成的DDM=0，所以必须保证CSB和SBO信号有正确的相位关系。

1.2宽度的影响 　　仪表着陆系统技术指标中对下滑设备角位移灵敏度有严格的要求，角位移灵敏度的定义是：测得的调制度差与偏离适当基准线的相应角位移的比率。角位移灵敏度与扇区宽度有着直接的关系，扇区宽度越窄，角位移灵敏度越高。

同样的下滑道偏移，在宽度正常时飞行员是可以接受的，当SBO功率增大后宽度变窄，就增加了偏移量。当SBO功率发生变化时会直接影响航道宽度，下滑宽度是以3°下滑线为中心从上0.36°至下0.36°，正常范围为0.72°，所以必须保证航道宽度在正常范围内（如图2）。

图2 下滑道宽度

1.3影响下滑角的因素

天线高度的影响，上天线安装在下天线的3倍高度上，这样就可在下天线产生的波瓣内产生三个波瓣。把SBO信号分别馈到上天线和下天线，两个信号幅度相等、但相位相反180°，上下天线辐射的SBO信号合成后，在θ角上互相抵消，形成下滑道。在下滑道上面仍是90Hz占优势，下滑道下面150Hz占优势。

大雪对下滑角的影响，当雪层厚度为20 cm时，下滑角由预设的3°上升到3.07°,下滑道宽度由预设的0.72°增加到0.74°左右。

1.4天线偏移对下滑道结构的影响

下滑天线距离跑道中心线一般在 120米左右，天线的这种偏移对辐射信号有一定的影响 ，在接近着陆点前不再是一条直线，是一种双曲形的弯曲，上天线和下天线发射到跑道中心线由于路径差而导致相位差和路径差，导致CSB和SBO的音频信号90Hz和150Hz由于相位出现偏差，不能吻合，理论的下滑道上 DDM值不为0。

为了补偿这个影响天线单元要进行偏移这个偏移要使每个天线单，同时正常宽度参数也发生了变化 ，因此正常宽度调整好后 ，可以采用以下方法解决，正常宽度调整好后 ，将监控器 DDM值修正接近于零，覆盖科目校验完成后，如果改变CSB功率， 监控器读数将有所改变。为了更接近于改变前的正常宽度 ，需要调整SBO功率 。

补偿这个影响，天线单元要进行偏移，这个偏移要使每个天线单元到跑道中心的距离相等计算偏移量用下面的公式 :A=(Ha²-Hf²)／2d 其中上天线向跑道偏移 A／2，下天线偏离跑道 A／2，Ha为上天线高度， Hf为下天线高度，d为下滑天线到跑道心线的距离天线阵子的偏移量是否准确，将直接决定下滑道的结构和下滑角。

2 场地及周边环境影响

　　从地面天线发射到机载天线接收这一传输过程，如果在传输过程中存在干扰，同样会导致航道不稳定。这里包括反射信号干扰和外来信号干扰两种，发生这种情况有很大的不确定控性。 2.1 反射信号干扰 　　反射信号干扰又可以分为地面反射场地原因、固定障碍物原因和移动物体原因, 导致航道弯曲或结构变坏,如地面的起伏不平近、远场有建筑物,环场路及公路上的汽车等。

对于 I类盲降设备下滑道弯 曲 的幅度有以下规定 ：覆盖区边缘到 C点不得大于 0．035DDM，航道弯曲极限的推导公式为 ： 航道弯曲极限为固定物体引起的航道弯曲量X和移动物体引起的航道弯曲量Y的平方和的开方 。

由于飞机接收到的下滑信号是由直射波和地面反射波合成的，那么反射场地如果发生变化，或由于地面固定反射物的反射，将对接收到的信号直接造成影响，移动反射体同样会造成下滑道不稳定的现象，所以在滑行道上划定了等待线，当五边有飞机时，禁止等待飞机超越等待线。场务人员、车辆进入盲降保护区进行割草作业，会对盲降信号产生严重干扰导致设备关机，所以场务人员、车辆必须经塔台管制与导航值班员同意才可进入保护区作业。

2.2 外来信号的干扰 　　在信号的传播路径上，当有外来信号时，信号频率与下滑频率又很相近，就会形成信号叠加，造成DDM值变化，导致航道不稳定或偏离。

　　3 机载设备原因

当飞机上机载设备出现故障，机载接收机的检测系统会产生告警信号，告诉飞行员该设备不正常，与实际出现的问题不相符。如果机载接收机出现瞬间不稳定，会导致在某一段接收信号不稳定，那么，就会出现在某一段上下滑信号不稳定。

例：2014年4月山西某机场，飞机进近中机组报告盲降信号非常不稳定，后查明原因为机载设备参数调用错误而产生的盲降信号严重不稳，非地面设备问题。

4 结束语

对于实际工作中因对发生的盲降不稳定现象具体分析，根据机组反映的细节现象，对发生问题的原因加以区别，避免相同的问题连续出现。

参考文献：1、NM7000A/B仪表着陆设备 李炳军 胡明波 李韫蕾编著

2、航空无线电导航台电磁环境要求

3、国际民用航空公约附件十