Mls система захода на посадку

Обновлено: 05.07.2024

Стремление к созданию единой системы посадки для авиации всех стран и различных ведомств, ЛА различных типов и в различных аэродромных условиях привело к использованию диапазона 5 ГГц (длина волны 6 см). В этом диапазоне можно обеспечить заданную дальность действия (не более 50 км) в любых метеорологических условиях и получение точной информации на всех этапах посадки, включая выравнивание до полного приземления.

Стандартная РМС типа MLS представляет собой точную угломерно-дальномерную систему, состав и взаимодействие оборудования которой приведены на рис. 5.12.

Угломерная подсистема с помощью наземных радиомаяков на борту ЛА. создает сигналы, сдвиг которых во времени является функцией угловых отклонений ЛА от заданной траектории (временное кодирование). Частотный диапазон угломерной подсистемы составляет 5031..5090,7 МГц. В пределах данного диапазона имеется 200 частотных каналов с разносом по частоте 0,3 МГц. Стабильность частоты должна быть такой, чтобы ее изменение за 1 с не превышало ±50 Гц.

Зона действия угломерной подсистемы формируется четырьмя наземными радиомаяками: азимутальным захода на посадку АРМ-1, обратного азимута АРМ-2, угломестным захода на посадку УРМ-1 и угломестным выравнивания УРМ-2.

Каждый из этих радиомаяков обеспечивает информацией об угловом положении ЛА в определенной части зоны действия, в частности, в зонах захода на посадку, обратного азимута и ВПП.

Рисунок 5.13 –. Формирование информативного параметра сигнала в азимутальном (а) и угломестном (б) каналах системы при определенном движении луча в горизонтальной и вертикальной плоскостях:

1 — граница сектора сканирования ЛА; ФАР — Фазированная антенная решетка угломестного радиомаяка; 2 — сигнал бортового приемника.

На ЛА в те моменты времени, когда луч радиомаяка ориентирован в направлении ЛА, принимаются два импульсных сигнала, соответствующих движению луча данного радиомаяка в прямом и обратном направлениях. Длительность этих импульсов определяется шириной луча ДНА и угловой скоростью перемещения, а моменты их возникновения зависят от углового положения ЛА относительно биссектрисы сектора. Таким образом, информативный параметр сигнала УПС представляет собой временной интервал 4, в между двумя импульсами, принимаемыми на ЛА при облучении его сканирующим лучом диаграммы направленности антенны" Наземного радиомаяка во время прямого и обратного ходов луча.

Бортовое оборудование ЛА решает следующие задачи: выделение сигнала, принимаемого во время прохождения луча антенны через место, где находится ЛА; измерение временного интервала между двумя последовательно принимаемыми сигналами при движении луча в прямом и обратном направлениях, определение углового положения ЛА в горизонтальной или вертикальной плоскости и нахождение отклонения ЛА от задаваемой «а борту ЛА линии курса и глиссады.

Бортовое оборудование включает в себя ряд функциональных элементов: азимутально-угломестный радиоприемник (АУРП), измеритель азимутального угла и угла места (ИАУ), запросчик дальности (ЗД), измеритель дальности (ИД) и вычислительное устройство.

В азимутально-угломестном радиоприемнике принятый сигнал очищается от помех, после чего преобразуется в прямоугольный импульс путем его сечения по уровню 3 дБ и подается далее на устройство измерения временного интервала. В ИАУ определяется угловое положение ЛА путем измерения интервала времени между принимаемыми во время прямого и обратного ходов луча ДНА радиомаяка импульсами.

Сигнал с выхода ИАУ несет информацию об определяемом угловом параметре:

где — масштабный коэффициент.

Полученные значения или подаются на вычислительное устройство, где сравниваются со значениями , или , соответствующими положению ЛА на линии курса или выбранной на борту линии глиссады. Здесь представляет собой интервал времени между импульсами прямого и обратного ходов луча, принимаемыми на ЛА в том случае, когда ЛА находится на заданной траектории захода на посадку. Полученная на выходе ВУ разность несет информацию об отклонении ЛА от заданной траектории и используется для индикации положения ЛА на приборах экипажа, а также для управления ЛА при автоматизации посадки.

Погрешности угломерной подсистемы MLS при номинальной мощности принимаемого сигнала составляют для канала азимута ±0,015°, канала угла места ±0,005°.

Дальномерная подсистема MLS(DME/P) предназначена для измерения расстояния до точки приземления ЛА. Дальность определяется радиолокационным методом по сигналу, поступившему с дальномерного радиомаяка в ответ на запросный сигнал ЛА. Информативный параметр сигнала представляет собой временной интервал между моментами излучения сигнала запроса и приема сигнала ответа.

Подсистема DME/P совместима со стандартным оборудованием DME, что позволяет выбирать рабочие частотные каналы DME/P из числа 252 каналов стандартного оборудования DME. Общее число частотно-кодовых каналов DME/P в диапазоне 960..1215 МГц с разносом по частоте 1 МГц равно 200, что расширяет возможности этого дальномера.

После обработки сигнала запроса в приемном устройстве ДРМ излучает ответный сигнал. Дальность измеряется по времени запаздывания ответного сигнала относительно запросного:

где с — скорость распространения радиоволн;

— временной интервал, пропорциональный текущей дальности D(t); — фиксированная задержка сигнала в дальномерном радиомаяке; — фиксированая задержка сигнала в бортовой аппаратуре.

Координаты ДРМ передаются угломерной подсистемой MLS, a бортовое вычислительное устройство учитывает их и непрерывно выдает дальность до расчетной точки приземления.

Точность DME/P определяется допустимыми погрешностями измерения дальности до расчетной точки приземления (точки отсчета MLS). Суммарная погрешность дальномерной подсистемы в опорной точке не должна превышать 30 м ( ).

Особенности схемы бортовой аппаратуры DME/P в отличие от стандартного ДМЕ следующие:

- в режиме определения дальности на участке захода, начиная с 14,5 км и ближе к ВПП (режим FA), первый импульс запросных и ответных кодовых групп имеет крутой фронт;

- время прихода принимаемых импульсов фиксируется по уровням 0,15 в режиме FA и 0,5 в режиме JA (на участке захода, начиная с 37 км и ближе к ВПП) от амплитудного значения первого импульса кодовой группы;

- осуществляется автоматическая подстройка временной задержки в тракте ДРМ по контрольному сигналу;

- в приемниках РД и ДРМ применяются логарифмические УПЧ;

- для неискаженного приема первого импульса запросных и ответных кодовых групп в режиме FA используются УПЧ с широкой полосой пропускания и двухканальный дискриминатор, обеспечивающий заданную избирательность по соседнему каналу;

- при измерении дальности используется усреднение данных в аппаратуре радиодальномера.

Дальность измеряется так же, как и в навигационных дальномерах системы VOR/DME.

Таким образом, бортовое оборудование радиомаячной системы типа MLS обеспечивает прием сигналов и измерение трех координат ЛА: азимутального угла , угла места и расстояния D.

функционирования системы и повышения эффективности ее использования:

- расстояние от антенны АРМ до порога ВПП;

- границы зоны пропорционального наведения по азимуту и по обратному азимуту;

- ширина луча для конкретного функционального элемента;

- расстояние от точки начала отсчета до порога ВПП;

- расстояние от антенны РД до порога ВПП;

- минимальный угол наклона глиссады;

- высота угломестной антенны и ее смещение.

Вспомогательные данные содержат:

- информацию о размещении наземного оборудования, используемую для уточнения расчетов местоположения ЛА;

- информацию о состоянии ВПП;

- другую вспомогательную информацию.

Рисунок 5.14 –. Содержание угломерной функции Аз-1 (а), преамбулы и секторных сигналов (б), распределение информации угломерной подсистемы MLS во времени (в):

Кроме координатной информации радиомаяки системы MLS передают дополнительную информацию (основные и вспомогательные данные), предназначенную для обеспечения правильного

Сигнал преамбулы излучается по всему сектору зоны действия и состоит из кода синхронизации для обозначения опорного времени и кода опознавания функции для определения передаваемой информации (азимута захода на посадку, угла места захода на посадку и т. п.).

Секторные сигналы служат для опознавания наземной подсистемы и выбора бортовой антенны.

В системе предусматривается использование двух последовательностей передачи П1 и П2, включающих в себя все функции: азимут захода на посадку; угол места выравнивания; обратный азимут; азимут в зоне 360°; основные данные. Цикл уплотненной во времени передачи сигналов MLS предусматривает поочередную передачу последовательностей П1 и П2, а также вспомогательных данных. Продолжительность передачи этих последовательностей составляет соответственно 64,9 и 67,5 мс, а один полный цикл работы MLS занимает 615 мс (см. рис. 5.14). На рисунке временные интервалы между последовательностями функций П1 и П2" указаны в миллисекундах.

Различные варианты MLS разработаны с целью замены систем посадки типа ILS, обладающих следующими недостатками: 1) малые размеры секторов посадки; 2) непригодность для самолётов с вертикальным и укороченным взлётом и посадкой;

3) зависимость параметров каналов курса и глиссады от характера местности вблизи маяков и от метеоусловий;
4) малое число частотных каналов; 5) высокая стоимость строительно-монтажных работ и эксплуатации.

В состав системы входит наземное и бортовое оборудование. Полный комплект наземного оборудования состоит из угломерной и дальномерной подсистем. Угломерная подсистема состоит из четырёх каналов: двух азимутальных и двух угломестных. Состав маяков следующий: 1) азимутальный радиомаяк для задания курса посадки РМА-1; 2) азимутальный радиомаяк для задания курса ухода от полосы для захода на второй круг посадки РМА-2; 3) угломестный радиомаяк для задания глиссады РМУ-1; 4) угломестный радиомаяк для выравнивания самолёта перед приземлением РМУ-2. Радиомаяки передают на борт также некоторую служебную информацию (функции маяка, метеоусловия, координаты антенн маяков, тест для проверки бортовой аппаратуры и т.д.) В состав дальномерной подсистемы входит бортовой запросчик дальности, работающий с наземным ответчиком системы ближней навигации VOR/DME.

Бортовое оборудование измеряет углы относительно оси посадочной полосы и относительно земной поверхности, дальности до точки приземления и производит формирование требуемой траектории снижения.

В зависимости от вида информативного параметра сигнала MLS делятся на временные и частотные. Временные радиомаяки излучают импульсный сигнал антенной с узкой сканирующей диаграммой направленности. Частотные маяки вводят доплеровское изменение частоты сигнала, пропорциональное измеряемому углу. В качестве международной принята первая система.

Принцип действия временных систем посадки состоит в определении углового положения корабля по курсу 0 и глиссаде h путём измерения в бортовом вычислителе временного интервала между двумя импульсами И-A и И-Б (рисунок 12.4), появляющимися на выходе приёмника от сканирующей узконаправленной антенны маяка во время прямого и обратного хода. Углы в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно равны:

где t_h, t_Q — временной интервал между импульсами И-A и И-Б в измеряемой плоскости при произвольном положении самолета; M_h, M_Q — масштабные коэффициенты, равные половине скорости сканирования луча соответствующей антенны; Т , Т_т — временной интервал между импульсами И-A и И-Б в соответствующей плоскости при требуемом положении самолета.

Отсчёт времени в бортовом вычислителе начинается с момента приёма стартового импульса И-О. Этот импульс передаётся ненаправленной антенной маяка перед началом сканирования в прямом направлении. На борту фиксируется также момент Г_ц, соответствующий середине цикла сканирования. Интервал времени Т_ц между стартовым импульсом и серединой цикла не зависит от углового положения корабля и называется кодовым интервалом. Величина кодового интервала определяет принадлежность принятой информации соответствующему маяку.

Рисунок 12.4. Принцип действия временной системы MLS а—зона сканирования луча антенны (заштрихованы границы зоны);

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Карпов Е. А., Сусоев В. В., Горбачева И. И.

В докладе затронуты ключевые вопросы и сравнительные характеристики систем, обеспечивающих посадку, с помощью которых создаются оптимальные условия для безопасного захода на посадку и предотвращения ошибок и недостатков.

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF LANDING SYSTEMS

In this report we touched the key questions and comparative characteristics of landing systems, which allows to create the optimal conditions for safe approach and prevention of mistakes and defects.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОСАДКУ

Е. А. Карпов, В. В. Сусоев, И. И. Горбачева*

Красноярский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет гражданской

Ключевые слова: Системы посадки, радиомаяки, навигация, курсоглиссадная система, местоположение.

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF LANDING SYSTEMS

E. A. Karpov, V. V. Sysoev, I. I. Gorbacheva*

Krasnoyarsk branch of Federal state budget institution of higher education "Saint- Petersburg state

In this report we touched the key questions and comparative characteristics of landing systems, which allows to create the optimal conditions for safe approach and prevention of mistakes and defects.

Keywords: Landing systems, radio beacons, navigation, instrument landing system, location.

ILS расшифровывается как Instrument Landing System или система инструментального захода самолётов на посадку. Условно говоря, наземные маяки рисуют навигационному оборудованию самолета коридор, куда он должен уложиться. Этот коридор выглядит как радиус пространства, по мере приближения самолета к посадочной полосе круги сужаются, тем самым выравнивая самолет с максимальной точностью [1]. Для работы ILS аэропорт должен быть оборудован курсовыми и глиссадными маяками. Кроме того, требуется маркерный радиомаяк. Без этих маяков самолет, даже оборудованный нужными устройствами, ILS использовать не сможет, так как его работа заключается в связи самолета и земли (рис.1).

Система инструментального захода самолетов на посадку по радиомаякам, обозначающим начало взлетно-посадочной полосы, предназначена для посадки самолетов в сложных метеоусловиях и предотвращения ошибок летчика на посадке в условиях ограниченной видимости, приводящих к столкновению самолета с землей до взлетно-посадочной полосы [5].

В настоящее время система ILS, являющаяся стандартом ICAO, установлена во всех международных и большинстве региональных аэропортов. Однако характерные для нее недостатки (например, помехи от радиостанций, работающих на близких частотах или от высотных зданий, препятствий и неровностей рельефа) иногда приводят к искажению луча курсового маяка. А также недостаток в том, что временной интервал между садящимися и взлетающими ВС не может быть меньше определенного, так как при его сокращении радиолучи посадочных маяков могут быть искажены взлетающим ВС и находящимся над передатчиком ILS или ВС, находящимся на финальной стадии захода на посадку. Для исключения этого дистанция между садящимися по

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 3

системе ILS ВС должна быть увеличена, что, в свою очередь, приводит к снижению частоты посадок. В отличие от ILS луч наведения системы MLS не подвержен искажениям от пролетающих ВС, что позволяет обеспечить такую же дистанцию между заходящими на посадку ВС, как при визуальном заходе [4]. По этой и другим причинам ICAO в 1970 г. одобрила систему MLS, которая не подвержена недостаткам системы ILS. Примерно через 10 лет было предложено использовать в системах автоматической посадки глобальную спутниковую навигационную систему.

Рис. 1. Система инструментального захода на посадку

MLS или Microwave Landing System (Микроволновая система посадки). Является дальнейшим развитием систем посадки (ILS). Она менее чувствительна к местным условиям, способна обслуживать кратное прибытие и более точна. Криволинейные пути захода на посадку снижают уровень шума в некоторых аэропортах [2]. Типовой комплект MLS состоит из двух наземных радиомаяков MLS, один из которых задает траекторию приближения к ВПП по углу места, а второй - по азимуту (рис. 2).

Combined representation of ILS and MLS runway approach

Рис. 2. Микроволновая система посадки

Состав и принцип работы КГС. Все, что мы видим на приборах при посадке - это 2 перекрещивающихся планки, обозначающие положение самолета относительно траектории захода на посадку. Итак, из чего состоит КГС: Курсовой маяк, который обеспечивает наведение самолета в горизонтально плоскости - по курсу. Глиссадный маяк, обеспечивающий наведение в вертикальной плоскости - по глиссаде. Маркеры, сигнализирующие момент пролета определенных точек на траектории захода. Обычно маркеры устанавливаются на ДПРМ и БПРМ [3]. Приемные устройства на борту самолета, обеспечивающие прием и обработку сигнала. Планки (стрелки, индексы) показывают нам положение траектории захода относительно нашего места (рис. 3).

Рис. 3. Курсоглиссадная система посадки

Сами планки как бы показывают нам, где именно находится наша траектория. Если курсовая планка слева, то линия курса тоже находится слева, а значит, нам надо довернуть влево. То же и по глиссаде - если глиссадный индекс внизу, то мы идем выше, и нам надо увеличить вертикальную скорость, чтобы "догнать" глиссаду.

1. ГОСТ Р 51747-2001. Система инструментального захода летательных аппаратов на посадку сантиметрового диапазона волн радиомаячная. Основные параметры и методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2001. - 54 с.

2. ГОСТ 26566-85. Система инструментального захода летательных аппаратов на посадку сантиметрового диапазона волн радиомаячная. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 9 с.

3. Демидов В.П. Авиационная радионавигация. Справочник. - М.: Транспорт, 1990. - 264 с.

4. Поляков Р. А. Системы посадок, их характеристики и сравнения // Проблемы безопасности полетов. 2017. - № 4. - С. 9-11.

Я изучил, что основными тремя системами для выполнения точных заходов на посадку (PA) являются: ILS (Инструментальная система посадки), PAR (РЛС точного захода на посадку) и MLS (Микроволновая система посадки).

Однако в большинстве аэропортов система ILS используется в качестве основного вспомогательного средства PA; в то время как другие часто разрабатываются, но не полностью реализованы или не используются.

Вопросы:

В чем причина того, что ILS является самой популярной системой PA?

Каковы преимущества и недостатки других систем, если их не уделяют должного внимания?

Как они сравнивают характеристики захода на посадку?

$ \ begingroup $ ILS значительно дешевле, чем PAR (по времени и самолету, который может приземлиться в час) и чем MLS (по оборудованию). Все, что связано с землей или контроллером, будет дорого. Вы должны спросить, почему LPV или другие точные заходы на посадку с использованием GNSS (спутниковых) не более популярны, чем ILS! $ \ endgroup $
$ \ begingroup $ Кроме того, это три вопроса в одном, и это немного похоже на (немного устаревшее) домашнее задание. Вы случайно не все еще учитесь в летной школе? :) $ \ endgroup $
$ \ begingroup $ Ну, это не домашнее задание. Просто мне интересно это знать. Я задал три вопроса, потому что они помогают сравнить системы, извините, если это прозвучало как задание. И я знаю, что заходы на посадку на основе LPV или GNSS не могут достичь более высокого уровня точности (максимальная точность - это ILS CAT-I), поэтому я задал третий вопрос. $ \ endgroup $
$ \ begingroup $ Ок! Не обвинял, просто любопытно. Вы правы в том, что LPV не сертифицирован по стандартам CAT-I, но он, безусловно, более точен (и более распространен), чем PAR, и я слышал только об одном подходе MLS, существующем в мире - изогнутом на Аляске. Их может быть больше, но это очень редко. $ \ endgroup $
$ \ begingroup $ Хорошо, спасибо за информацию :) Я спрашивал об этих системах, потому что они появились в моей книге, и в них не было много информации, и я хотел узнать различия. Это должно быть причиной того, что они встречаются реже. $ \ endgroup $

По крайней мере, в США ILS популярен, потому что он популярен. Это относительно дешево в установке и эксплуатации, приемники используют те же технологии, что и VOR, и он уже везде установлен. Импульс (и стоимость замены) во многом связан с неудачей и успехом навигационных систем.

MLS требует нового оборудования на земле и в самолетах. FAA попыталось развернуть его в США в 80-х годах с целью заменить ILS к 2010 году, но безуспешно. Оборудование было дорогостоящим для самолетов и наземных средств, и стоимость разработки процедур захода на посадку была высокой, так как каждый заход на посадку требует индивидуального программирования антенн (ILS достаточно стандартизирована). Скорость внедрения была низкой, а преимущества (лучшее руководство по зоне прибытия, в некоторых случаях лучшая точность) были дублированы гораздо более дешевым GPS.

Прецизионная GPS (подходы LPV или LNAV / VNAV) появилась только с развитием космической системы дополнения (SBAS), также известной как глобальная система дополнения (WAAS). Расширенный GPS имеет более высокую точность по вертикали и позволяет использовать единую навигационную систему для навигации по маршруту, терминала и точного захода на посадку, что дает огромную экономию средств. Относительно новая наземная система дополнения (GBAS, первоначально называвшаяся LAAS) добавляет возможности высокоточного захода на посадку, приближая заходы на посадку по GPS к ILS и MLS.

PAR существует, но вы можете неправильно понять, что это такое: диспетчер смотрит в прицел радара и выдает инструкции пилотам. Это вызывает стресс у пилотов и диспетчеров и требует очень много времени. Вне военных объектов вам будет сложно найти место для практики PAR в наши дни, по крайней мере, по моему опыту.

Читайте также:

Mls система захода на посадку

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Карпов Е. А., Сусоев В. В., Горбачева И. И.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Карпов Е. А., Сусоев В. В., Горбачева И. И.

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF LANDING SYSTEMS

Вопросы: