儀表降落系統(tǒng)（英語(yǔ)：Instrument Landing System，縮寫：ILS）又譯為儀器降落系統(tǒng)，俗稱盲降系統(tǒng)，是目前應(yīng)用最為廣泛的飛機(jī)精密進(jìn)近和降落導(dǎo)引系統(tǒng)。

ILS示意圖

這是一種在諸如低云、低能見度的儀表氣象條件下可以正常運(yùn)行，使用無(wú)線電信號(hào)以及高強(qiáng)度燈光陣列來(lái)為飛機(jī)安全進(jìn)近降落提供精密引導(dǎo)的陸基儀表進(jìn)近系統(tǒng)。而這一套系統(tǒng)必須保證一定的精確度，因此，飛行校驗(yàn)組織每隔一定時(shí)間都會(huì)使用特別改裝的飛機(jī)對(duì)于ILS的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證。

它的作用是由地面發(fā)射的兩束無(wú)線電信號(hào)實(shí)現(xiàn)航向道和下滑道指引，建立一條由跑道指向空中的虛擬路徑，飛機(jī)通過機(jī)載接收設(shè)備，確定自身與該路徑的相對(duì)位置，使飛機(jī)沿正確方向飛向跑道并且平穩(wěn)下降高度，最終實(shí)現(xiàn)安全降落。

精密儀表進(jìn)近圖就是為ILS進(jìn)近而出版的，它可以向飛行員提供儀表飛行規(guī)則下ILS進(jìn)近所需的資訊，包括ILS或其它助導(dǎo)航設(shè)施的頻率，以及能見度最低要求。

01.

工作原理

Principle of operation

航向臺(tái)和下滑臺(tái)

Localizer and Glide slope of ILS (G/S)

一套ILS系統(tǒng)主要由兩個(gè)子系統(tǒng)，一個(gè)提供水平引導(dǎo)（航向臺(tái)Localizer），另一個(gè)提供垂直引導(dǎo)（下滑臺(tái)，Glide Slope或Glide Path）。

通過兩個(gè)子系統(tǒng)的配合使得飛機(jī)準(zhǔn)確降落在跑道上。而這個(gè)引導(dǎo)是由飛機(jī)上的ILS接收機(jī)對(duì)接收到的無(wú)線電信號(hào)的調(diào)制深度進(jìn)行比較得到的。

ILS下滑面

航向臺(tái)的天線。通常是多對(duì)定向天線，固定在跑道末端外。頻段在108.10MHz與111.95MHz之間，間隔0.05MHz但十分位為奇數(shù)，故有40個(gè)頻道。使用時(shí)發(fā)送兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)調(diào)制成90Hz，另一個(gè)調(diào)制成150Hz，由獨(dú)立但安裝在一起的天線發(fā)送。

位于跑道遠(yuǎn)端的航向臺(tái)波束天線

每個(gè)天線都發(fā)送一束狹窄的波束，一個(gè)在跑道中心線略左邊，另一個(gè)在中心線略右。

航向臺(tái)天線陣和進(jìn)近燈光

飛機(jī)上的航向臺(tái)接收機(jī)能測(cè)量出90Hz和150Hz信號(hào)的調(diào)變深度差（Difference in the Depth of Modulation）。航向臺(tái)兩個(gè)頻率的調(diào)制深度都是20%。故從兩個(gè)信號(hào)的差異可以判斷出飛機(jī)相對(duì)跑道中心線的位置。

ILS航向臺(tái)和下滑臺(tái)的波束

如果兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度不一，那么飛機(jī)不是在跑道中心線的延長(zhǎng)線上。在駕駛室里，水平指示器HSI或航道指示器CDI會(huì)顯示飛機(jī)相對(duì)跑道中心線的位置 。

下滑臺(tái)天線陣安裝在跑道接地區(qū)。其信號(hào)使用頻段介于328.6和335.4MHz之間，與航向臺(tái)一一對(duì)應(yīng)。下滑臺(tái)信號(hào)的中心線（即下滑道）一般設(shè)為與跑道成3°，波束深1.4°。與航向臺(tái)相似，一束比下滑道高0.7°，另一束比下滑道低0.7°。

位于跑道近端的下滑臺(tái)波束天線

這些信號(hào)被顯示在駕駛艙的儀表盤上。飛行員通過控制飛機(jī)使得儀表指針顯示在正確的位置來(lái)保證飛機(jī)飛在ILS引導(dǎo)的航跡上。

飛行員必須向左修正并稍微向上修正

現(xiàn)在有很多先進(jìn)的飛機(jī)直接將ILS的信號(hào)輸入自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，使得飛機(jī)能夠自動(dòng)進(jìn)近。

與ILS訊號(hào)耦合的飛機(jī)姿態(tài)儀

指點(diǎn)標(biāo)

Marker beacons

在一些機(jī)場(chǎng)安裝有接收頻率為75MHz的指點(diǎn)標(biāo)。指點(diǎn)標(biāo)的信號(hào)是燈光以及音響的提醒。

在出版的有關(guān)該機(jī)場(chǎng)進(jìn)近要求的文件里記錄著指點(diǎn)標(biāo)距離跑道的距離，同時(shí)還伴隨著能正確接收ILS信息的過點(diǎn)高度要求。這提供了一個(gè)在下滑道上的高度檢查?，F(xiàn)在，ILS安裝時(shí)，都合裝一臺(tái)測(cè)距儀（DME），來(lái)作為另一個(gè)選擇，或者說取代了指點(diǎn)標(biāo)。DME可以不間斷地指示飛機(jī)距離跑道口的斜距。

外指點(diǎn)標(biāo)(藍(lán)色)

外指點(diǎn)標(biāo)安裝在距離跑道入口6.5-11.1千米處，調(diào)制頻率為400Hz，連續(xù)拍發(fā)每秒2劃。駕駛艙中的指示是一個(gè)藍(lán)色的閃爍燈，并且播放接收到的音頻。設(shè)置其的目的是在中間以及最后進(jìn)近階段提供高度、距離以及設(shè)備運(yùn)行情況的檢查。外指點(diǎn)標(biāo)時(shí)常與機(jī)場(chǎng)遠(yuǎn)臺(tái)安裝在一起，叫做LOM（Locator Outer Marker）。

中指點(diǎn)標(biāo)（琥珀色）

中指點(diǎn)標(biāo)安裝在距離跑道入口0.9-1.2千米處，調(diào)制頻率為1300Hz，交替拍發(fā)點(diǎn)劃，每秒2劃，每秒6點(diǎn)。駕駛艙中的指示是一個(gè)琥珀色的閃爍燈，并且播放接收到的音頻。中指點(diǎn)標(biāo)的作用是用來(lái)指示低能見度下的復(fù)飛點(diǎn)。中指點(diǎn)標(biāo)時(shí)常與機(jī)場(chǎng)近臺(tái)安裝在一起，叫做LMM（Locator Middle Marker）

內(nèi)指點(diǎn)標(biāo)（白色）

內(nèi)指點(diǎn)標(biāo)安裝在距離跑道入口75-450米處，調(diào)制頻率為3000Hz，連續(xù)拍發(fā)每秒6點(diǎn)。駕駛艙中的指示是一個(gè)白色的閃爍燈，并且播放接受到的音頻。內(nèi)指點(diǎn)標(biāo)通常飛機(jī)飛到安裝在II類精密進(jìn)近的決斷高處。

測(cè)距儀

DME

測(cè)距儀（DME）提供給飛行員一個(gè)以海里為單位的距跑道的斜距。DME在很多地方替代了指點(diǎn)標(biāo)。

DME為飛行員在ILS下滑道時(shí)提供了更精確并且連續(xù)的監(jiān)控信息，并且不需要在機(jī)場(chǎng)外額外安裝設(shè)施。當(dāng)它和ILS合裝的時(shí)候，DME通常并不是安裝在跑道頭，而是考慮到各種誤差安裝在一個(gè)能提供與距跑道頭距離誤差最小的地方。

當(dāng)DME用于取代指點(diǎn)標(biāo)時(shí)，必須有至少一臺(tái)DME工作飛機(jī)才可以實(shí)施進(jìn)近，而且對(duì)于DME可用的要求必須標(biāo)注在精密儀表程序中。

進(jìn)近燈光

Approach lighting

一些時(shí)候，中高強(qiáng)度的進(jìn)近燈光系統(tǒng)也被安裝在其中。通常這些都是大機(jī)場(chǎng)的配置，不過在美國(guó)不少通用航空機(jī)場(chǎng)也使用進(jìn)近燈光來(lái)配合ILS設(shè)備取得更低的最低能見度。

進(jìn)近燈光系統(tǒng)協(xié)助飛行員從儀表飛行切換到目視飛行，使飛機(jī)對(duì)準(zhǔn)跑道中線。精密進(jìn)近時(shí)，飛行員在決斷高（DA,Decision Altitude）需觀察進(jìn)近燈光系統(tǒng)，只要能看到燈光就可以繼續(xù)進(jìn)近，無(wú)需看到跑道，因?yàn)檫M(jìn)近燈光也可以作為目視參考。

在美國(guó)，沒有穿透障礙物穿透凈空面的時(shí)候，沒有進(jìn)近燈光系統(tǒng)的一類ILS最低VIS（能見度）為0.75英里（RVR4000英尺）。而當(dāng)擁有1400-3000英尺（430-910米）的進(jìn)近燈光的時(shí)候，VIS降為0.5英里，RVR降為2400英尺。而當(dāng)具有高強(qiáng)度跑道邊燈（HIEL）、接地區(qū)燈（TDZL）、跑道中線燈（RCLL）以及2400英尺（750米）的時(shí)候，VIS是0.375英里，RVR是1800英尺（550米）。在中國(guó)也有類似規(guī)定。

事實(shí)上，進(jìn)近燈光系統(tǒng)延長(zhǎng)了低能見度運(yùn)行時(shí)，飛機(jī)降落的目視參考。二類和三類ILS進(jìn)近通常要求更為復(fù)雜的高強(qiáng)度進(jìn)近燈光系統(tǒng)，而一類ILS進(jìn)近通常使用的是中強(qiáng)度的進(jìn)近燈光。在許多沒有塔臺(tái)的機(jī)場(chǎng)，燈光系統(tǒng)可以由飛行員控制。

識(shí)別

Identification

除了前面提到的導(dǎo)航信號(hào)，航向臺(tái)還提供ILS設(shè)備的識(shí)別信息。這是一種1020Hz莫爾斯碼的識(shí)別信號(hào)。比如說，肯尼迪國(guó)際機(jī)場(chǎng)4R號(hào)跑道的ILS識(shí)別碼是IJFK，而4L號(hào)跑道的則是IHIQ。這使得使用者知道自己有沒有選中正確的ILS。

下滑臺(tái)沒有識(shí)別信號(hào)，所以ILS設(shè)備依賴航向臺(tái)的識(shí)別功能。

反航道進(jìn)近

Localizer back course

現(xiàn)代航向臺(tái)天線擁有極強(qiáng)的方向性。

然而，一些老舊的，方向性較低的天線允許反方向跑道使用一種叫做反航道進(jìn)近的非精密進(jìn)近程序。它使得飛機(jī)使用航向道天線陣背面發(fā)送的信號(hào)來(lái)降落。飛行員對(duì)相同的儀表指示需要使用相反的動(dòng)作來(lái)適應(yīng)這種反向信號(hào)。

而且飛行員需要注意，下滑道的信息是針對(duì)另一側(cè)的跑道的，應(yīng)該被忽略，在美國(guó)，反航道進(jìn)近在使用一類ILS的小機(jī)場(chǎng)非常常見，因?yàn)樾C(jī)場(chǎng)不會(huì)在主跑道的兩頭都裝ILS。

故障識(shí)別

Fault Identification

有必要在ILS有影響飛行安全的故障發(fā)生時(shí)第一時(shí)間通知飛行員。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，監(jiān)視器持續(xù)評(píng)估某些傳輸?shù)闹匾匦?。如果出現(xiàn)了重大偏差，ILS會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，其它導(dǎo)航和識(shí)別組件也將停止工作。當(dāng)這些發(fā)生的時(shí)候，飛機(jī)上的儀表會(huì)出現(xiàn)指示，即所謂的ILS故障旗。

1943年制造，德國(guó)空軍使用的ILS表盤

02.

使用

Use

在一個(gè)管制機(jī)場(chǎng)，ATC會(huì)通過航向指引使得飛機(jī)接收下滑道信號(hào)，并保證飛機(jī)不過于接近（保持間隔），而且盡量加速交通流量。相隔幾英里的飛機(jī)也可以同時(shí)接收ILS信號(hào)。

當(dāng)飛機(jī)航向和進(jìn)近航跡有2.5°以內(nèi)的差值的時(shí)候，說明航向道已經(jīng)建立。通常情況下，飛機(jī)將在至少2英里（3公里）之前的最后進(jìn)近定位點(diǎn)截獲下滑道。

在一個(gè)表盤上會(huì)指示飛機(jī)偏離最優(yōu)路徑的情況。從ILS接收機(jī)過來(lái)的數(shù)據(jù)既進(jìn)入儀表系統(tǒng)顯示，也輸入飛行控制計(jì)算機(jī)。可以使用自動(dòng)駕駛儀或飛行控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)降落，機(jī)組成員監(jiān)控運(yùn)行，也可以脫離自動(dòng)駕駛，由機(jī)組控制飛機(jī)保持飛機(jī)處于ILS航道上手動(dòng)降落。

03.

等級(jí)分類

ILS categories

儀表降落系統(tǒng)依精確度不同而分為下列等級(jí)。

儀表降落系統(tǒng)

注1：決斷高是指航空器與跑道著陸區(qū)的高度差。

注2：目前沒有機(jī)場(chǎng)提供CAT ⅢC。

機(jī)場(chǎng)裝設(shè)等級(jí)越高的儀表降落系統(tǒng)，必須有越寬廣的凈空范圍，以避免無(wú)線電訊號(hào)受到干擾，而影響精確度。

和其他運(yùn)行模式不同的是，CAT III的最低天氣條件并不要求降落所需的目視參考來(lái)人工降落。這個(gè)最低條件的設(shè)置是為了允許飛行員決定飛機(jī)能否在接地區(qū)降落（基本上是CAT I），或者保證在降落滑跑時(shí)的安全（基本上是CAT II）。

因此，CAT III運(yùn)行強(qiáng)制使用自動(dòng)降落系統(tǒng)來(lái)降落。它的可靠性必須足以控制飛機(jī)接地（CAT IIIA運(yùn)行）或者足以安全的滑跑并降低到可以安全滑行的速度（CAT IIIB運(yùn)行，以及需要批準(zhǔn)的CAT IIIC）。若采用第三C類儀表降落系統(tǒng)，客機(jī)降落后需要由拖車拖走，因?yàn)轳{駛員未能看見任何外物。

在美國(guó)，F(xiàn)AA指令8400.13D允許特殊批準(zhǔn)的一類ILS進(jìn)近使用決斷高150英尺（45米），RVR1400英尺（450米）。其飛機(jī)和機(jī)組必須獲得二類運(yùn)行的資格，而且二類或者三類運(yùn)行模式的平視顯示器（HUD）需要開啟，直到?jīng)Q斷高，并且需要二/三類的復(fù)飛程序。

在加拿大，一類進(jìn)近所需的RVR僅為1600英尺。而在滿足了運(yùn)行規(guī)范019、303和503之后，還可下調(diào)至1200英尺。

在美國(guó)，許多但不是所有裝備了三類進(jìn)近設(shè)備的機(jī)場(chǎng)同時(shí)提供三類A、三類B、三類C標(biāo)準(zhǔn)（TEPRS）。

指示CAT II/III跑道ILS類別的滑行道標(biāo)志

三類B的RVR最低值受限于跑道和滑行道的燈光以及其它輔助設(shè)備，并且與場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)相配套。當(dāng)RVR小于600英尺（180米）時(shí)，需要打開跑道中線燈和滑行道紅色停止排燈。如果三類B的RVR標(biāo)準(zhǔn)小于600英尺時(shí)，并且該條跑道末RVR小于600英尺，就需要機(jī)組具有三類C的資格，以及特殊滑行程序、燈光以及額外審批才可以落地。

FAA指令8400.13D限制三類進(jìn)近的RVR必須大于300英尺。在2009年修訂的這條指令中，還允許特殊批準(zhǔn)的二類進(jìn)近使用在沒有ALSF-2進(jìn)近燈光以及接地區(qū)燈或者跑道中線燈的跑道上，這使得潛在的二類進(jìn)近跑道大幅度增加。

上述情況都需要有資質(zhì)的機(jī)組和有特定設(shè)備的飛機(jī)。比如說，三類B需要機(jī)組有當(dāng)時(shí)有效的資質(zhì)，需要飛機(jī)具有失效－工作（fail-operational）飛行控制系統(tǒng)，即如果在一個(gè)警戒高度下飛行控制系統(tǒng)失效，飛機(jī)仍能夠自動(dòng)完成進(jìn)近、拉平和著陸。而這些對(duì)于一類進(jìn)近來(lái)說是不需要的。

平視顯示器可以允許飛行員作出比飛行控制系統(tǒng)失效－工作后更加靈活的機(jī)動(dòng)動(dòng)作。一類進(jìn)近只需要能顯示決斷高的高度表，而二類和三類需要有無(wú)線電高度表來(lái)判斷決斷高。

ILS需要在失效的時(shí)候立刻關(guān)閉，在類別不同的時(shí)候，反應(yīng)時(shí)間也不同。一類只需要在10秒以內(nèi)，而三類需要在2秒以內(nèi)。

04.

頻率列表

Frequency List

航向臺(tái)和下滑臺(tái)的載波頻率是配對(duì)的，這樣只要一次選擇就能將兩臺(tái)接收機(jī)調(diào)諧好。

05.

發(fā)展歷史和局限

History and Limitations

ILS的測(cè)試始于1929年。在1938年1月26日，從華盛頓特區(qū)飛往匹茲堡的賓夕法尼亞中部航空的波音247-D第一次使用儀表著陸系統(tǒng)在暴風(fēng)雨中降落。而當(dāng)時(shí)的美國(guó)民用航空局（Civil Aeronautics Administration）在1941批準(zhǔn)在6個(gè)地方安裝了這套系統(tǒng)。1964年3月，英國(guó)皇家航空研究院的貝德福德機(jī)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了首次ILS全自動(dòng)著陸。

由于航向臺(tái)系統(tǒng)和下滑臺(tái)系統(tǒng)的復(fù)雜性，在使用的時(shí)候又很多限制。航向臺(tái)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的諸如大型建筑物或機(jī)庫(kù)等障礙物非常敏感。下滑系統(tǒng)同樣受到其天線前方地形的限制。

如果地形是傾斜或者不平整的，會(huì)反射產(chǎn)生不平整的下滑道，造成航道變形。由于天線的復(fù)雜和選址的要求，ILS的安裝往往是非常昂貴的。為了避免危險(xiǎn)的反射影響正常發(fā)射的信號(hào)，ILS關(guān)鍵區(qū)和敏感區(qū)就建立了起來(lái)。這些區(qū)域的建立會(huì)影響正在使用滑行道的飛機(jī)。而增加飛機(jī)間隔又會(huì)導(dǎo)致額外的延誤。此外由于ILS信號(hào)是由陣列天線往一個(gè)方向發(fā)出的，故而只支持直線進(jìn)近。

06.

替代技術(shù)和未來(lái)

Alternatives and Future

儀表引導(dǎo)系統(tǒng)

Instrument Guidance System

由于ILS僅支持直線進(jìn)場(chǎng)，于是一種改良后的ILS誕生了。它就是儀表引導(dǎo)系統(tǒng)（Instrument Guidance System）。IGS設(shè)備上和ILS基本相同，區(qū)別就是它的航向道是偏置的，它所引導(dǎo)的下滑道與跑道有30—60°的夾角。當(dāng)飛機(jī)沿IGS進(jìn)近到最低下降高度時(shí)候要來(lái)一個(gè)機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)過來(lái)后飛機(jī)正好在五邊下滑線上，然后保持目視著陸。最知名的使用地點(diǎn)在香港啟德機(jī)場(chǎng)的13號(hào)跑道的非直線進(jìn)近。

微波著陸系統(tǒng)

Microwave Landing System

微波著陸系統(tǒng)（Microwave Landing System）在20世紀(jì)七十年代作為ILS的替代品，到了20世紀(jì)80年代被引入，美國(guó)和歐洲開始著力開發(fā)，它可以實(shí)行曲線進(jìn)近。

然而，航空公司們不愿意為MLS投入資金，再加上GPS的影響，造成了其在民航應(yīng)用領(lǐng)域的失敗。然而，它似乎在英國(guó)復(fù)活了。ILS和MLS都是目前僅有的可以實(shí)現(xiàn)三類自動(dòng)進(jìn)近的系統(tǒng)。民航業(yè)第一次使用三類MLS進(jìn)近是在2009年3月的希斯羅機(jī)場(chǎng)。

應(yīng)答著陸系統(tǒng)

Transponder landing system

應(yīng)答著陸系統(tǒng)（Transponder landing system）是另一種ILS的替代品，可以安裝在一些ILS無(wú)法工作或者安裝費(fèi)用過高的地方。它采用最新的技術(shù)，根據(jù)飛機(jī)已有的雷達(dá)應(yīng)答機(jī)發(fā)出的信號(hào)，計(jì)算并跟蹤飛機(jī)在空中的位置，然后向機(jī)艙內(nèi)的機(jī)載ILS接受設(shè)備提供導(dǎo)航指示。

LPV

GPS時(shí)代的來(lái)臨為飛機(jī)的進(jìn)近提供了一類新的替代品，星基增強(qiáng)系統(tǒng)的垂直引導(dǎo)進(jìn)近（Localizer Performance with Vertical guidance ）。在美國(guó)，廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（Wide Area Augmentation System）支持下的LPV從2007年開始成為新的一種一類精密進(jìn)近標(biāo)準(zhǔn)。截至2008年11月，F(xiàn)AA出版的LPV進(jìn)近程序已經(jīng)超過ILS一類進(jìn)近程序。

而在歐洲，歐洲地球同步衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)（EGNOS）也于2010年開始使用。其他形式的增強(qiáng)系統(tǒng)也在開發(fā)，來(lái)適應(yīng)三類標(biāo)準(zhǔn)或者提供更高的精度，比如局域增強(qiáng)系統(tǒng)（LAAS）。

GLS

另一種替代技術(shù)是基于地基增強(qiáng)系統(tǒng)（Ground-Based Augmentation System）的GLS（GNSS Landing System或者GBAS Landing System）。

這是一種增強(qiáng)了GPS標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（Standard Positioning Service ）功能并且同更高進(jìn)度定位的安全關(guān)鍵系統(tǒng)（safety-critical system ）。它通過甚高頻為進(jìn)近、著陸、離場(chǎng)以及地面運(yùn)行等各個(gè)階段的提供支持。其中局域增強(qiáng)系統(tǒng)是美國(guó)建設(shè)的GBAS系統(tǒng)。

GBAS將在現(xiàn)代化建設(shè)、一類二類三類全天候運(yùn)行、終端區(qū)導(dǎo)航、復(fù)飛引導(dǎo)和地面運(yùn)行中起到關(guān)鍵作用。GBAS提供機(jī)場(chǎng)使用單一甚高頻頻率服務(wù)所有方向降落飛機(jī)的能力，而ILS需要為各條跑道分別設(shè)置頻率。GBAS一類運(yùn)行是更加嚴(yán)格的二三類運(yùn)行的前導(dǎo)。目前已是ICAO標(biāo)準(zhǔn)和建議措施（SARPs）。

來(lái)源于維基百科：https://zh./wiki/%E4%BB%AA%E8%A1%A8%E7%9D%80%E9%99%86%E7%B3%BB%E7%BB%9F