Mikrobølgeovn landingssystem - Microwave landing system

NASA 737 -forskningsflyet på Wallops -rullebanen i 1987 med utstyret for mikrobølgeoverføringssystem i forgrunnen

Den mikrobølgelandingssystem ( MLS ) er en all-weather, presisjon radio veiledning system beregnet på å bli installert på store flyplasser for å bistå flyet i landings, inkludert 'blinde landinger'. MLS gjør det mulig for et fly som nærmer seg å bestemme når det er på linje med destinasjonsbanen og på riktig glidebane for en sikker landing. MLS var ment å erstatte eller supplere instrumentlandingssystemene (ILS). MLS har en rekke operasjonelle fordeler i forhold til ILS, inkludert et bredere utvalg av kanaler for å unngå forstyrrelser i installasjoner i nærheten, utmerket ytelse i all slags vær, et lite "fotavtrykk" på flyplassene og brede vertikale og horisontale "fangst" -vinkler som tillot tilnærminger fra større områder rundt flyplassen.

Selv om noen MLS -systemer ble operative på 1990 -tallet, ble den utbredte distribusjonen som noen luftfartsbyråer hadde sett for seg aldri en realitet. Det var to grunner: (økonomisk) mens teknisk sett overlegen ILS, tilbød ikke MLS tilstrekkelig større evner til å rettferdiggjøre å legge MLS -mottakere til flyutstyr; og (potensielt overlegen tredje system) GPS -baserte systemer, spesielt WAAS , tillot forventning om et lignende posisjoneringsnivå uten utstyr nødvendig på flyplassen . GPS/WAAS reduserer kostnadene for en flyplass dramatisk for å implementere presisjonslandingsmetoder, noe som er spesielt viktig på små flyplasser. Av disse grunnene har de fleste eksisterende MLS -systemer i Nord -Amerika blitt slått av. GPS/WAAS-baserte LPV "Localizer Performance with Vertical guidning" -tilnærminger gir vertikal veiledning som kan sammenlignes med ILS kategori I og FAA-publiserte LPV-tilnærminger som i dag er flere enn ILS-tilnærminger på amerikanske flyplasser.

Selv om MLS i utgangspunktet syntes å være av interesse i Europa, hvor bekymringer for tilgjengeligheten av GPS var et problem, skjedde det aldri utbredt installasjon. Videre distribusjon av systemet er ikke sannsynlig. Flere europeiske flyplasser har heller implementert LPV-tilnærminger basert på EGNOS (WAAS-kompatibelt) satellittsystem.

Prinsipp

MLS bruker 5 GHz sendere på landingsstedet som bruker passive elektronisk skannede matriser for å sende skannestråler mot fly som nærmer seg. Et fly som går inn i det skannede volumet bruker en spesiell mottaker som beregner posisjonen ved å måle ankomsttidene til strålene.

Historie

Den amerikanske versjonen av MLS, en felles utvikling mellom FAA , NASA og det amerikanske forsvarsdepartementet , var designet for å gi presis navigasjonsveiledning for nøyaktig justering og nedstigning av fly ved innflyging til en rullebane. Den gir asimut, høyde og avstand, samt "bak -asimut" for å navigere vekk fra en avbrutt landing eller savnet tilnærming. MLS-kanaler ble også brukt til kortdistansekommunikasjon med flyplasskontrollere, slik at langdistansefrekvenser kan overleveres til andre fly.

I Australia begynte designarbeidet med en versjon av MLS i 1972. Det meste av dette arbeidet ble utført i fellesskap av Federal Department of Civil Aviation (DCA) og Radio Physics Division i Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization ( CSIRO ). Prosjektet ble kalt Interscan, et av flere mikrobølgelandingssystemer som vurderes internasjonalt. Interscan ble valgt av FAA i 1975 og av ICAO i 1978 som format som skal vedtas. En konstruert versjon av systemet, kalt MITAN, ble utviklet av industrien ( Amalgamated Wireless Australasia Limited og Hawker de Havilland ) under en kontrakt med DCAs etterfølger, Department of Transport, og demonstrert med suksess på Melbourne flyplass (Tullamarine) på slutten av 1970 -tallet. De hvite antennerettene kunne fremdeles sees på Tullamarine til 2003 da de ble demontert.

Denne første forskningen ble fulgt av dannelsen av Interscan International limited i Sydney, Australia i 1979 som produserte MLS -systemer som deretter ble distribuert i USA, EU, Taiwan, Kina og Australia. The Civil Aviation Authority (Storbritannia) utviklet en versjon av MLS, som er installert på Heathrow lufthavn og andre flyplasser, på grunn av større forekomst av instrumentinnflyging med Cat II / III vær.

En MLS -azimut -veiledningsstasjon med rektangulær azimut -skanningsantenne med DME -antenne til venstre

Sammenlignet med det eksisterende instrumentlandingssystemet (ILS) hadde MLS betydelige fordeler. Antennene var mye mindre og brukte et signal med høyere frekvens. De måtte heller ikke plasseres på et bestemt sted på flyplassen, og kunne "kompensere" signalene sine elektronisk. Dette gjorde plasseringen enklere sammenlignet med de fysisk større ILS -systemene, som måtte plasseres i enden av rullebanene og langs innflygingsbanen .

En annen fordel var at MLS-signalene dekket et veldig bredt vifteformet område utenfor enden av rullebanen, slik at kontrollerne kunne dirigere fly som nærmer seg fra en rekke retninger eller lede fly langs en segmentert tilnærming. Til sammenligning kunne ILS bare lede flyet nedover en enkelt rett linje, noe som krever at kontrollører fordeler fly langs den linjen. MLS tillot fly å nærme seg fra hvilken retning de allerede fløy i, i motsetning til å fly til en parkeringsbane før de "fanget" ILS -signalet. Dette var spesielt verdifullt på større flyplasser, ettersom det kunne tillate flyet å skilles horisontalt mye nærmere flyplassen. På samme måte i høyden tillater vifteformet dekning variasjoner i nedstigningshastighet, noe som gjør MLS nyttig for fly med brattere innflyvningsvinkler som helikoptre, jagerfly og romfergen.

En MLS høydeveiledningsstasjon

I motsetning til ILS, som krevde en rekke frekvenser for å kringkaste de forskjellige signalene, brukte MLS en enkelt frekvens og sendte azimut- og høydeinformasjonen etter hverandre. Dette reduserte sjansen for frekvenskonflikter, det samme gjorde det faktum at frekvensene som ble brukt var langt borte fra FM -sendinger, et annet problem med ILS. MLS tilbød også to hundre separate kanaler, noe som gjorde konflikter mellom flyplasser i samme område lett forhindret.

Til slutt ble nøyaktigheten sterkt forbedret i forhold til ILS. For eksempel tilbød standard DME -utstyr som ble brukt med ILS rekkevidde -nøyaktighet på bare ± 1200 fot. MLS forbedret dette til ± 100 fot i det de omtalte som DME/P (for presisjon), og tilbød lignende forbedringer i azimut og høyde. Dette tillot MLS å veilede ekstremt nøyaktige CAT III-tilnærminger, mens dette normalt krevde en dyr bakkebasert høy presisjonsradar.

I likhet med andre presisjonslandingssystemer kan sideveis og vertikal veiledning vises på konvensjonelle kursavviksindikatorer eller innlemmes i flerbruks cockpitdisplayer. Områdeinformasjon kan også vises med konvensjonelle DME -indikatorer og også inkorporeres i flerbruksdisplayer.

Det var opprinnelig meningen at ILS skulle forbli i drift til 2010 før det ble erstattet av MLS. Systemet ble bare installert eksperimentelt på 1980 -tallet da FAA begynte å favorisere GPS. Selv i de verste tilfellene tilbød GPS minst 300 fot nøyaktighet, ikke så god som MLS, men mye bedre enn ILS. GPS fungerte også "overalt", ikke bare ved enden av rullebanene. Dette betydde at et enkelt navigasjonsinstrument kunne erstatte både kort- og langtrekkende navigasjonssystemer, tilby bedre nøyaktighet enn begge, og ikke krevde noe bakkebasert utstyr.

Ytelsen til GPS, nemlig vertikal veiledningsnøyaktighet nær rullebaneterskelen og systemets integritet, har ikke vært i stand til å matche historiske ICAO -standarder og -praksis. Større GPS-nøyaktighet kan gis ved å sende ut "korrigerende signaler" fra bakkebaserte stasjoner, noe som vil forbedre nøyaktigheten til omtrent 10 m i verste fall, langt bedre enn MLS. Opprinnelig var det planlagt å sende disse signalene over FM-overføringer med kort rekkevidde på kommersielle radiofrekvenser, men dette viste seg å være for vanskelig å ordne. I dag blir et lignende signal i stedet sendt over hele Nord -Amerika via kommersielle satellitter, i et system kjent som WAAS . WAAS er imidlertid ikke i stand til å levere CAT II- eller CAT III -standardsignaler for luftfartsselskapets autoland (selv om WAAS -tilnærminger kan gi nøyaktig nok veiledning for autoland -nødfunksjoner i fly som er utstyrt med Garmin Autoland) og så et lokalt augmenteringssystem, eller LAAS, må brukes.

Romskip

Den mikrobølgeskannestrålelandingssystem (MSBLS) var en K u bånd tilnærming og landing navigasjonshjelpemiddel som brukes ved NASA 's plass transport . Den ga nøyaktige høyde-, retnings- og avstandsdata som ble brukt til å lede orbiteren de siste to minuttene av flyturen til touchdown. Signalet var vanligvis brukbart fra en horisontal avstand på omtrent 28 km og fra en høyde på omtrent 5 km (18 000 fot).

MSBLS -installasjoner som ble brukt av NASA ble sertifisert annethvert år for nøyaktighet. Fra 2004 jobbet Federal Aviation Administration med NASA for å utføre denne verifiseringen. Tidligere ble bare NASA -fly og utstyr brukt. Testing av Kennedy Space Center 's MSBLS i 2004 viste en nøyaktighet på 5 centimeter.

Shuttle landing-tilnærmingen startet med en glidebakke på 19 grader, som er over seks ganger brattere enn den typiske 3-graders skråningen for kommersielle jetfly.

Operasjonelle funksjoner

Systemet kan deles inn i fem funksjoner: Tilnærming azimut, Tilbake azimut, Tilnærming høyde, Rekkevidde og Datakommunikasjon.

FIG 1-1-10: 3D-representasjon av dekningsvolum

Tilnærming til asimutveiledning

FIG 1-1-8: Dekningsvolum for asimutstasjonen
FIG 1-1-9: Dekningsvolum for høyde-stasjonen

Azimutstasjonen sender MLS -vinkel og data på en av 200 kanaler innenfor frekvensområdet 5031 til 5090,7 MHz og er normalt plassert omtrent 300 fot (300 fot) utenfor stoppenden av rullebanen, men det er betydelig fleksibilitet i valg av steder. For eksempel, for heliportoperasjoner, kan azimuthsenderen samles med høydesenderen.

Azimutdekning strekker seg: Lateralt, minst 40 grader på hver side av rullebanens senterlinje i en standardkonfigurasjon. I høyden, opp til en vinkel på 15 grader og til minst 20 000 fot (6 km), og innenfor rekkevidde, til minst 20 nautiske mil (37 km) (Se FIG 1-1-8.)

Høydeveiledning

Høydestasjonen sender signaler på samme frekvens som azimutstasjonen. En enkelt frekvens er tidsdelt mellom vinkel- og datafunksjoner og er normalt omtrent 400 fot fra siden av rullebanen mellom rullebaneterskelen og berøringssonen.

Høyde dekning er gitt i det samme luftrommet som azimut -veiledningssignalene: I høyde, til minst +15 grader; Til side, for å fylle Azimuth-sidedekningen og innenfor rekkevidde, til minst 20 km (37 km) (se FIG 1-1-9.)

Rekkevidde

MLS Precision Distance Measuring Equipment (DME/P) fungerer på samme måte som navigasjons -DME, men det er noen tekniske forskjeller. Varseltransponderen opererer i frekvensbåndet 962 til 1105 MHz og reagerer på et flyforhør. MLS DME/P -nøyaktigheten er forbedret for å være i samsvar med nøyaktigheten gitt av MLS -azimut- og høydestasjonene.

En DME/P -kanal er parret med azimut- og høydekanalen. En fullstendig oversikt over de 200 sammenkoblede kanalene til DME/P med vinkelfunksjonene finnes i FAA Standard 022 (MLS interoperabilitet og ytelseskrav).

DME/N eller DME/P er en integrert del av MLS og installeres på alle MLS -anlegg med mindre det oppnås dispensasjon. Dette skjer sjelden og bare på avsidesliggende flyplasser med lav tetthet der markeringsfyr eller kompasslokaler allerede er på plass.

Datakommunikasjon

Dataoverføringen kan inneholde både grunnleggende og hjelpedataord. Alle MLS -anlegg overfører grunnleggende data. Der det er nødvendig, kan tilleggsdata overføres. MLS -data overføres gjennom azimut (og tilbake asimut når de tilbys) dekningsektorer. Representative data inkluderer: Stasjonsidentifikasjon, Eksakte posisjoner for azimut, høyde og DME/P -stasjoner (for MLS -mottakerbehandlingsfunksjoner), ytelsesnivå på bakkeutstyr; og DME/P -kanal og status.

MLS-identifikasjon er en fire-bokstavsbetegnelse som begynner med bokstaven M. Den overføres i International Morse Code minst seks ganger i minuttet med tilnærmingen azimut (og bak azimut) bakkeutstyr.

Hjelpedatainnhold: Representative data inkluderer: 3D-plassering av MLS-utstyr, Veipunktkoordinater, Rullebaneforhold og Vær (f.eks. RVR, tak, høydemålerinnstilling, vind, vekkevirvel, vindskjæring).

Framtid

I USA suspenderte FAA MLS -programmet i 1994 til fordel for GPS ( Wide Area Augmentation System WAAS). FAAs oversikt over instrumentflyprosedyrer inkluderer ikke lenger noen MLS -steder; de to siste ble eliminert i 2008.

På grunn av forskjellige driftsforhold i Europa var det forventet at mange land (spesielt de som er kjent for forhold med dårlig sikt) ville omfavne MLS -systemet som en erstatning for ILS. Men i virkeligheten var den eneste store installasjonen London Heathrow Airport , som ble tatt ut 31. mai 2017. Andre store flyplasser, for eksempel Frankfurt lufthavn som forventet å installere MLS, har i stedet publisert tilnærminger til bakkebasert forstørrelsessystem (GBAS).

Etter hvert som flere GBAS -systemer er installert, må den videre installasjonen av MLS eller fortsatt drift av eksisterende systemer være i tvil.

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker