無線電著陸引導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

劉　水　張鵬明　王思臣

[摘要]無線電著陸引導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用情況。介紹目前普遍使用的各類各類著陸引導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理和性能特點(diǎn)，對(duì)正在研制的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行展望。

[關(guān)鍵詞]航空 無線電 導(dǎo)航 著陸引導(dǎo)

中圖分類號(hào)：TN99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2009）0720011－01

無線電著陸引導(dǎo)系統(tǒng)用無線電設(shè)備引導(dǎo)駕駛員或自動(dòng)駕駛儀使飛機(jī)安全著陸的導(dǎo)航系統(tǒng)。在飛機(jī)不具備目視著陸的條件下利用無線電著陸引導(dǎo)系統(tǒng)可以向飛機(jī)提供精確的著陸方位、下滑道和距離等引導(dǎo)信息，飛機(jī)依據(jù)這些信息對(duì)準(zhǔn)跑道并按給定的下滑角進(jìn)場(chǎng)和著陸，以保證接地點(diǎn)的偏差在規(guī)定的范圍以內(nèi)，從而保證飛機(jī)在著陸時(shí)的安全。

目前在軍用和民用航空中使用的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)主要有四種：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)儀表著陸系統(tǒng)、著陸雷達(dá)引導(dǎo)、微波著陸系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

一、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)儀表著陸系統(tǒng)

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)儀表著陸系統(tǒng)最早出現(xiàn)于1939年，1949年國(guó)際民航組織將其定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)著陸系統(tǒng)。這種著陸系統(tǒng)理原理是將機(jī)載無線電導(dǎo)航設(shè)備提供的航向信號(hào)、下滑信號(hào)、高度信號(hào)和指點(diǎn)標(biāo)信號(hào)為飛行員提供飛機(jī)著陸過程中與跑道中心線航向偏差角度、飛機(jī)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)下滑道的垂直偏離角度和飛機(jī)在最終進(jìn)場(chǎng)路徑上的精確位置。

儀表著陸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）能在復(fù)雜氣象條件下，向駕駛員提供精確而直觀的儀表著陸引導(dǎo)信息；（2）可根據(jù)機(jī)場(chǎng)和氣象條件選擇不同的工作類型；（3）使用國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。缺點(diǎn)是：（1）只能提供一條下滑角固定不變的對(duì)準(zhǔn)跑道中心線的進(jìn)場(chǎng)著陸航道，不適用于短距起落和垂直起落的飛機(jī)。由于波瓣覆蓋區(qū)窄，難于引導(dǎo)飛機(jī)繞過居民區(qū)，以減少對(duì)城鎮(zhèn)的噪聲污染；（2）通道數(shù)少（40個(gè)）不能滿足國(guó)際民航的新要求（200個(gè)）；（3）系統(tǒng)要求平坦和凈化的場(chǎng)地（草、雪等都會(huì)影響引導(dǎo)信號(hào)質(zhì)量），因此安裝費(fèi)用大，部分機(jī)場(chǎng)甚至不能使用。

二、著陸雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)

著陸雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)1942年研制成功，主要用于軍航，對(duì)民航僅作為備用手段。著陸雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)工作時(shí)，首先使用架設(shè)在機(jī)場(chǎng)附近高處的空中監(jiān)視雷達(dá)，搜索并調(diào)度機(jī)場(chǎng)周圍約100公里范圍內(nèi)的飛機(jī)，使之有秩序地依次進(jìn)場(chǎng)。而后，用配置在跑道附近的精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)測(cè)定飛機(jī)在空中的正確位置，地面管制員判斷飛機(jī)是否處在正確的下滑道上，然后通過無線電臺(tái)向駕駛員發(fā)出“向上、向下、左飛、右飛”等修正口令，經(jīng)過不斷修正，飛機(jī)按要求航道進(jìn)場(chǎng)，然后安全地完成目視著陸。

著陸雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）飛機(jī)上無需加裝電子設(shè)備，對(duì)駕駛員不要求進(jìn)行特殊訓(xùn)練；（2）適用于各種場(chǎng)地，機(jī)動(dòng)性好；（3）根據(jù)不同機(jī)種對(duì)下滑角度的要求，管制員可以選擇不同的下滑線。缺點(diǎn)是：（1）因靠地面管制員指揮，駕駛員工作被動(dòng)；（2）因靠管制員手控天線跟蹤飛機(jī)，只能一架一架地引導(dǎo)；（3）引導(dǎo)距離受氣象條件限制。

這種系統(tǒng)用于不便安裝復(fù)雜著陸設(shè)備的機(jī)場(chǎng)和臨時(shí)性野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)，適用于只裝有無線電臺(tái)的各型軍用飛機(jī)。目前隨著相控陣天線、數(shù)字動(dòng)目標(biāo)顯示和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等新技術(shù)的采用，著陸雷達(dá)能同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)，可為多架次、多種下滑道的飛機(jī)提供著陸引導(dǎo)，加裝計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)鏈后，應(yīng)用于航空母艦的飛機(jī)著艦。

三、微波著陸系統(tǒng)

時(shí)基掃描波束微波著陸系統(tǒng)產(chǎn)生于上世紀(jì)70年代，適用于民航和軍用航空的各類機(jī)場(chǎng)和各型飛機(jī)，可用于全天候、全自動(dòng)著陸。1978年被國(guó)際民航組織于選定作為新的標(biāo)準(zhǔn)著陸系統(tǒng)。微波著陸系統(tǒng)基于地面引導(dǎo)設(shè)備發(fā)出的引導(dǎo)信息，利用機(jī)上設(shè)備獲得連續(xù)的、精確的三坐標(biāo)（方位、仰角、距離）引導(dǎo)信息，同時(shí)還可以向飛行員提供地空數(shù)字傳輸、精密測(cè)距、拉平信息、反向方位角等信息。微波著陸系統(tǒng)具有寬闊的覆蓋范圍，能抑制多徑干擾和地面反射影響，降低對(duì)場(chǎng)地條件的要求。

微波著陸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）系統(tǒng)精度高，能滿足全天候工作的要求；（2）系統(tǒng)有寬闊的工作覆蓋區(qū)，允許飛機(jī)任意選擇機(jī)場(chǎng)航道，適用于常規(guī)起落、短距起落、垂直起落的各型飛機(jī)；（3）系統(tǒng)容量大（200個(gè)通道），能滿足空中交通量增加的要求；（4）采用微波頻段，設(shè)備體積小，對(duì)場(chǎng)地條件要求低；（5）系統(tǒng)抑制多徑干擾的能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是：地面設(shè)備復(fù)雜，在一定程度上受機(jī)場(chǎng)條件限制。

四、衛(wèi)星系統(tǒng)

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)在有美國(guó)的GPS，俄羅斯的Glonass，它們都是在上世紀(jì)90年代中期正式投入運(yùn)行的。正在發(fā)展的有歐洲Gelileo系統(tǒng)和中國(guó)的“北斗”系統(tǒng)。目前衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)已廣泛裝備在民用和軍用飛機(jī)上，而其主要功能之一就是準(zhǔn)確引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)行著陸。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)接收到的無線電信號(hào)不但可以向飛行員或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)連續(xù)提供三維位置信息，而且能夠提供準(zhǔn)確的速度與時(shí)間信息。而且隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航技術(shù)逐漸成熟，其引導(dǎo)精度和動(dòng)態(tài)誤差已經(jīng)滿足著陸引導(dǎo)的需要，成為應(yīng)用最廣泛的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）不需要依靠安裝在機(jī)場(chǎng)上的任何地面設(shè)備，不受機(jī)場(chǎng)環(huán)境限制；（2）系統(tǒng)精度高，能滿足全天候工作的要求；（3）用戶設(shè)備體積小、重量輕、功耗省、價(jià)格低、使用方便。衛(wèi)星導(dǎo)航最主要的弱點(diǎn)是，衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)要經(jīng)過20000公里左右的距離才能傳播到地面，因此信號(hào)太弱，容易受到干擾，也容易受到樹蔭房屋的遮擋。

依靠目前的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)已經(jīng)基本滿足了引導(dǎo)飛機(jī)安全著陸的要求，但從航空工業(yè)的發(fā)展來看這些系統(tǒng)還是有其局限性的，因此各國(guó)的科研人員也在積極地研制新一代的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)，其中自主著陸引導(dǎo)是研究的主要方向。目前使用的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)主要缺點(diǎn)都是被動(dòng)引導(dǎo)，必須依靠地面設(shè)備或衛(wèi)星才能正常工作。新一代的將實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在全天候條件下自主引導(dǎo)著陸，正在研制的有前視探測(cè)系統(tǒng)、紅外探測(cè)引導(dǎo)系統(tǒng)等。隨著科技的不斷進(jìn)步，飛機(jī)著陸引導(dǎo)將更加精確，飛行將更加安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸芝平、鄭德華，全向信標(biāo)和儀表著陸系統(tǒng)，國(guó)防工業(yè)出版社，1990年2月.

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