導(dǎo)航測(cè)試車在儀表著陸系統(tǒng)（ILS）中的應(yīng)用

周春林

摘 要：介紹了自主研制的導(dǎo)航測(cè)試車的系統(tǒng)組成及功能，舉例導(dǎo)航測(cè)試車在ILS安裝調(diào)試以及場(chǎng)地保護(hù)區(qū)變化中的應(yīng)用，能很好的解決ILS的各類復(fù)雜問題并且可以提高經(jīng)濟(jì)效益，導(dǎo)航測(cè)試車也能應(yīng)用到VOR和DME中。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航測(cè)試車；儀表著陸系統(tǒng)（ILS）；飛行校驗(yàn)；VOR；DME

截止2015年底，全國主要航路航線及機(jī)場(chǎng)終端區(qū)域已建設(shè)的ILS設(shè)備約307套（不包含港澳臺(tái)地區(qū)）。國內(nèi)航班量近年來迅猛增長(zhǎng)，ILS長(zhǎng)期作為支持精密進(jìn)近飛行程序的主要手段，怎樣能保證ILS提供正?？煽康囊龑?dǎo)信號(hào)是個(gè)工程技術(shù)難題。目前，主要采用飛行校驗(yàn)和設(shè)備自身的監(jiān)視系統(tǒng)來確保引導(dǎo)信號(hào)，飛行校驗(yàn)確定空中的ILS信號(hào)狀況，既不經(jīng)濟(jì)，還不易協(xié)調(diào)。雖然設(shè)備自身的監(jiān)視系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，但無法確定的ILS空中信號(hào)，一個(gè)移動(dòng)性能好，能測(cè)得一定空間ILS信號(hào)的工具顯得特別有用，特別是在解決ILS安裝或保護(hù)區(qū)場(chǎng)地變化中遇到的問題時(shí)。

1導(dǎo)航測(cè)試車介紹

1.1系統(tǒng)組成

由本局自主研制的ILS/VOR外場(chǎng)信號(hào)測(cè)試車（結(jié)構(gòu)框架如圖1），它帶有一個(gè)可伸縮到20米高的天線桿，車載一個(gè)便攜式ILS/VOR接機(jī)儀（PIR）和控制中心，以及相應(yīng)的輔助設(shè)施、電源系統(tǒng)等，所有設(shè)施安裝在一輛車上。主要系統(tǒng)組成：南京依維柯汽車、升降平臺(tái)、控制系統(tǒng)、車外照明系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制中心系統(tǒng)、測(cè)試儀表、自平衡電動(dòng)支撐架和空調(diào)系統(tǒng)。

1.2系統(tǒng)功能

導(dǎo)航測(cè)試車是在南京依維柯車輛基礎(chǔ)上改裝而成。升降平臺(tái)能上升到20米的高度，擴(kuò)展可達(dá)22.5米?？刂葡到y(tǒng)有手動(dòng)、自動(dòng)以及應(yīng)急模式，自動(dòng)模式通過無線遙控器控制，便于在車輛外控制，應(yīng)急模式是在控制系統(tǒng)故障時(shí)通過人工的方式升降天線。車內(nèi)外都有照明，方便夜間作業(yè)，還配有警示燈和天線障礙燈。電源系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)供電、市電供電和電壓轉(zhuǎn)換，采用汽油發(fā)電便于野外運(yùn)作，提供50米長(zhǎng)的電纜可連接市電供電。測(cè)試儀表包括外場(chǎng)測(cè)試儀、測(cè)距儀、測(cè)高儀和接口電路。自平衡電動(dòng)支撐架有4個(gè)支架，在收縮桿升高時(shí)起到穩(wěn)固支撐作用。車廂內(nèi)有空調(diào)，可改善工作環(huán)境及保持車廂設(shè)備在可控的溫度環(huán)境下。

在控制中心的控制下，完成天線升降、天線定位、電纜收縮、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等功能。通過接收航向、下滑和DVOR的外場(chǎng)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，處理RF LEVEL（射頻電平）、DDM（調(diào)制度差）、SDM（調(diào)制度和）等參數(shù)，將這些參數(shù)和對(duì)應(yīng)的天線位置信息一起保存在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)處理后可自動(dòng)生成信號(hào)軌跡并繪制成圖。

2導(dǎo)航測(cè)試車在ILS中的應(yīng)用

2.1安裝調(diào)試中的應(yīng)用

某機(jī)場(chǎng)的舊有ILS設(shè)備是MK 10，需換新SELEX的Model 2100 LLZ、Model 2110 GP和Model 1118A DME。由于該機(jī)場(chǎng)靠近海邊，機(jī)場(chǎng)一部分場(chǎng)地是填海而造的，在其23方向下滑臺(tái)天線前310米處的A和B保護(hù)區(qū)內(nèi)面出現(xiàn)了寬150米長(zhǎng)450米的下陷，下陷深度約50厘米，下雨時(shí)會(huì)造成積水。在更新ILS時(shí)，未對(duì)下陷區(qū)域進(jìn)行填平，在投產(chǎn)飛行校驗(yàn)中，出現(xiàn)下滑入口高度過低，調(diào)整設(shè)備天線也無法通過投產(chǎn)校驗(yàn)。

為縮減飛行校驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省費(fèi)用，優(yōu)化外場(chǎng)信號(hào)，用導(dǎo)航測(cè)試車測(cè)量下滑外場(chǎng)信號(hào)來調(diào)試設(shè)備。夜航結(jié)束后，測(cè)試車在跑道入口處，通過升降天線測(cè)量下滑的入口高度。天線在固定高度值（如入口高度16米），通過調(diào)整設(shè)備和天線，使在固定高度上天線測(cè)量的DDM為0。圖2為調(diào)試前后，在跑道入口處測(cè)量DDM（%）與高度（m）的關(guān)系。調(diào)整前的入口高度約為12米，與初次飛行校驗(yàn)時(shí)得到的入口高度值一致，也驗(yàn)證了測(cè)試外場(chǎng)信號(hào)的有效性。運(yùn)用導(dǎo)航測(cè)試車協(xié)助調(diào)整下滑設(shè)備和天線后，入口高度約為16米，滿足效驗(yàn)要求，對(duì)稱性也得到改善。

2.2保護(hù)區(qū)場(chǎng)地變化，飛行校驗(yàn)不通過的應(yīng)用

某機(jī)場(chǎng)ILS使用NM7000B設(shè)備，在上一次飛行校驗(yàn)前對(duì)01方向下滑設(shè)備做過優(yōu)化調(diào)整，當(dāng)時(shí)飛行校驗(yàn)花了比較長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)整才通過，其飛行校驗(yàn)費(fèi)用不少。最近一次定期校驗(yàn)卻通不過，飛行校驗(yàn)過程中機(jī)長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)信號(hào)過低有觸地危險(xiǎn)，考慮到飛行安全，中斷了該次飛行校驗(yàn)，此問題還被該地區(qū)監(jiān)管局掛牌督辦。專家評(píng)估發(fā)現(xiàn)：下滑天線前方水土流失造成保護(hù)區(qū)場(chǎng)地不符合要求，建議平整場(chǎng)地。

說明：由于外場(chǎng)測(cè)試儀讀取數(shù)據(jù)與天線升降速率不匹配，造成DDM曲線波動(dòng)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期平滑處理如圖4-1。

原設(shè)計(jì)圖紙中計(jì)算出：下滑天線前方360米以內(nèi)的縱坡為+0.34°，360～600米的縱坡是-0.20°，側(cè)坡是+0.57°。進(jìn)行了一部分場(chǎng)地平整后，在下滑天線前0～360米處基本平整，使用導(dǎo)航測(cè)試車的DGPS系統(tǒng)對(duì)下滑天線A和B區(qū)前向縱、側(cè)坡進(jìn)行測(cè)量。DGPS測(cè)量方法：沿著與跑道縱向平行的多條縱線、垂直方向的多條橫線，測(cè)量各點(diǎn)的相對(duì)高程與距離，用最佳擬合直線計(jì)算坡度。DGPS實(shí)測(cè)到，在0～380米內(nèi)的縱坡是+0.34°（如圖3-1，差別在于設(shè)計(jì)是從360米以后才開始下坡，而實(shí)際測(cè)量是從380米），側(cè)坡為+0.60°（如圖3-2，比設(shè)計(jì)值稍大）。進(jìn)一步平整場(chǎng)地后，測(cè)量縱坡為+0.33°，且在400米處無凹地，場(chǎng)地明顯平滑（如圖3-3），側(cè)坡為+0.575°，多條橫線測(cè)量一致（如圖3-4），場(chǎng)地得到改善。運(yùn)用DGPS系統(tǒng)可以快速了解場(chǎng)地平整情況，及時(shí)指導(dǎo)場(chǎng)地平整施工，提高了工程的效率。

一部分場(chǎng)地平整后，在下滑天線正前方360米處測(cè)量DDM，由于測(cè)量位置特殊，沒有數(shù)據(jù)對(duì)比，在跑道19方向正常下滑設(shè)備的一致位置處測(cè)量，提供數(shù)據(jù)供參考對(duì)比。圖4-1為01方向下滑設(shè)備未做調(diào)整時(shí)，在該處測(cè)量的DDM、SDM和RF曲線，曲線進(jìn)行了平滑和融合處理，該0 DDM高度約為15.5米，考慮此處地平面比天線基座高2.14米（DGPS測(cè)量），01方向該實(shí)際0 DDM高度約為17.6米；圖4-2為19方向下滑的測(cè)試曲線，其測(cè)量位置一致，19方向場(chǎng)地平整，19下滑設(shè)備該處的0 DDM高度為17.5米。在平整好的0～360米場(chǎng)地，兩個(gè)方向下滑對(duì)比的入口高度大致相同。在距下滑天線前方垂直距離大約677米處的環(huán)場(chǎng)道上對(duì)01下滑進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示其信號(hào)異常，說明未平整部分場(chǎng)地對(duì)信號(hào)影響較大。為減少對(duì)航班的影響，通過在特殊位置DDM曲線的對(duì)比，可大概了解空間信號(hào)的狀況。

平整場(chǎng)地在后，未調(diào)整天線前，在天線正前方360米處，對(duì)空中信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，0 DDM約為17.00米，如圖5-1。天線調(diào)整前后的高度及偏置如表1所示，調(diào)整天線后，仍在同一位置測(cè)試，此處0 DDM約為13.00米，如圖5-2。根據(jù)DGPS系統(tǒng)測(cè)量，跑道入口海拔比天線高3.45米，則調(diào)整天線后的入口高度應(yīng)為16.45（13.00米加高差3.45米）米。此后飛行校驗(yàn)的驗(yàn)證結(jié)果顯示：下滑角2.98°、入口高度17.4米、1/2/3區(qū)結(jié)構(gòu)為1/12/12、平均寬度0.70°、對(duì)稱性51.5%，參數(shù)滿足要求。此外，還在距下滑天線垂直距離大約677米處的環(huán)場(chǎng)道上，測(cè)試下滑信號(hào)以及對(duì)設(shè)備進(jìn)行外場(chǎng)對(duì)相。