干扰信号对仪表着陆系统的影响研究

2019-03-11李飞

数字通信世界 2019年2期

李飞

（中国民用航空华北地区空中交通管理局，北京 100000）

航班飞行频次的增加对空中交通管理事业提出了更高要求，而近年来，有许多关于飞机降落中的损坏或伤亡事故的报道层出不穷，这是因为机场的环境逐渐受到电磁信号不稳定的影响，从而导致了航空器仪表着陆系统在运行时受到严重干扰，这已经成为了阻碍我国空中交通管理事业进程的因素之一，必须及时作出改善和突破。

1 仪表着陆系统的概述

1.1 仪表着陆系统的具体定义

仪表着陆系统（以下可简称ILS）在许多著作里也被翻译为仪器降落系统，是指航空器中用于准确进近和降落引导的系统。因为在天气可见度较差或飞行员无法观测任何目视参考的情况下，ILS便可对航空器着陆进行引导，所以其又被通俗的称为盲降系统。ILS是于1947年由国际民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备，全世界的仪表着陆系统都采用ICAO的技术性能要求，因此，任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到统一的技术服务。

ILS运行时首先接收机场发射的无线电信号，其分别指向航向道和下滑道从而完成地空对接的虚拟轨道描述。然后航空器确定自身与该轨迹的相对位置，使航空器沿跑道的预定方向缓慢准确地降落，保障了航空器的顺利与安全。

1.2 仪表着陆系统原理与对机场条件要求

ILS在最后阶段为飞机提供了相对于下滑道的精确中心线和距离。机场的地面设备由两个具有很强方向性的发射系统和沿着进近航迹的三个指点标或者DME组成，其中两个发射系统包括航向信号和下滑信号。系统按照功能可以分成三个部分，即引导信息、距离信息和可视信息。引导信息又包括航向信标和下滑信标，首先航向信标工作频率为108.10-111.95MHz，共有40个波道，提供给飞行员沿跑道中心线的航向导航。其进近航迹被称作前航道，并与其他功能部分一起使用如下滑道，指点标或DME等，沿着跑道中心线与前航道相对的是后航道。航向信标的信号从跑道较远端发射从而不断修正航道的宽度，跑道入口航道的宽度是700ft，航向信标提供的航迹引导将不断下降的下滑道引至跑道入口。其次下滑道就是航向面与下滑面的交线，下滑信标工作频率为329.15-335MHz，UHF波段共有40个波道。下滑设备发射机安装在距着陆跑道入口750～1200ft，距跑道中心线250～650ft的地方。在经核准的ILS进近程序中下滑信号提供下降信息，引导航空器到达最低决断高度，如果没有公布决断高度下滑道就可以将航空器引导到跑道入口甚至到跑道面。另外距离信息包括点标和DME，可视信息包括进近灯、接地灯、中线灯和跑道灯，这些部分与干扰信号影响关系不大，暂不做详细介绍。

2 干扰信号的来源与影响

2.1 来自于航向设备保护区的干扰

航向设备保护区是影响外场空间信号质量的关键因素。为了保证机场航向设备信号的稳定，航向设备保护区必须符合要求。保护区分为临界区和敏感区组成。临界区是在航向设备附近的一个规定区域，该区域内的障碍物会对仪表着陆系统空间信号造成不可接受的干扰。敏感区是临界区的延伸区域，该区域内的航空器、车辆等物体可能对仪表着陆系统空间信号造成干扰。航空器和车辆未经许可不应进入相应类别的敏感区，跑道等待位置应位于敏感区外。在航向信标天线中心前向±10°、距离航向信标天线3000米的区域内，不应有高于15米的建筑物、大型金属反射物。飞机密度越大，进近间隔越小，航向信号受干扰的可能性就越大，在航向设备保护区内活动的航空器对航向信号产生干扰的现象是大型繁忙机场普遍存在的问题。

2.2 来自于下滑台保护区的干扰

我国已制定对机场周边保护的法律法规，尤其是专门设置了ILS的保护区范围。下滑设备保护区A区域内所生长的植被要低于30厘米，水平方位持平于机场跑道，该区严格禁止停放所有交通工具且不可进行任何运输行为；保护区B区内要保持地面的规整，若有凸起或者凹陷应维持在规定高度内，数值因机场条件设置，主要取决于信号发射台的位置。如果机场建设未达到防护区标准而出现下滑道结构弯曲、信号抖动以及结构超限等问题，从而给降落航班造成极其严重的不良后果。对于盲降设备下滑道弯曲的幅度，规定防护区边缘半径不得超过30μA。已知航道弯曲量为X，移动物体引起的航道弯曲量为Y，航道弯曲极限的推导公式为：

如飞机、车辆等对下滑道的弯曲极限影响可以的推导公式为：

2.3 来自于电磁信号的干扰

有些公司和工地往往建设于机场周边区域，如若存在不遵守机场周围安全使用无线电频段的规范，其对ILS造成的电磁信号干扰影响最为快速和严重。例如存在电磁信号来源于部分非法的无线电使用者，其制造的信号频率与仪表着陆系统的频率形成一定重合时，导致机场发射的信号波形被扰乱，从而在机场的原有导航信号上叠加干扰信号而造成航空器的接收失准。除此之外，电磁信号的干扰影响还来源于具有相似波段的通信雷达，以及其他交通方式的导航信号传播装置，例如不同的移动信号基站、车辆交通导航装置。具有辐射性极强的电磁波，例如高压输变电线路、送电站、埋设的电缆、电气化铁路以及电车等相关电力系统的电磁辐射。具有高频传输装备的一些工厂和医疗研发机构，例如高频加热仪器、电子加速装备和电磁加热仪器等，还有医疗中使用的不同频率的理疗机等，都可能对仪表着陆系统接收的导航信号造成干扰。

2.4 来自于恶劣天气的干扰

恶劣的天气是对机场管理影响最大也是最难以避免的因素，例如ILS在严寒的气候条件中会引起对机场发射的信号和电磁波接收的能力降低，这主要是由于机场信号发射装置在运转时，由于气温过低而需要产生部分热损耗从大大降低了能量的传递，使得电磁信号的转换中受到极大地破坏而无法完全呈现。同时，若遇到降雨降雪的严寒天气时，会有雨水结冰或者雪堆积于发射装置的辐射振子上，也会导致信号的频率受到能量损耗的破坏，这是因为极为疏松的冰霜或者雪堆的特殊结构，从而大大的吸收了或发散了电磁信号的正常波形，使得发射装置无法准确依原定参数做功，进一步使得航空器接收的ILS信号有误差。

3 机场的管理中应采取的防护措施

3.1 提高机场人员的管理素质

首先机场管理人员要正确树立仪表着陆系统的安全意识，严格监督和排查防护区内和外部环境存在的安全隐患。因为ILS接收信号的稳定与否，与降落安全、跑道的寿命和航班起降时间都系息息相关，管理人员提高重视程度。尤其对于地面控制要严格执行标准对飞机位置进行协调，待起飞的航空器应驶离防护区域，更要严禁车辆进入飞机降落的范围内。因此，管理人员必须恪守职责，机场管理人员要定时安排培训和技术指导，实施有效的责任制度。

3.2 加大机场周边的安全检查

电磁信号的干扰是当前最值得防范的重点，因此机场管理人员要加强信号发射范围的电磁环境监控，与政府的地方无线电管理部门协同合作，加大对ILS防护区中非法电磁信号来源的打击力度。工作人员还应对ILS防护区中内部通信导航设备的电磁波加以控制，避免因通信设备和电磁辐射较强的设备搁置于距离较近的地方。另外，工作人员还要做好电源的频率观测和净化，严格提防无线电设备对仪表着陆系统的扰乱。