导航原理与系统PPT电子课件教案-第5章_仪表着陆系统.ppt

,导航原理与系统,navigation principles and systems,倪育德,中国民航大学,第5章 仪表着陆系统,5.1 概述,5.3 下滑信标,5.5 航向信标,5.6 航向信标接收机,navigation principles and systems,5.4 下滑信标接收机,5.7 指点信标及其接收机,5.8 下滑线的确定,5.2 ils的一般特性,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,一、终端区气候与着陆标准（1）,飞机的成功着陆跟很多因素有关：,横向风,暴风雨,云底高：由云高计测量,据统计，飞机在起飞和着陆阶段发生的事故分别占总事故的26和41。,能见度：由大气透射仪测量，所测能见度称为跑道视距,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,一、终端区气候与着陆标准（2）,决断高度：飞行员对飞机着陆或复飞作出决定/判断的最低高度，可由无线电高度表（lrra）给出。,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,二、ils的发展历史及其缺点,ils是引导飞机进行精密进近和着陆的导航系统，其工作体制为m型等信号测角方式。,发展历史,1939年由美国研制成功,1949年被icao采纳为国际标准导航系统,缺点,频道数少：40个频道,对机场环境敏感,提供的下滑道单调,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,三、ils的发展趋势,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,四、ils的组成与作用（1）,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,四、ils的组成与作用（2）,航向信标台（loc）：提供水平制导,下滑信标台（gs）：提供垂直制导,指点信标台（mb）：提供距离信息与决断信息,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,四、ils的组成与作用（3）,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,四、ils的组成与作用（4）,若ils加装了dme提供飞机距跑道的距离信息，则三个指点标可以少装或不装。,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,五、loc/gs天线系统（1）,loc、gs的每个天线单元一般采用“对数周期天线”,loc天线系统,中国民航大学 cauc,5.1 概 述,五、loc/gs天线系统（2）,loc、gs的每个天线单元一般采用“对数周期天线”,gs天线系统,中国民航大学 cauc,一、工作频段,loc,f=108.10111.95mhz，f=0.05mhz，只用以mhz为单位的小数点后第一位是奇数的那些频率点；,共有40个频道。,5.2 ils的一般特性,gs,f=329.15335.0mhz，f=0.15mhz，与loc的频率是固定配对使用的；,共有40个频道。,中国民航大学 cauc,5.2 ils的一般特性,三、波的传播、极化形式,视距传播 ；,水平极化。,二、工作体制,gs、loc：m型等信号测角,四、辐射功率与作用距离,gs：p=57w， r=10nm；,loc：p=515w， r=25nm。,中国民航大学 cauc,一、工作框图,5.3 下滑信标,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（1）,1. csb、sbo信号的形成（1）,csb：载波信号（和信号）；sbo：边带信号（差信号）,u1(t)=um1cosct,u3(t)=um3sin1t，1=2f1，f1=150hz,u4(t)=um4sin2t，2=2f2，f2=90hz,u2(t)=um2sinct,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（2）,1. csb、sbo信号的形成（2）,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（3）,2. m型信号的形成（1）, gs信标的空间辐射场e(t)为：,下天线归一化方向性函数,上天线归一化方向性函数,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（4）,2. m型信号的形成（2）,调制度差：ddm=m150m90,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（5）,3. 下滑面的形成（1）,ddm=m150m90,在下滑道扇区内，设计hsi的下滑偏离杆，使其偏移量gg与ddm成正比，即,gg=kgddm,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（6）,3. 下滑面的形成（2）,gg=kgddm,若飞机处在下滑面上，则gg=0，可见m150=m90，或fh(0)=0，0为下滑角，一般为24。,下滑面：,满足fh(0)=0的点的集合。,满足m150=m90的点的集合。,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（7）,3. 下滑面的形成（3）,由于在下滑面上，上天线对sbo信号的辐射为0，故称这种信标为“零基准信标”。,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（8）,4. m150与m90的方向性图（1）,镜象原理,无限大理想导电平面对电荷+q的场的影响，可以用一个对称于理想导电平面的-q镜象电荷来代替。,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（9）,4. m150与m90的方向性图（2）,上、下天线与其镜象天线（1）,对于ah、a,h组成的分集天线：,对于al、a,l组成的分集天线：,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（10）,4. m150与m90的方向性图（3）,上、下天线与其镜象天线（2）,中国民航大学 cauc,5.3 下滑信标,二、gs的工作原理与过程（11）,4. m150与m90的方向性图（4）,上、下天线及m150、m90的方向性图,中国民航大学 cauc,三、gs引导范围,5.3 下滑信标,在覆盖范围内，最低信号场强为400v/m。,中国民航大学 cauc,一、工作框图,5.4 下滑信标接收机,中国民航大学 cauc,二、工作过程（1）,5.4 下滑信标接收机,u1(t)=um1(1+m150sin1t+m90sin 2t)cosct,u2(t)=um2(1+m150sin1t+m90sin 2t)cosiit，ii为第二中频,u3(t)=um3(1+m150sin1t+m90sin 2t),u4(t)=um4m90sin 2t,u5(t)=u5（直流）,u6(t)=um6m150sin1t,u7(t)=u7（直流）,u8(t)=u7u5,驱动hsi的下滑偏离杆,u9(t)=u7+u5,驱动hsi的警告旗,中国民航大学 cauc,5.4 下滑信标接收机,二、工作过程（2）,1. 下滑偏离杆的偏离（1）,u8(t)=u7u5,驱动hsi的下滑偏离杆,u5m90,u7m150,u8(t)=u7u5ddm,在下滑道扇区内，设计hsi的下滑偏离杆，使其偏移量gg与差电压u8(t)成正比，即ggu8(t)。,ggu8(t)ddm,gg=kgddm,中国民航大学 cauc,5.4 下滑信标接收机,二、工作过程（3）,1. 下滑偏离杆的偏离（2）,在下滑道扇区内，偏移一个点，对应偏移0.35,中国民航大学 cauc,5.4 下滑信标接收机,二、工作过程（4）,2. hsi警告旗,u9(t)=u7+u5,驱动hsi的警告旗,当出现下列情况之一时，hsi的警告旗升起，并给出告警信号。,没有接收到射频信号，或 接收信号中没有90hz或150hz调制信号；,90hz或150hz信号幅度降到额定值的10%，而另一个保持在额定值的20。,中国民航大学 cauc,一、工作框图,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（1）,1. csb、sbo信号的形成（1）,u1(t)=um1cosct,u3(t)=um3sin1t，1=2f1，f1=150hz,u4(t)=um4sin2t，2=2f2，f2=90hz,u2(t)=um2sinct,5.5 航向信标,u5(t)=gm(t)（键控1020hz识别音频）,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（2）,1. csb、sbo信号的形成（2）,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（3）,2. m型信号的形成（1）,5.5 航向信标,csb、sbo信号通过“天线分配网络”按如下方式馈入航向天线阵：,csb信号对所有天线单元同相馈电，以产生最大值沿着跑道中心线的单瓣方向性图；,sbo信号给左、右对应天线单元的馈电相差180，以产生零值辐射点指向跑道中心线的两瓣方向性图。,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（4）,2. m型信号的形成（2）, loc信标的空间辐射场e(t)为：,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（5）,2. m型信号的形成（3）,调制度差：ddm=m150m90,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（6）,3. 航向面的形成（1）,ddm=m150m90,在航道扇区内，设计hsi的航向偏离杆，使其偏移量gl与ddm成正比，即,gl=klddm,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（7）,3. 航向面的形成（2）,gl=klddm,若飞机处在航向面上，则gl=0，可见m150=m90，或f2(1)=0，1为0。,航向面：,满足f2(1)=0的点的集合。,满足m150=m90的点的集合。,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（8）,3. 航向面的形成（3）,由于在航向面上，f2()对sbo信号的辐射为0，故称这种信标为“零基准信标”。,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,二、loc的工作原理与过程（11）,4.航向天线及m150、m90的方向性图,5.5 航向信标,中国民航大学 cauc,三、loc引导范围,5.5 航向信标,在覆盖范围内，最低信号场强为40v/m。,中国民航大学 cauc,一、工作框图,5.6 航向信标接收机,中国民航大学 cauc,二、工作过程（1）,u1(t)=um11+m150sin1t+m90sin 2t+m,gm(t)cosct,u2(t)=um21+m150sin1t+m90sin 2t+m,gm(t)cosiit，ii为第二中频,u3(t)=um31+m150sin1t+m90sin 2t+m,gm(t),u4(t)=um4m90sin 2t,u5(t)=u5（直流）,u6(t)=um6m150sin1t,u7(t)=u7（直流）,u8(t)=u7u5,驱动hsi的航向偏离杆,u9(t)=u7+u5,驱动hsi的警告旗,5.6 航向信标接收机,u10(t)=um10gm(t),中国民航大学 cauc,二、工作过程（2）,1. 航道偏离杆的偏离（1）,u8(t)=u7u5,驱动hsi的航道偏离杆,u5m90,u7m150,u8(t)=u7u5ddm,在航道扇区内，设计hsi的航道偏离杆，使其偏移量gl与差电压u8(t)成正比，即glu8(t)。,glu8(t)ddm,gl=klddm,gl,5.6 航向信标接收机,中国民航大学 cauc,二、工作过程（3）,1. 航道偏离杆的偏离（2）,在航道扇区内，偏移一个点，对应偏移1,5.6 航向信标接收机,中国民航大学 cauc,二、工作过程（4）,2. hsi警告旗,u9(t)=u7+u5,驱动hsi的警告旗,当出现下列情况之一时，hsi的警告旗升起，并给出告警信号。,没有接收到射频信号，或 接收信号中没有90hz或150hz调制信号；,90hz或150hz信号幅度降到额定值的10%，而另一个保持在额定值的20。,5.6 航向信标接收机,中国民航大学 cauc,5.6 航向信标接收机,中国民航大学 cauc,一、指点信标（1）,5.7 指点信标及其接收机,ils有三个指点标（mb）：内mb，中mb，外mb,中国民航大学 cauc,一、指点信标（2）,5.7 指点信标及其接收机,1. 指点标的作用,给驾驶员提供决断的指示,外mb：指示下滑道截获点,中mb：指示i类着陆点,内mb：指示ii类着陆点,2. 指点标的主要性能指标,三个指点标的载波均为75mhz,天线辐射水平极化波，采用直达波传播,辐射功率：几瓦,提供飞机的高度信息及离跑道入口处的距离,中国民航大学 cauc,5.7 指点信标及其接收机,一、指点信标（3）,3. 工作过程（1）,中国民航大学 cauc,5.7 指点信标及其接收机,一、指点信标（4）,3. 工作过程