一种着陆导航系统电磁环境的评估方法

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1、一种着陆导航系统电磁环境的评估方法　　摘要：着陆导航系统是飞机安全飞行的一个重要保障，机场电磁环境的恶化严重影响到飞机着陆引导安全。以仪表着陆系统为例，分析着陆引导的基本原理，给出了着陆引导过程中飞机接收信号的数学模型，并基于此模型提出了一种机场电磁环境的评估方法，最后利用计算机仿真验证了该方法的有效性。　　关键词：着陆系统；电磁环境；评估方法；匹配滤波　　中图分类号：TN965?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）19?0149?03　　Abstract：Thelandingnavigationsystemisani

2、mportantguaranteeofflightsecurityforplanes.Theworseningairportelectromagneticenvironmenthasstrongimpactonthesecurityofplaneslandingnavigation.Takingtheinstrumentlandingsystemasanexample，thebasictheoryoflandingnavigationsystemisanalyzed，andthemathematicmodelofplanes′receive

3、dsignalduringthelandingnavigationprocessisprovided.Basedonthismodel，anevaluationmethodofairportelectromagneticenvironmentisproposed.Thevalidityofthismethodwasverifiedbyusingcomputersimulation.　　Keywords：landingsystem；electromagneticenvironment；7evaluationmethod；matchedfilt

4、ering　　0引言　　据不完全统计，将近60%的事故发生在下降、进近和着陆阶段，为此航空界历来格外重视飞机着陆安全问题。随着全球化步伐的加快，机场的周边电磁环境日益复杂，飞机着陆引导信号受到周边电磁环境的影响越来越严重，严重威胁了飞机的着陆安全。因此在考虑机场建设和使用过程中，必须对机场电磁环境进行有效评估。　　就目前所掌握的资料来看，国外对机场周边电磁环境的评估工作处于起步阶段，如文献[1]采用了电磁数值计算的方法对机场周围目标进行电磁散射建模，从而获得飞机下滑轨迹上的电磁干扰特性，能够实现对简单目标进行评估。国内目前对此问题的研究还处

5、于理论研究阶段，离实际应用还有一段距离[2]。　　本文以仪表着陆系统为例，简单分析了其工作原理，建立了飞机着陆过程中，理想下滑轨迹上的信号模型，采用了类似匹配滤波的方法，对信号沿下滑轨迹方向进行相干处理，提出了一种机场电磁环境的评估方法，并对该方法进行了计算机仿真，仿真结果表明，该方法可以正确评估机场周边各种目标对着陆引导过程的影响。　　1着陆系统工作原理　　进近着陆系统的一个主要功能就是在飞机进近着陆所经过的空间内建立适当的电磁场环境，从而使得飞机在着陆过程中，飞行员根据接收到的电磁波特性判断自身位置与理想下滑轨迹之间的偏差，并进行必要修

6、正实现安全着陆。7　　现以仪表着陆系统为例，如图1（a）所示。仪表着陆引导系统包括对飞机的下滑方向和航向方向的引导，这里仅讨论航向方向的着陆引导原理，对于下滑方向的着陆引导过程，其原理与前者极其类似。为了实现飞机航向方向的引导，必须在下滑轨迹的左右两边电磁场特性有所区别。航向台天线发送的信号通常包含两种频率的信号：将两种频率信号相加（称之为Σ信号）以同相馈电的方式发射，即沿跑道中心线两边对称，且在中心处信号辐射功率最大；两种频率的信号相减（称之为Δ信号）以反相馈电方式发送，即沿跑道中心线两边反对称，在中心处信号辐射功率为零。两种信号在空间的

7、叠加导致沿跑道中心线处两种频率的信号幅度相等，而在下滑轨迹左右两边的同频率信号幅度不一致，通过比较不同频率的信号幅度差异，在飞机座舱内的仪表盘上，就可以判断飞机偏离理想航向的程度，从而实现着陆引导，如图1（b）所示。该数据来自某次校准飞行过程中航向指针的轨迹，其中靠近着陆点的剧烈抖动来自后面将要讨论的多径效应。　　2着陆系统的电磁环境模型　　在实际飞机着陆引导过程中，接收的信号并不一定都是来自航向台的信号，如在机场周边还建有其他的导航台站，塔台，停机坪等建筑物，则航向台发射的信号中可能经过这些目标反射到飞机上的接收天线处，从而造成接收信号发

8、生畸变，即所谓的多径效应。用一个简单的几何模型表述，如图2所示。7　　图中假定航向台的位置为[A]点，[C]点为[t]时刻飞机的位置，[B]为机场周边的一个反射目标。则[C]点处