Yousong
一个高尚的工程师! 一个纯粹的工程师! 一个有道德的工程师! 一个脱离了高级趣味的工程师! 一个有益于妇女的工程师! ----白求恩的兄弟白球干

ILS进近仪表着陆系统

https://www.flightliteracy.com/wp-content/uploads/2018/01/9-33.jpg

仪表着陆系统,其实是三组定向无线电导航构成的一套用于在雾天难以看到跑道时用的引导系统,本文只谈技术关于什么天气情况用什么级别的本文暂不赘述!

有限的记忆让我联想起这技术似乎来源于古老的无线电音频导航技术。最早德军利用夜色掩护轰炸伦敦,德国起飞,到英国后起飞角度差之毫厘失之千里,于是就用定向无线电天线射出两道调制了不同的音频无线电信号,飞行员听到两个信号声音大小相同时,表示在目标航道上,哪边信号偏大就表示偏向了哪边了,由于使用的是差分的设计思想,使得在整个过程中信号的衰减,干扰,都不会对导航产生影响,这一设计思想也很好的引入到了ILS系统里

如下链接是YouTube的罗德介绍ILS技术细节很好的视频,有调制细节(后续我会慢慢把这些视频搬到B站)https://www.youtube.com/watch?v=3lU-mw9plwg&t=557s

上面视频中可以看到,ils用到的无线电信号的本质是AM调制了两个等幅度的音频,一个150hz,一个90hz,然后通过两个外八字天线波瓣发射出来,飞机的收到两个信号后解调出来,通过带通滤波器将两个信号分别过滤出来,再用强度进行差分,显示到CDI上,这就是ILS的核心思想,同时,航向台夹带调制了1020hz的Morse code 音频,用于指示自己的识别码,方便飞行员double check,后面有一个我做的音频频谱分析案例

Marker beacon 就更简单了,按照AM调制3个正弦波音频,分别表示三个位置,频率越高越靠近跑道,也符合心理学!上面原理细节介绍完了,上一个罗德的测试视频!

基本都是AM调制的一些设置项目,depth,载波频率,信号设置,比较遗憾的是这个视频没有真实的调制发射和接收解调的实物验证,不过不要灰心,看下面这个视频

可以看到(第五分钟开始),这是一个音频发生器叠加90和150hz音频,给到am射频调制器,调制好后发射出来用localizer接收机接收解调显示的一个全过程,证明的确实质信号就是am调制音频音量大小差分原理。接下来这个视频是我的一个验证

视频是YouTube上有人用sdr接收的一段ils信号并用am解调播放出来,我的手机上安装音频分析仪后,则可以看到AM解调出来后的音频成分,可以看到一个比较强的150hz音频(152应该是误差),也就是说该SDR的天线物理位置是在只有150hz这一半(也有可能是90hz被视频压缩给滤出了),另外有意思的就是能看到1020hz上有Morse code,源视频链接如下,感兴趣朋友可以手机下载个音频分析仪然后对着视频去抓频谱

而下面一个视频是详细介绍如何设计调制出这样的两个波瓣的射频信号,关于天线的相关知识有点超出我的知识边界了

https://www.skyradar.com/hubfs/Images/Blogs/B0001/Blog-Infographics/Fig1-ILS-Block-diagram-SkyRadar.png

大概原理就是一组八木天线阵列,再细的不敢瞎说

最后放出大杀器,ILS硬件系统图,有了以上知识储备,下面的系统图就很容易解读了,什么地方是解调,什么地方是滤波器,什么地方走音频信号,什么地方走数字信号,能猜个八九不离十

到此为止,如果各位觉得哪儿有错误解读的,请留言,或者邮箱联系勘误,定有重谢!

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