仪表着陆系统干扰现状分析

仪表着陆系统干扰现状分析

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710032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。根据仪表着陆系统接收到的电磁干扰来源，干扰主要分为无源干扰和有源干扰。比较常见的无源干扰包括金属围栏、建筑物、树木等。无源干扰主要因为无线电波传播时受障碍物影响，使得仪表着陆系统的无线电波传播路径发生了变化，进而造成无线电波的减弱或遮蔽。一旦不同无源干扰产生多径叠加，就会加剧无线电传播受影响的程度，因此分析无源干扰对仪表着陆系统的干扰影响非常重要。比较常规的有源干扰包括民用无线电广播、非航空类电子设备、各类高压电线等。有源干扰主要因为无线电波在空间传播时，受到来自非仪表着陆系统的电磁设备发射信号影响，使得无线电波在频率、波道、频段等方面出现变化，进而使得信号传播路径发生改变，影响导航的精准性。这些常规的有源干扰物体会发射带有脉冲性能的电流或者带有随机脉冲干扰性能的弓网离线电弧，在不同程度上对仪表着陆系统的导航性能造成影响。

2仪表着陆系统

2.1航向信标台

路线信号命令是一种地面无线信号命令，它为飞机提供相对于跑道中心线的水平方位角地图。其天线阵列设置在跑道末端以外一定距离处，沿跑道中心向临近飞机方向发射两个水平交叉口，跑道中心线右侧襟翼主要接收90hz调幅信号，左侧接收150hz调幅信号，90hz和150hz调制信号电平（幅度）相等，为飞机提供相对于跑道的航向道（水平位置）指引。

2.2指点信标台

指点信标台是地球上某个位置的导航信号，垂直向空中发射狭窄的扇形或倒锥形的低功率光束(75MHz调制波)。指示器朝向遥控器，远离遥控器，靠近遥控器的跑道中心延伸段分别远离遥控器、中央控制台和内部控制台。着陆器通过不同的标志时，机载设备会发出适当的声音和照明标志，以便参考陆地飞机的距离。

3航向信标多径干扰仿真

飞机进近着陆阶段受复杂地理和电磁环境影响，不同障碍物对仪表着陆系统信号的多径反射会影响天线辐射场，导致机载设备可能同时接收到航向天线阵的直达信号和障碍物反射的多径信号，影响仪表着陆系统的引导准确性。为分析航向天线受多径干扰时的电磁辐射场型变化，基于机场周边环境，利用二元阵理论，将多径干扰反射信号等效为镜像天线的直达信号，针对航向信标台的CSB和SBO信号，分别进行理想情况下和多径干扰情况下的方向图归一化仿真分析。镜像天线与航向信标台天线距离设为800m。结果表明，理想情况下，CSB和SBO信号幅值变化曲线光滑且方向性良好；多径干扰情况下，信号幅值变化曲线则出现了较大幅度抖动和尖峰，产生信号偏差，影响导航的精准性和可靠性。

4维修仪表着陆系统航向天线故障

作为维修工作的一部分，首先评估维修难度，然后执行由特殊维修管理部门和维修设备管理部门分配和执行的维修计划单的编制工作。电路长度的计算结果随指令的指令参数和指令的指令和系统指令的功能参数一起提供。准备完毕后，将所需信息返回给维修人员。划分维护任务的困难有助于提高维护效率，导致根据以下维护准则采取具体措施。维护作业的排序顺序是按维护节点的时间限制或时间限制规定的顺序进行的。第二，维护任务按时间顺序在相同的困难级别执行。第三，维护任务之间的逻辑关系明确，保存在维护设施中。从修复数据库中提取任务信息，并将其与检索端口上的现有修复实例进行匹配。检索信息时输出修复任务，如果数据库没有相关任务信息，则输出新的维护任务。

5校准方法及不确定分析

仪表信号发生器是一种内部维修装置，设计用于维修人员调试和调试支架的着陆装置，可对每个参数分别进行控制和测试。因此，可以使用可选的测量接收器或频谱分析仪分别校准参数。在非常高的频率下，仪器仪表信号发生器的串联输入端子通常设计为n接头。频谱分析仪根据带宽分为n或3.5mm连接、2.92mm连接或2.4mm连接。因此，校准通常使用同轴电缆作为频谱分析端子，将适配器连接到仪表信号发生器的末端。测量接收机是一种经典的无线电信号分析程序，在性能规则中测量精度高，同时允许进行频率测量和协调分析。DDM值是根据模块深度校准结果计算的，方法是直接与测量接收器校准载波频率、载波频率、制动频率和模块深度。根据测量器的工作方式，混合信号参数很难精确测量，测量探针必须在仪表着陆前进行调整，以便每一个频率信号都按顺序校准，按键动作无法测量。也可以使用振荡射线进行校准。频谱分析仪是无线电频率测试领域最常用的仪器，提供了灵活高效的测试方法。频谱分析仪使您能够快速分析、测量、完成频率范围内可测量信号的分析和校准，如信号频率、性能等。还可以在选择模拟调制解调器分析软件后分析调制解调器信号的频带和时域。音频频谱功能直观地反映了频率范围内基音信号的行为，同时监控信道带宽的整个频谱，并实时捕获每个频谱的调制参数，以便能够同时测量多个信号。这大大提高了信号观测的测量速度和可靠性。

结束语

通过研究机场仪表着陆系统的工作原理和受干扰类型，利用天线二元阵理论和天线镜像原理，分析多径干扰对机场仪表着陆系统的影响，并对不同类型航向信标台天线阵的CSB和SBO信号进行仿真与对比分析。本文研究对航空器进近飞行安全具有重要意义，后期将综合考虑干扰类型、射频防护比和保护间距等因素，开展干扰信号检测与干扰效能评估。

参考文献

[1]程擎,但诗芸,鲁合德.高压线对机场全向信标及测距仪的电磁干扰分析[J].电子测量技术,2021,44(18):13-18

[2][鲁合德,张强.高铁弓网电弧对飞机进近着陆的电磁干扰影响[J].航空学报,2020,41(10):339-347

[3]姜春英,康玉祥,由晓峰,等.仪表着陆系统下滑宽度仿真系统研究[J].系统仿真学报,2020,32(2):7

[4]倪育德,王宁,范懿.双频航向信标水平辐射特性的实现[J].中国民航大学学报,2020,38(1):1-6

[5]牛强军，缑朋帅.仪表着陆系统机载设备检测系统研制［J］.电子设计工程，2017，25（22）：89-92