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仪表着陆系统航向信标模型浅述
【摘 要】 文章首先针对仪表着陆系统的整体状况加以说明,而后进一步围绕航向信标展开数学描述,并且从实际应用的角度,展开天线相位和幅度状况的说明,最终在此基础之上给出左右天线的信号数学描述,以及空间点上的对应信号模型.
【关键字】 ILS 航向信标 模型
仪表着陆系统（ILS,Instrument Landing System）作为飞机进近和着陆引导国际标准系统,是飞机展开非目视进近以及着陆的重要工具.其核心价值,是通过面向着陆过程中的飞机提供着陆引导信息来实现在某些特殊情况之下,无法进行可视操作的时候,诸如低能见度或者恶劣天气条件的时候,来实现飞机的着陆.具体而言,ILS 提供的引导信息包括航向道信息、下滑道信息和距离信息等,并且从微观层面看,ILS 需要依赖地面设备辐射出特定的信号,才能展开工作,因此准确理解ILS 信号的内涵以及其影响因素,是切实掌握设备运行状态,并且对其展开合理优化的必要基础.
对于ILS 系统而言,由地面设备和机载设备两个主要部分共同构成.其中地面部分又进一步包括航向信标、下滑信标和指点标,航向信标以及下滑信标两项都采用90Hz 和150Hz 双音频复合调幅信号,其作用在于为飞机提供准确的地面航道信号和指示降落角度的下滑道信号,而指点标则用于为飞机提供与地面跑道入口距离的数据.限于篇幅,本文仅对航向信标展开必要的分析.
航向信标是飞机获取充足空间导航信息的基础,其发射两类信号,即载波加边带波信号（CSB,Carrier PlusSideband Signal）,以及纯边带波信号（SBO,Sideband onlySignal）.目前国际标准的ILS 采用比幅制,即比较90Hz 和150Hz 两个音频信号的调制度来确定航道和下滑道相关信息.这两个音频信号的调制度差值记为DDM等于M90-M150,表现为一个无指向的标量.航向信号包括两不航道发射机以及两部余隙发射机,分别用来生成CSB 以及SBO 信号,二者的工作原理一致,对应的信号可以表示为式（1）以及式（2）.
在式（1） 以及式（2） 中,m90 以及m150 分别为90Hz和150Hz 音频信号的调制度,而uCSB 和uSBO 为载波幅度,ω为载波角频率,Ω 则表示对应导航音频信号的角频率.
进一步展开对于航向信标空间合成状况的考察.航向信标天线阵的作用在于,将来自航道、余隙的信号依据规定的相位以及幅度分配,并且经由不同的天线单元,按照航向信标要求的场型辐射出去,在空中形成包含调制信息的甚高频信号,帮助飞机准确确定跑道位置.一个常见的航向信标天线形态,为八单元的四对天线,其横向间隔为0.75λ.
发射机的反馈射频信号由CSB 和SBO 共同组成.二者通过天线产生的辐射场型有所不同,航向信标的辐射场型则为这两个场型的综合结果.在天线阵覆盖范围内,空间中一点的信号是八个天线辐射信号的叠加,则覆盖场内某点获取到的信号可以用式（3）表达.
至此,可以确定天线覆盖范围内P 点所获取到的信号,即为多对天线叠加信号,该信号即为机载ILS 获取到的信号.ILS 系统中发射通路的非线性特征,会造成实际工作中的偏差出现,严重影响系统性能.只有深入了解该系统的工作原理,洞察数据本质,才能有的放矢地实现优化,推动整体系统工作状态,支持航空工作安全平稳展开.
参 考 文 献
[1] 吴德伟. 无线电导航系统[M]. 北京: 电子工业出版社,2015
[2] 丁玉美, 阔永红, 高新波. 数字信号处理: 时域离散随机信号处理[M].
西安: 西安电子科技大学出版社,2002
系统论文范文结:
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