基本介紹
簡介,微波著陸系統,概述,原理,歷史,操作功能,系統組成,特點,
簡介
微波著陸系統
概述
微波著陸系統（MLS）是安裝在大型機場的全天候精密無線電導航系統，用於協助飛機著陸。它使飛機能夠確定何時在正確的滑翔道上，以便在給定的跑道上安全著陸。 MLS最初是為了替代或補充以前的儀器著陸系統（ILS）。 MLS具有許多操作優勢，包括各種渠道，以避免與其他附近機場的干擾，在所有天氣下都有出色的性能，機場的“占地面積”以及垂直和水平的“捕獲”角度，允許從機場周邊更廣闊的地區。
雖然一些MLS系統在20世紀90年代開始運行，但是設計師最初構想的廣泛部署從未成為現實。基於GPS的系統，特別是WAAS，允許在機場不需要設備的同一水平的定位細節的期望。GPS / WAAS大大降低了實施精密降落方法的成本，並且自從推出以來，大部分現有的北美MLS系統已經被關閉。基於GPS / WAAS的LPV“定位器性能與垂直指導”方法提供了與ILS類別I和FAA公布的LPV方法相當的垂直指導，目前在美國機場的ILS方法超過了該數量。
雖然最初的MLS似乎在歐洲感興趣，對GPS的可用性的關注是一個問題，但廣泛的安裝從未發生。系統可能進一步部署是有疑問的。美國航空航天局運行了一個類似的系統，稱為微波掃描光束著陸系統，以著陸太空梭軌道儀。
隨著民用航空事業的飛速發展和空中交通量的劇增，儀表著陸系統逐漸暴露出了自身存在的一些缺點和局限性，世界各已開發國家於20世紀60~70年代先後研製出幾十種新型著陸系統。1978年，ICAO確認了時間基準波束掃描技術體制的微波著陸系統作為國際標準著陸系統。
微波著陸系統與儀表著陸系統都屬於“空中導出數據”系統，基本工作原理也是由機載設備接收來自地面設備發射的引導信號，經過處理獲得飛機相對於跑道的位置信息（方位、仰角、距離等），飛行員根據飛機儀表的指示，自主地操縱飛機安全著陸。微波著陸系統由方位台、仰角台、精密測距器和機載接收機組成。方位台和仰角台向空中發射掃描信號，機載接收機收到“往” 、“返”兩次掃描信號後，通過測量兩個波束信號之間的時間間隔，得到飛機在空間的位置。
原理
MLS在著陸處採用5 GHz發射機，使用無源電子掃描陣列將掃描光束髮射到逼近的飛機。 進入掃描體積的飛機使用專門的接收機，通過測量波束的到達時間來計算其位置。
歷史
美國版本的美國聯邦航空局（FAA），美國航空航天局（NASA）和美國國防部之間的聯合開發，旨在為飛機在跑道上的準確對準和下降提供精確的導航指導。它提供方位角，高程和距離，以及“後方位角”，用於遠離中止的著陸或錯過的方法。 MLS信道也用於與機場控制器的短距離通信，允許將長途頻率交給其他飛機。
在澳大利亞，設計工作於一九七二年開始採用MLS版本。大部分工作由聯邦民航局（DCA）和大英國協科學與工業研究組織（CSIRO）無線電物理司共同完成。該項目被稱為Interscan，是國際上正在考慮的幾個微波著陸系統之一。 Interscan於1975年由FAA選定，1978年由國際民航組織選定為採用的格式。該系統的工程版本稱為MITAN，由業界（Amalgamated Wireless Australasia Limited和Hawker de Havilland）根據與DCA的繼任者運輸部的契約開發，並於20世紀70年代末在墨爾本機場（Tullamarine）成功演示。
此初步研究之後，1979年在澳大利亞悉尼成立了Interscan International Limited，製造了隨後在美國，歐盟，台灣，中國和澳大利亞部署的MLS系統。民航局（英國）制定了一套安裝在希思羅機場和其他機場的MLS版本，因為二級/三級天氣儀器方法的發生率較高。
與現有的ILS系統相比，MLS具有顯著的優勢。天線要小得多，使用較高的頻率信號。他們也不必被放置在機場的特定地點，並且可以以電子方式“抵消”他們的信號。這使得放置容易比物理上更大的ILS系統，其必須放置在跑道的端部並且沿著進近路徑。
另一個優點是，MLS信號覆蓋了跑道末端非常寬的扇形區域，允許控制器將飛機從各種方向引導，或沿著分段方式引導飛機。相比之下，ILS只能將飛機引導到一條直線上，要求控制器沿著這條線分布飛機。 MLS允許飛機從其已經飛行的任何方向進入，而不是在“捕獲”ILS信號之前飛往停車軌道。這在大型機場尤其有價值，因為這樣可以讓飛機在水平上更接近機場。類似地，在高程中，扇形覆蓋允許下降率的變化，使得MLS對於具有更陡的進近角的飛機（例如直升機，戰鬥機和太空梭）有用。
與需要各種頻率廣播各種信號的ILS不同，MLS使用單個頻率，一個接一個地廣播方位角和高度信息。這樣就減少了頻率衝突的機會，因為所使用的頻率遠離FM廣播，ILS的另一個問題。 MLS還提供了兩百個獨立的渠道，使同一地區的機場之間的衝突變得容易預防。
最後，精確度比ILS大大提高。例如，與ILS一起使用的標準DME設備的距離精度只有±1200英尺。 MLS將其改進為所謂的DME / P（精度）為±100英尺，並提供了類似的方位角和高度改進。這允許MLS引導非常精確的CAT III方法，而這通常需要昂貴的基於地面的高精度雷達。
類似於其他精密著陸系統，橫向和垂直引導可以在常規的航向偏差指示器上顯示或併入多用途駕駛艙顯示器中。範圍信息也可以通過傳統的DME指示器顯示，並且也被併入到多用途顯示器中。
原本意圖是，ILS將在2010年之前保持運行，之後才被MLS取代。該系統僅在1980年代FAA開始支持GPS實驗時被安裝。即使在最糟糕的情況下，GPS提供的精度至少為300英尺，不如MLS好，但比ILS要好得多。 GPS也在“無處不在”工作，不僅僅在跑道的盡頭。這意味著單個導航儀器可以替代短距離和遠程導航系統，提供比兩者更好的準確度，並且不需要基於地面的設備。
GPS的性能，即跑道臨界值附近的垂直引導精度和系統的完整性未能符合國際民航組織的歷史標準和慣例。可以通過從地面站傳送“校正信號”來提供更高的GPS精度，這將在最壞的情況下將精度提高到大約10米，遠遠超過MLS。最初計畫在商業無線電頻率上通過短距離FM傳輸傳送這些信號，但這被證明是太難安排了。今天，在稱為WAAS的系統中，通過商用衛星在北美各地傳送了類似的信號。然而，WAAS不能提供CAT II或CAT III標準信號（自動對地所需的信號），因此必須使用局域增強系統（LAAS）。
操作功能
該系統可以分為五個功能：接近方位，後方位，逼近高程，範圍和數據通信。
接近方位指導：
方位站在5031至5090.7 MHz的頻率範圍內的200個信道中的一個信道上傳送MLS角度和數據，通常位於超出跑道停止端的大約1000英尺（300米）處，但在選擇站點方面具有相當大的靈活性。例如，對於直升機場操作，方位角發射機可以與升降台發射機並置。
方位覆蓋範圍擴大：在標準配置中，側面至少在跑道中心線兩側有40度。海拔高度達15度，至少20,000英尺（6公里），範圍內至至20海里（37公里）。
高程指導：
升降台以與方位站相同的頻率發射信號。單個頻率在角度和數據功能之間是時間共享的，並且通常位於距跑道閾值和著陸區域之間的跑道側面大約400英尺處。
與方位指導信號在同一空域提供海拔高度：海拔高度至少達+15度;在側面，將方位角的橫向覆蓋範圍和範圍填充至至少20海里（37公里）。
範圍指導：
MLS精密距離測量設備（DME / P）的功能與導航DME的功能相同，但有一些技術上的差異。信標應答器在962至1105MHz的頻帶內工作，並回響飛機詢問器。 MLS DME / P精度提高到與MLS方位角和仰角站提供的精度一致。
DME / P通道與方位角和仰角通道配對。 FAA標準022（MLS互操作性和性能要求）中包含DME / P的200個配對通道與角度功能的完整列表。
DME / N或DME / P是MLS的組成部分，並且安裝在所有MLS設施，除非獲得豁免。這種情況很少發生，只有在已經存在標記信標或羅盤定位器的外圍低密度機場。
數據通信：
數據傳輸可以包括基本和輔助數據字。所有MLS設施都傳送基本數據。需要時可以傳送輔助數據。 MLS數據在整個方位角（當提供時為後方位角）覆蓋區域傳輸。代表性數據包括：站識別，方位角，高程和DME / P站的準確位置（用於MLS接收機處理功能），地面設備性能水平;和DME / P通道和狀態。
MLS識別是以字母M開頭的四個字母的名稱。它以國際莫爾斯規則每分鐘至少六次由接近方位（和後方位）地面設備傳輸。
輔助數據內容：代表性數據包括：MLS設備的3-D位置，航點坐標，跑道條件和天氣（例如，RVR，天花板，高度計設定，風，尾流渦流，風切變）。
系統組成
MLS同樣由地面和機載設備組成。地面設備可分為基本型和擴展型兩種。
基本型：包括正向方位台、仰角台、地空數字傳輸設備、精密測距機；
擴展型：在基本型的基礎上增加拉平台、反向方位台、360度全方位台。
微波著陸系統的地面設施有以下幾種:
1.方位引導裝置。它設定在跑道中心線的延長線上，它的作用是給進場飛機發射方位角信息，相當於儀表著陸系統的著陸無線電信標。另外，該設備還發射顯示地面設備等方面的基本數據。
2.高低引導裝置。它設定在跑道的橫線上，它給進場飛機發射高低角度的信息，相當於儀表著陸系統的滑翔道指示設備。
3.閃光信號引導裝置。它和高低引導裝置一樣，設定在跑道的橫線上，給進場飛機發射高低角度的信息，尤其對曲線進場的飛機能夠給予精確的引導。該裝置在儀表著陸系統中沒有相當的設備。就目前的情況，該裝置的需要程度不是非常重要。
4.後方方位引導裝置。它設在跑道進入一邊，也就是方位引導裝置的對面，它給於重新進場的飛機發射方位角信息。
5.精密測距裝置。它設定在方位引導裝置的橫線上，它給進場飛機和著陸後的飛機發射距離信息，它比現行使用的L波段測距器的測距精度高。
機載設備包括機載微波著陸系統接收機和測距詢問器。
特點
MLS適用於民航和軍用航空的各類機場和各型飛機，可用於全天候、全自動著陸。其特點：
(1)系統精度高，能滿足全天候工作要求；
(2)系統有寬闊的工作覆蓋區，允許飛機任意選擇機場航道，適用於常規起落、短距起落、垂直起落的各型飛機；
(3)系統容量大，能滿足空中交通量增加的要求；
(4)採用微波頻段，設備體積小，對場地條件要求低；
(5)系統抑制多徑干擾的能力強；
