无线电着陆引导系统的发展现状

刘　水　张鹏明　王思臣

[摘要]无线电着陆引导系统的发展应用情况。介绍目前普遍使用的各类各类着陆引导系统的基本原理和性能特点，对正在研制的着陆引导系统进行展望。

[关键词]航空 无线电 导航 着陆引导

中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2009）0720011－01

无线电着陆引导系统用无线电设备引导驾驶员或自动驾驶仪使飞机安全着陆的导航系统。在飞机不具备目视着陆的条件下利用无线电着陆引导系统可以向飞机提供精确的着陆方位、下滑道和距离等引导信息，飞机依据这些信息对准跑道并按给定的下滑角进场和着陆，以保证接地点的偏差在规定的范围以内，从而保证飞机在着陆时的安全。

目前在军用和民用航空中使用的着陆引导系统主要有四种：国际标准仪表着陆系统、着陆雷达引导、微波着陆系统和卫星导航系统。

一、国际标准仪表着陆系统

国际标准仪表着陆系统最早出现于1939年，1949年国际民航组织将其定为国际标准着陆系统。这种着陆系统理原理是将机载无线电导航设备提供的航向信号、下滑信号、高度信号和指点标信号为飞行员提供飞机着陆过程中与跑道中心线航向偏差角度、飞机相对于标准下滑道的垂直偏离角度和飞机在最终进场路径上的精确位置。

仪表着陆系统的优点是：（1）能在复杂气象条件下，向驾驶员提供精确而直观的仪表着陆引导信息；（2）可根据机场和气象条件选择不同的工作类型；（3）使用国际通用的标准设备。缺点是：（1）只能提供一条下滑角固定不变的对准跑道中心线的进场着陆航道，不适用于短距起落和垂直起落的飞机。由于波瓣覆盖区窄，难于引导飞机绕过居民区，以减少对城镇的噪声污染；（2）通道数少（40个）不能满足国际民航的新要求（200个）；（3）系统要求平坦和净化的场地（草、雪等都会影响引导信号质量），因此安装费用大，部分机场甚至不能使用。

二、着陆雷达引导系统

着陆雷达引导系统1942年研制成功，主要用于军航，对民航仅作为备用手段。着陆雷达引导系统工作时，首先使用架设在机场附近高处的空中监视雷达，搜索并调度机场周围约100公里范围内的飞机，使之有秩序地依次进场。而后，用配置在跑道附近的精密进场雷达测定飞机在空中的正确位置，地面管制员判断飞机是否处在正确的下滑道上，然后通过无线电台向驾驶员发出“向上、向下、左飞、右飞”等修正口令，经过不断修正，飞机按要求航道进场，然后安全地完成目视着陆。

着陆雷达引导系统的优点是：（1）飞机上无需加装电子设备，对驾驶员不要求进行特殊训练；（2）适用于各种场地，机动性好；（3）根据不同机种对下滑角度的要求，管制员可以选择不同的下滑线。缺点是：（1）因靠地面管制员指挥，驾驶员工作被动；（2）因靠管制员手控天线跟踪飞机，只能一架一架地引导；（3）引导距离受气象条件限制。

这种系统用于不便安装复杂着陆设备的机场和临时性野战机场，适用于只装有无线电台的各型军用飞机。目前随着相控阵天线、数字动目标显示和数据处理技术等新技术的采用，着陆雷达能同时跟踪多个目标，可为多架次、多种下滑道的飞机提供着陆引导，加装计算机和数据链后，应用于航空母舰的飞机着舰。

三、微波着陆系统

时基扫描波束微波着陆系统产生于上世纪70年代，适用于民航和军用航空的各类机场和各型飞机，可用于全天候、全自动着陆。1978年被国际民航组织于选定作为新的标准着陆系统。微波着陆系统基于地面引导设备发出的引导信息，利用机上设备获得连续的、精确的三坐标（方位、仰角、距离）引导信息，同时还可以向飞行员提供地空数字传输、精密测距、拉平信息、反向方位角等信息。微波着陆系统具有宽阔的覆盖范围，能抑制多径干扰和地面反射影响，降低对场地条件的要求。

微波着陆系统的优点是：（1）系统精度高，能满足全天候工作的要求；（2）系统有宽阔的工作覆盖区，允许飞机任意选择机场航道，适用于常规起落、短距起落、垂直起落的各型飞机；（3）系统容量大（200个通道），能满足空中交通量增加的要求；（4）采用微波频段，设备体积小，对场地条件要求低；（5）系统抑制多径干扰的能力强。缺点是：地面设备复杂，在一定程度上受机场条件限制。

四、卫星系统

卫星导航系统现在有美国的GPS，俄罗斯的Glonass，它们都是在上世纪90年代中期正式投入运行的。正在发展的有欧洲Gelileo系统和中国的“北斗”系统。目前卫星导航系统接收机已广泛装备在民用和军用飞机上，而其主要功能之一就是准确引导飞机进行着陆。卫星导航系统接收机接收到的无线电信号不但可以向飞行员或自动驾驶系统连续提供三维位置信息，而且能够提供准确的速度与时间信息。而且随着卫星导航系统的导航技术逐渐成熟，其引导精度和动态误差已经满足着陆引导的需要，成为应用最广泛的着陆引导系统。

卫星导航系统的优点是：（1）不需要依靠安装在机场上的任何地面设备，不受机场环境限制；（2）系统精度高，能满足全天候工作的要求；（3）用户设备体积小、重量轻、功耗省、价格低、使用方便。卫星导航最主要的弱点是，卫星发射的信号要经过20000公里左右的距离才能传播到地面，因此信号太弱，容易受到干扰，也容易受到树荫房屋的遮挡。

依靠目前的着陆引导系统已经基本满足了引导飞机安全着陆的要求，但从航空工业的发展来看这些系统还是有其局限性的，因此各国的科研人员也在积极地研制新一代的着陆引导系统，其中自主着陆引导是研究的主要方向。目前使用的着陆引导系统主要缺点都是被动引导，必须依靠地面设备或卫星才能正常工作。新一代的将实现飞机在全天候条件下自主引导着陆，正在研制的有前视探测系统、红外探测引导系统等。随着科技的不断进步，飞机着陆引导将更加精确，飞行将更加安全。

参考文献：

[1]陆芝平、郑德华，全向信标和仪表着陆系统，国防工业出版社，1990年2月.

[2]周其焕，微波着陆系统，国防工业出版社，1992年6月.

[3]赵琳，卫星导航系统，哈尔滨工程大学出版社，2001年10月.