导航测试车在仪表着陆系统（ILS）中的应用

周春林

摘 要：介绍了自主研制的导航测试车的系统组成及功能，举例导航测试车在ILS安装调试以及场地保护区变化中的应用，能很好的解决ILS的各类复杂问题并且可以提高经济效益，导航测试车也能应用到VOR和DME中。

关键词：导航测试车；仪表着陆系统（ILS）；飞行校验；VOR；DME

截止2015年底，全国主要航路航线及机场终端区域已建设的ILS设备约307套（不包含港澳台地区）。国内航班量近年来迅猛增长，ILS长期作为支持精密进近飞行程序的主要手段，怎样能保证ILS提供正常可靠的引导信号是个工程技术难题。目前，主要采用飞行校验和设备自身的监视系统来确保引导信号，飞行校验确定空中的ILS信号状况，既不经济，还不易协调。虽然设备自身的监视系统可以实时监视设备运行的状态，但无法确定的ILS空中信号，一个移动性能好，能测得一定空间ILS信号的工具显得特别有用，特别是在解决ILS安装或保护区场地变化中遇到的问题时。

1导航测试车介绍

1.1系统组成

由本局自主研制的ILS/VOR外场信号测试车（结构框架如图1），它带有一个可伸缩到20米高的天线杆，车载一个便携式ILS/VOR接机仪（PIR）和控制中心，以及相应的辅助设施、电源系统等，所有设施安装在一辆车上。主要系统组成：南京依维柯汽车、升降平台、控制系统、车外照明系统、电源系统、控制中心系统、测试仪表、自平衡电动支撑架和空调系统。

1.2系统功能

导航测试车是在南京依维柯车辆基础上改装而成。升降平台能上升到20米的高度，扩展可达22.5米。控制系统有手动、自动以及应急模式，自动模式通过无线遥控器控制，便于在车辆外控制，应急模式是在控制系统故障时通过人工的方式升降天线。车内外都有照明，方便夜间作业，还配有警示灯和天线障碍灯。电源系统包括发电机供电、市电供电和电压转换，采用汽油发电便于野外运作，提供50米长的電缆可连接市电供电。测试仪表包括外场测试仪、测距仪、测高仪和接口电路。自平衡电动支撑架有4个支架，在收缩杆升高时起到稳固支撑作用。车厢内有空调，可改善工作环境及保持车厢设备在可控的温度环境下。

在控制中心的控制下，完成天线升降、天线定位、电缆收缩、数据采集、数据处理等功能。通过接收航向、下滑和DVOR的外场信号，并对信号进行解码，处理RF LEVEL（射频电平）、DDM（调制度差）、SDM（调制度和）等参数，将这些参数和对应的天线位置信息一起保存在数据库中，数据处理后可自动生成信号轨迹并绘制成图。

2导航测试车在ILS中的应用

2.1安装调试中的应用

某机场的旧有ILS设备是MK 10，需换新SELEX的Model 2100 LLZ、Model 2110 GP和Model 1118A DME。由于该机场靠近海边，机场一部分场地是填海而造的，在其23方向下滑台天线前310米处的A和B保护区内面出现了宽150米长450米的下陷，下陷深度约50厘米，下雨时会造成积水。在更新ILS时，未对下陷区域进行填平，在投产飞行校验中，出现下滑入口高度过低，调整设备天线也无法通过投产校验。

为缩减飞行校验时间，节省费用，优化外场信号，用导航测试车测量下滑外场信号来调试设备。夜航结束后，测试车在跑道入口处，通过升降天线测量下滑的入口高度。天线在固定高度值（如入口高度16米），通过调整设备和天线，使在固定高度上天线测量的DDM为0。图2为调试前后，在跑道入口处测量DDM（%）与高度（m）的关系。调整前的入口高度约为12米，与初次飞行校验时得到的入口高度值一致，也验证了测试外场信号的有效性。运用导航测试车协助调整下滑设备和天线后，入口高度约为16米，满足效验要求，对称性也得到改善。

2.2保护区场地变化，飞行校验不通过的应用

某机场ILS使用NM7000B设备，在上一次飞行校验前对01方向下滑设备做过优化调整，当时飞行校验花了比较长时间的调整才通过，其飞行校验费用不少。最近一次定期校验却通不过，飞行校验过程中机长发现引导信号过低有触地危险，考虑到飞行安全，中断了该次飞行校验，此问题还被该地区监管局挂牌督办。专家评估发现：下滑天线前方水土流失造成保护区场地不符合要求，建议平整场地。

说明：由于外场测试仪读取数据与天线升降速率不匹配，造成DDM曲线波动，可以对数据进行后期平滑处理如图4-1。

原设计图纸中计算出：下滑天线前方360米以内的纵坡为+0.34°，360～600米的纵坡是-0.20°，侧坡是+0.57°。进行了一部分场地平整后，在下滑天线前0～360米处基本平整，使用导航测试车的DGPS系统对下滑天线A和B区前向纵、侧坡进行测量。DGPS测量方法：沿着与跑道纵向平行的多条纵线、垂直方向的多条横线，测量各点的相对高程与距离，用最佳拟合直线计算坡度。DGPS实测到，在0～380米内的纵坡是+0.34°（如图3-1，差别在于设计是从360米以后才开始下坡，而实际测量是从380米），侧坡为+0.60°（如图3-2，比设计值稍大）。进一步平整场地后，测量纵坡为+0.33°，且在400米处无凹地，场地明显平滑（如图3-3），侧坡为+0.575°，多条横线测量一致（如图3-4），场地得到改善。运用DGPS系统可以快速了解场地平整情况，及时指导场地平整施工，提高了工程的效率。

一部分场地平整后，在下滑天线正前方360米处测量DDM，由于测量位置特殊，没有数据对比，在跑道19方向正常下滑设备的一致位置处测量，提供数据供参考对比。图4-1为01方向下滑设备未做调整时，在该处测量的DDM、SDM和RF曲线，曲线进行了平滑和融合处理，该0 DDM高度约为15.5米，考虑此处地平面比天线基座高2.14米（DGPS测量），01方向该实际0 DDM高度约为17.6米；图4-2为19方向下滑的测试曲线，其测量位置一致，19方向场地平整，19下滑设备该处的0 DDM高度为17.5米。在平整好的0～360米场地，两个方向下滑对比的入口高度大致相同。在距下滑天线前方垂直距离大约677米处的环场道上对01下滑进行测试，结果显示其信号异常，说明未平整部分场地对信号影响较大。为减少对航班的影响，通过在特殊位置DDM曲线的对比，可大概了解空间信号的状况。

平整场地在后，未调整天线前，在天线正前方360米处，对空中信号进行测试，0 DDM约为17.00米，如图5-1。天线调整前后的高度及偏置如表1所示，调整天线后，仍在同一位置测试，此处0 DDM约为13.00米，如图5-2。根据DGPS系统测量，跑道入口海拔比天线高3.45米，则调整天线后的入口高度应为16.45（13.00米加高差3.45米）米。此后飞行校验的验证结果显示：下滑角2.98°、入口高度17.4米、1/2/3区结构为1/12/12、平均宽度0.70°、对称性51.5%，参数满足要求。此外，还在距下滑天线垂直距离大约677米处的环场道上，测试下滑信号以及对设备进行外场对相。