導航測試車在儀表著陸系統（ILS）中的應用

周春林

摘 要：介紹了自主研制的導航測試車的系統組成及功能，舉例導航測試車在ILS安裝調試以及場地保護區變化中的應用，能很好的解決ILS的各類復雜問題并且可以提高經濟效益，導航測試車也能應用到VOR和DME中。

關鍵詞：導航測試車；儀表著陸系統（ILS）；飛行校驗；VOR；DME

截止2015年底，全國主要航路航線及機場終端區域已建設的ILS設備約307套（不包含港澳臺地區）。國內航班量近年來迅猛增長，ILS長期作為支持精密進近飛行程序的主要手段，怎樣能保證ILS提供正常可靠的引導信號是個工程技術難題。目前，主要采用飛行校驗和設備自身的監視系統來確保引導信號，飛行校驗確定空中的ILS信號狀況，既不經濟，還不易協調。雖然設備自身的監視系統可以實時監視設備運行的狀態，但無法確定的ILS空中信號，一個移動性能好，能測得一定空間ILS信號的工具顯得特別有用，特別是在解決ILS安裝或保護區場地變化中遇到的問題時。

1導航測試車介紹

1.1系統組成

由本局自主研制的ILS/VOR外場信號測試車（結構框架如圖1），它帶有一個可伸縮到20米高的天線桿，車載一個便攜式ILS/VOR接機儀（PIR）和控制中心，以及相應的輔助設施、電源系統等，所有設施安裝在一輛車上。主要系統組成：南京依維柯汽車、升降平臺、控制系統、車外照明系統、電源系統、控制中心系統、測試儀表、自平衡電動支撐架和空調系統。

1.2系統功能

導航測試車是在南京依維柯車輛基礎上改裝而成。升降平臺能上升到20米的高度，擴展可達22.5米。控制系統有手動、自動以及應急模式，自動模式通過無線遙控器控制，便于在車輛外控制，應急模式是在控制系統故障時通過人工的方式升降天線。車內外都有照明，方便夜間作業，還配有警示燈和天線障礙燈。電源系統包括發電機供電、市電供電和電壓轉換，采用汽油發電便于野外運作，提供50米長的電纜可連接市電供電。測試儀表包括外場測試儀、測距儀、測高儀和接口電路。自平衡電動支撐架有4個支架，在收縮桿升高時起到穩固支撐作用。車廂內有空調，可改善工作環境及保持車廂設備在可控的溫度環境下。

在控制中心的控制下，完成天線升降、天線定位、電纜收縮、數據采集、數據處理等功能。通過接收航向、下滑和DVOR的外場信號，并對信號進行解碼，處理RF LEVEL（射頻電平）、DDM（調制度差）、SDM（調制度和）等參數，將這些參數和對應的天線位置信息一起保存在數據庫中，數據處理后可自動生成信號軌跡并繪制成圖。

2導航測試車在ILS中的應用

2.1安裝調試中的應用

某機場的舊有ILS設備是MK 10，需換新SELEX的Model 2100 LLZ、Model 2110 GP和Model 1118A DME。由于該機場靠近海邊，機場一部分場地是填海而造的，在其23方向下滑臺天線前310米處的A和B保護區內面出現了寬150米長450米的下陷，下陷深度約50厘米，下雨時會造成積水。在更新ILS時，未對下陷區域進行填平，在投產飛行校驗中，出現下滑入口高度過低，調整設備天線也無法通過投產校驗。

為縮減飛行校驗時間，節省費用，優化外場信號，用導航測試車測量下滑外場信號來調試設備。夜航結束后，測試車在跑道入口處，通過升降天線測量下滑的入口高度。天線在固定高度值（如入口高度16米），通過調整設備和天線，使在固定高度上天線測量的DDM為0。圖2為調試前后，在跑道入口處測量DDM（%）與高度（m）的關系。調整前的入口高度約為12米，與初次飛行校驗時得到的入口高度值一致，也驗證了測試外場信號的有效性。運用導航測試車協助調整下滑設備和天線后，入口高度約為16米，滿足效驗要求，對稱性也得到改善。

2.2保護區場地變化，飛行校驗不通過的應用

某機場ILS使用NM7000B設備，在上一次飛行校驗前對01方向下滑設備做過優化調整，當時飛行校驗花了比較長時間的調整才通過，其飛行校驗費用不少。最近一次定期校驗卻通不過，飛行校驗過程中機長發現引導信號過低有觸地危險，考慮到飛行安全，中斷了該次飛行校驗，此問題還被該地區監管局掛牌督辦。專家評估發現：下滑天線前方水土流失造成保護區場地不符合要求，建議平整場地。

說明：由于外場測試儀讀取數據與天線升降速率不匹配，造成DDM曲線波動，可以對數據進行后期平滑處理如圖4-1。

原設計圖紙中計算出：下滑天線前方360米以內的縱坡為+0.34°，360～600米的縱坡是-0.20°，側坡是+0.57°。進行了一部分場地平整后，在下滑天線前0～360米處基本平整，使用導航測試車的DGPS系統對下滑天線A和B區前向縱、側坡進行測量。DGPS測量方法：沿著與跑道縱向平行的多條縱線、垂直方向的多條橫線，測量各點的相對高程與距離，用最佳擬合直線計算坡度。DGPS實測到，在0～380米內的縱坡是+0.34°（如圖3-1，差別在于設計是從360米以后才開始下坡，而實際測量是從380米），側坡為+0.60°（如圖3-2，比設計值稍大）。進一步平整場地后，測量縱坡為+0.33°，且在400米處無凹地，場地明顯平滑（如圖3-3），側坡為+0.575°，多條橫線測量一致（如圖3-4），場地得到改善。運用DGPS系統可以快速了解場地平整情況，及時指導場地平整施工，提高了工程的效率。

一部分場地平整后，在下滑天線正前方360米處測量DDM，由于測量位置特殊，沒有數據對比，在跑道19方向正常下滑設備的一致位置處測量，提供數據供參考對比。圖4-1為01方向下滑設備未做調整時，在該處測量的DDM、SDM和RF曲線，曲線進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測量），01方向該實際0 DDM高度約為17.6米；圖4-2為19方向下滑的測試曲線，其測量位置一致，19方向場地平整，19下滑設備該處的0 DDM高度為17.5米。在平整好的0～360米場地，兩個方向下滑對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米處的環場道上對01下滑進行測試，結果顯示其信號異常，說明未平整部分場地對信號影響較大。為減少對航班的影響，通過在特殊位置DDM曲線的對比，可大概了解空間信號的狀況。

平整場地在后，未調整天線前，在天線正前方360米處，對空中信號進行測試，0 DDM約為17.00米，如圖5-1。天線調整前后的高度及偏置如表1所示，調整天線后，仍在同一位置測試，此處0 DDM約為13.00米，如圖5-2。根據DGPS系統測量，跑道入口海拔比天線高3.45米，則調整天線后的入口高度應為16.45（13.00米加高差3.45米）米。此后飛行校驗的驗證結果顯示：下滑角2.98°、入口高度17.4米、1/2/3區結構為1/12/12、平均寬度0.70°、對稱性51.5%，參數滿足要求。此外，還在距下滑天線垂直距離大約677米處的環場道上，測試下滑信號以及對設備進行外場對相。