汪紫燕

摘 要：儀表著陸系統(tǒng)為飛機進近著陸階段提供精確的導航信號，其工作性能可靠與否直接關系到航空安全。在實際生產應用中，儀表著陸系統(tǒng)的性能往往受到外在干擾，導致導航信號的獲取產生偏差。本文利用Matlab模擬對有風電場條件下ILS信號進行仿真，分析干擾信號并將其轉為因變量，為今后的運行維護提供理論基礎和依據(jù)。

關鍵詞：儀表著陸系統(tǒng)；風電場；干擾信號

1 項目立項的必要性和需求分析

儀表著陸系統(tǒng)是一種精密進近著陸系統(tǒng)，包括三個分系統(tǒng)：提供航向引導的航向信標、提供垂直引導的下滑信標和提供距離引導的指點信標。儀表著陸系統(tǒng)的性能嚴重影響到能否提供給飛機精確的導航信號，而這些導航信號的獲取又取決于儀表著陸系統(tǒng)的工作狀態(tài)，考慮適當?shù)母蓴_因素，用Matlab對其建立動態(tài)模型，然后仿真，分析，通過比較前后有無干擾信號的狀態(tài)對儀表著陸系統(tǒng)的性能進行數(shù)據(jù)分析，從而得到不同的干擾信號對儀表著陸系統(tǒng)性能的影響。

2 項目目標及主要任務

如果在儀表著陸系統(tǒng)（ILS）作用范圍內飛機接收的信號不是信標發(fā)出的理想信號，而是參雜有干擾信號，ILS的相應制導性能就會受到影響。本課題旨在根據(jù)ILS工作原理對有風電場干擾條件下ILS信標信號進行仿真。

儀表著陸系統(tǒng)的引導信息是通過兩個調制信號來反映的，可以間接地分析儀表著陸系統(tǒng)的性能。當加入干擾信號后，儀表著陸系統(tǒng)的性能會發(fā)生變化。本文主要研究航向信標信號中的CSB和SBO信號，對于干擾信號的加入通過研究音頻相位以及調制度的改變，來體現(xiàn)對儀表著陸系統(tǒng)性能的影響。

3 儀表著陸系統(tǒng)天線原理

空間航向信號形成時，以航向天線為例，根據(jù)八單元天線陣，把CSB和SBO信號的饋電相位送到每對天線單元，因為到每個天線單元的路徑相等，因此調制度差為零。此時調制是平衡的。

如果是由多對天線組成的天線陣，則最后合成的總信號為E=E1+E2+E3…為各對天線合成信號的疊加。

對數(shù)周期天線陣的方向性會有一定的強度，在處于正常狀態(tài)的儀表著陸系統(tǒng)的航向指引設備中，位于左右天線單元中的CSB信號一般是通過采用一種方法，其為同相饋電，這種方式可以在一定程度上使跑道中心線上的信號幅度達到了一個最大值。而位于左右天線單元中的SBO信號恰好與CSB信號處于一個相反的狀態(tài)，采用了反相饋電的方法，此時在跑道中心線上的信號幅度將會得到了一個最小值，這個最小值的取值為0。因此在理想的沒有其他的干擾的條件的情況下，位于跑道中心線上的DDM的計算的理論值為0。在航向設備的調試過程中，需要進行一定的整理，本質上就是調整一下左右兩邊天線的SBO信號的饋電相位，使最后結果是處于中心線上的左右兩邊天線的SBO信號處于剛好反相的狀態(tài)，從而得到SBO的幅度可以取到一個最小值0，DDM同時也為0。

在實際的情況下，假設選取空間中的某一個點，這個點是任意的，一般說來，這個點的DDM的取值，與該點的CSB和SBO這兩個信號有著關系，它們之間的相位聯(lián)系直接關系到DDM的取值。由空間調制的理論可以得知，當選取的任一點的信號中的CSB與SBO處于正交狀態(tài)時，空間調制為0，當同相或反相時的狀況時產生的時候，會有一個最大調制，空間調制表達式m=ASBOACSBcosΦ，其中A為幅度，Φ為CSB與SBO相位差。當討論一對天線時，如果信號中的兩個信號是處于正交的狀態(tài)，我們可以得到一個空間調制，這個值在理論上是最大的，這個時候，這兩個信號有著最適宜的相位差。同時，我們也可以看到一個特殊情況，就是當飛機處于跑道中心線上時，這種情況左右的天線信號不存在相位差，SBO1與SB02可以互相抵消，CSB1與CSB2有著最大的合成，所以在航向跑道中心線上，此時接收信號電平也是最大的。

4 干擾信號分析

當航向信標中的信號音頻相位不符合規(guī)定時，在航向信標的狀態(tài)中，航向信標中的兩個音頻信號90HZ和150HZ的相位需要有一個確定的關系，此時兩個信號的波形才會表現(xiàn)正常，當因為某些原因或者是干擾，導致它們的相位不正常時，波形的振蕩會發(fā)生一些明顯的變化，這個變化可以通過波形反映出來，而且部分的波形的峰-峰值會不相等。

當兩個音頻相位不正確時，可以考慮其中的一個因素，即反射信號所導致的相位差不正確，飛機的接收機接收到航向信標臺發(fā)射的兩個信號，然后利用兩個信號的調制度差（DDM）來確定最后的結果進而確定飛機相對于航道線的方位，所以調制度差的誤差決定了航向定位誤差。

而對于反射信號因素時，要考慮波束覆蓋范圍，飛機天線接收信號，轉為電平差，為DDM給出與航道的偏差。在接收機中，DDM通過檢測90HZ和150HZ電路的電流差來獲得，接收機經過給十字指示器一個150μA的電流為扇區(qū)寬度來進行校準，由于航向和下滑扇區(qū)的DDM值不同，對于航向，DDM=15.5%，對于下滑，DDM=17.5%。此時，有個重要內容，關于扇區(qū)寬度，信號要在航向與下滑的扇區(qū)寬度內，扇區(qū)寬度與DDM有關。當考慮風電場條件時，比如各個場區(qū)的風機，當風機的位置不同時，也有影響，當風機處在航向扇區(qū)寬度里時，則風機對DDM有影響，同理，在下滑扇區(qū)寬度里時，對其有影響。

5 結論

沒有干擾信號作用時，SBO和CSB信號的仿真與90HZ和150HZ的波形有關，當加入干擾信號后，在此，只研究干擾信號加入后導致的音頻信號不正確和調制度的改變對SBO和CSB的信號的影響，從而影響儀表著陸系統(tǒng)性能。在仿真過程中，加入干擾信號后，波形會發(fā)生變化，這個變化可以通過波形反映出來，而且部分的波形的峰-峰值會不相等。

經過以上這些過程研究，儀表著陸系統(tǒng)在運行期間的時候，都必須經過嚴格的地面檢驗和運行維護過程，在檢驗和維護的過程中，信號波形是否符合要求又是工作研究的關鍵，因此，應當在一定的情況下，得到了標準的CSB、SBO信號的波形。這篇論文利用仿真工具Matlab實現(xiàn)了理想信道環(huán)境下儀表著陸系統(tǒng)航向信標的波形仿真，顯示出信號的具體波形，分析了在各種不同的情況下，加入干擾信號后并將干擾信號換算成因變量，得到的CSB、SBO信號的波形，為今后的運行維護以及性能研究工作提供了一定的理論基礎和理論依據(jù)。

參考文獻：

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[2]苗強，吳德偉，毛玉泉，解蕾-儀表著陸系統(tǒng)建模與仿真[J].火力與指揮控制，2009（06）.