NM7000B航向信标远场告警故障排查与分析

周星辰 / 中国民用航空中南地区空中交通管理局

NM7000B航向信标远场告警故障排查与分析

周星辰 / 中国民用航空中南地区空中交通管理局

仪表着陆系统承载着现代民航机场飞机起降的导航工作，通过发射调制过的射频信号引导飞机对准跑道安全降落。为了确保发射航向信标信号的准确性，通过定期飞行校验对其空中形成的信号进行验证，还需要安装近场和远场监控天线，接收仪表着陆系统发射的信号,通过解调信号模拟空间信号，以此检测其是否稳定和准确。远场监控信号简称FFM，当信号出现问题后也会引发设备自行切换，视为设备的故障的一种。本文将对这一故障现象进行分析和解决。

仪表着陆系统 ；航向信标；NM7000B；远场监控网络；FFM

引言

仪表着陆系统简称为“盲降”，作为当代国际民航组织指定的标准精密进场和着陆设备，目的是引导飞机安全进近和着陆。通常由航向信标、下滑信标和指点信标组成，其中航向信标提供对准跑道的水平引导，下滑信标提供降落的垂直引导，指点信标提供进近路线的距离校准点,本机场只安装了中指点标。

航向信标的远场监控天线安装于跑道末端，如下图1所示：

在一次故障中，仪表着陆系统故障表现设备参数正常，但是远场参数FFM处于预警状态，在飞机飞过时因变成告警状态，引起设备反复换机。此种情况视为故障的一种，本文就此故障进行分析和排故。

1. 仪表着陆系统原理分析

1.1 航向台（LLZ）的概念及其原理分析

1.1.1 仪表着陆系统航向台的基本概念。

仪表着陆系统的航向台负责给飞机提供覆盖跑道及跑道延长线的水平方向上的引导信号，这个信号是通过调制合成，分为两个辐射场90Hz和150Hz调制信号共同完成。在跑到中心线和跑道延长线上，一定范围内，150Hz和90Hz调制的幅度相同，及调制度相等，这个范围称为“航道”。飞机在航道上时机栽设备的接收机会给出一个正确的指示，而当飞机偏向航道左侧时，飞机进入90Hz占优势的辐射场内，会得到“向右（纠正）”的指示，同样，偏向航道右侧时，会得到“向左（纠正）”的指示。

1.1.2 空间调制原理。

ILS系统的引导信号是通过比较90和150赫兹的调制度，调制度差DDM是最重要的参数。通过信号在不同天线中进行分配，使得空间中形成场形的DDM分布不相同，将其定义为CSB和SBO。

CSB信号称为载波加边带信号，SBO信号称为双边带抑制载波的信号，而且SBO信号中两个引导音频的相位相反，在CSB中相位同相。因此在航道或下滑道上，DDM=0。在空间的其他角度上，SBO不是0，那么DDM值也就不是0，CSB和SBO的数学表达式为：

一个射频调幅波的表达式为：

通过公式可以得出，射频载波是由以下两个部分组成：

(1)正弦波分量，峰值是常数，

(2)总的边带分量，是非正弦的，但它的射频周期和载波相同，幅度是变化的。

在ILS系统中，射频调幅波和纯粹的边带信号由16根航向阵子天线辐射，最终信号在空间合成，既为空间调制。将发射机内部调制系数定义为m，空间调制系数定义为s，这个参数的意义是总的边带分量和载波分量的比。总的边带分量和载波分量同相或者反向合成时，对合成信号检波后就可以还原基波频率了。如果这两个分量不是同相或反相的，那么在检波后就会形成谐波，这是我们不需要的。无疑地，出现谐波后，对正常的引导是非常不利的。

空间合成的过程中，不仅要考虑m,也要考虑s。总的调制系数

DDM是音频调制度的差，SDM是调制度和，在调制电平小于2m时，DDM=，在调制电平大于2m时，DDM=2m。 SDM是在调制电平大于2m时，SDM=，调制电平小于2m时，SDM=2m。

当CSB和SBO的相位在同一方向时，有：

这个公式是ILS系统理论中最基本的概念公式。当CSB与SBO间出现一定的相角ϕ时，

当有相差ϕ存在时，都会使DDM的大小发生变化。

1.1.3 近场监控天线和远场监控天线数学模型。

近场监控天线和远场监控天线通过接收空间调制信号，解析后得出参数，既为反向空间调制原理。

辐射场可以分成两个部分：近场和远场。近场是从天线开始有限的几个波长范围内的场，在观察点处得到的射线可以大致认为是平行的。

1.1.4 近场监控天线和远场监控天线工作原理

仪表着陆系统的监视的目的是为了保证设备能够正常工作。

航向的监视有三种不同的方式：第一种是在天线阵正前方75米处安装近场天线，对航道线进行监视；第二种是通过对16根天线振子发射的信号进行采样，将采集的信号在监视网络中合成，模拟远场航道线，既为内部监视；第三种在监视网络中模拟航道扇区，对航道扇区的宽度和位移灵敏度进行监视。

航向外场监控天线监控原理以下以12天线阵子为例：

以12单元航向天线的监控天线为例，监控天线放置于航向天线阵前方，航道线上（或跑道延长线上），理想状态是外场监控天线到各天线的距离相等，但理想状态只能用于远场情况下，而监控天线一般都放置在近场，到各天线距离不等，存在着近场相位误差。

经过分析得出，理想状态下的0度是不可能的，不妨就采用180度点（反相点），它能真实反映航向的各种参数状态，只是显示的参数的取值的“正负”与真实值相反而已，因此航向监控天线我们一般都设置在75米处。

远场监控天线在NORMARC 7000B的远场监视器接口中，由两个主要监视器中的一个公共FFM接口（FI1392）和一个FFM控制器（FC 1391）组成。 FI 1392位于安装在机柜内壁，在机柜内部的CI 1210 / CI 1748接口处的上方），而FC 1391卡放置在它们相应的监视器MO 1212板的旁边。

FFM参数与监视器数据存储等由其他监视器参数组成。

FC 1391是FFM的控制器，通过串行的消息与所连接的FFM进行交互。 从接收的FFM消息中提取FFM参数值。 将这些值与报警限值进行比较，然后通过对比本身设置的FFM告警延迟值判定告警状态。 然后，通过使用MO 1212上与外部通道将参数值和状态发送到相应的监视器。通用FFM告警状态作为判定值发送到MO 1212，如果FFM处于告警状态，告警状态会对控制器生成告警体现在TC 1216上。

2. 航向信标故障分析及故障解决方案

2.1 航向信标远场参数FFM告警切机现象描述

新设备安装后，远场监控参数在飞机降落时会受到影响，短暂的有参数跳变，变为预警状态。此状态的解决办法是将FFM的告警延迟时间延长为90s，以此解决经常性的告警。如图5所示，此情况各地盲降系统均如此设置。

在2017年的1月，气候变化剧烈，在两天的时间内，FFM的参数逐渐从0.0攀升为0.8，达到预警值，设备一直处于预警状态。如图6所示：

当再次有飞机降落，对远场监控参数产生影响，参数达到告警值不到30秒后竟然设备判定切换发射机，反复几次都是相同情况，引起了值班人员高度重视。

2.2 航向信标远场参数FFM告警切机故障分析

2.2.1 气候问题导致天线接口接触不良。

海口气温潮湿，在外场的设备受到潮气的侵蚀，天线的接口点经常会因为湿度和气温的变化导致性能不匹配。因此早晚的参数会出现大幅度的变化。

2.2.2 飞机下降对远场监控参数的影响。

远场告警天线安装在跑道入口点，飞机经过时有巨大的震动和风向的变化，会导致天线位置的偏移，造成参数的跳变。

2.2.3 NM7000B判断切机的原理。

由于FFM远程参数执行告警的机制是当FFM DDM / SDM / RF参数上没有报警时，此检测量判定为零。当告警时间持续达到在FFM设置延迟值中配置的时间90s时，此检测量将判定为值101。

而一般将FFM EXE AL上限告警限值设置为参数100，当系统判定超过100时，NM7000B设备将执行关闭当前在用发射机，并切换为另外一个备用发射机。（实际上，判定因FFM值参数有问题的判定值设置在1和100之间的任何值都可以使其正常工作，但如果需要执行FFM报警，建议将100作为默认值）。

对于不需要执行FFM报警，将FFM告警上限设置为高于101的数值即可（建议默认值为200）。

而当时情况是FFM参数一直处于预警状态判定值应该一直处于，出现告警时间为超过FFM延迟设置

2.3 故障解决

值班人员在分析故障原因后，远场监控天线进行除潮工作。

利用飞行校验期间，对其利用螺丝再次加固，后设备参数恢复正常，故障解决。

3.结束语

通过本次故障，作为一名民航机务员，对设备的学习有更加深入了一层。NM7000B作为现在中国民航机场主流设备，各地对其的工作原理都有各自深入的了解。在不同的地方，因为其气候的不同，NM7000B设备会有不同的问题。在海口主要的问题之一是天气潮湿，早晚温差大，湿度大。外场的设备虽不易破损，但会因为潮气对外场的天线接口产生巨大的影响，使其电阻大小有变化，对设备参数有严重的影响。因此在海口，对于设备的参数变化要有直观的把握，才能保证设备正常运行，保障民航安全的正常运行。

[1]《NM7000B仪表着陆设备》李炳军 胡名波 编著，中国民航大学继续教育学源，2011年12月.

[2]《ILS Handbooks 7033B-34B》INdra Navia AS,2014年.