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| 主題: 也談 微波降落系統The Microwave Landing System | |
| 作者: 曹常強 < > | 發表時間: 2008-07-21 |
| --------------- 微波降落系統（the Microwave Landing System, MLS）是一種全天候,精準的降落系統,其原始設計是要取代或改進儀器降落系統(Instrument Landing System, ILS)之不足, 微波降落系統MLS在功能上有諸多優點,包括多重頻道,防止相近機場的干擾,全天候絕佳的性能,佔機場很小的設置空間等等. 在1990年代,雖然有一些微波降落系統(MLS)開始運作,但設計者早先預期的廣泛使用,並未實現.以全球衛星定位導航系統 GPS為基礎的廣域放大導航系統(Wide Area Argumentation System, WAAS),因不需要安裝過多的地面設備,可以達到相同水準的降落要求,全球衛星定位導航系統GPS/或廣域放大導航系統WAAS戲劇性的降低了飛機降落的成本,相對於微波降落系統(MLS),全球衛星定位導航系統GPS是無法提供精準的降落高度導航,在1990年代,雖然FAA持續努力,GPS還是無法解決民航法規CAT II和CAT III中,對精準降落的高度要求,微波降落系統(MLS)的啟用,符合國際民航法規CAT II和CAT III中,對精準的降落所必備的特性,就如同儀器降落系統(Instrument Landing System ,ILS)也符合國際民航法規CAT II和CAT III精準降落所必備的特性.筆者註:GPS由於不符合國際民航法規CAT II和CAT III中,精確降落的要求, GPS業者想出,由人造衛星上發射校正信號,,含蓋整個地區,改良GPS導航系統的精確度,這就是所謂的廣域放大導航系統(Wide Area Argumentation System, WAAS).WAAS還是不符合國際民航法規CAT II和CAT III精準降落的高度要求,WAAS再改成(Local Area Augmentation System, LAAS)才能符合CATII 或CATIII的規範,嚴格而言,已不是單純的GPS了,其原因是飛機的速太快,GPS雖然信號無所不在,但安全性太差,導航最需要精準的局部信號,不是廣泛的信號,亦可防止信號被干擾. 歐盟國家對GPS導航系統的可行性,有諸多疑慮,對於微波降落系統MLS則興致勃勃,在英國已大量安裝了微波降落系統MLS,英國航空公司(British Airways)大部分的飛機內都已裝置了微波降落系統的訊號接受器(MLS receiver),但持續性的安裝現已擱置,美國太空總署NASA也有一種類似微波降落系統(MLS)稱之為微波光束掃瞄降落系統(Microwave Scanning Beam Landing System)使用在外太空星球登陸. --------- 微波降落系統(MLS)的原理------------------------- 微波降落系統(MLS)的原理: 微波降落系統MLS的發射站,安裝在機場的降落點附近,由被動式掃瞄陣列天線,發出5GHz的掃瞄信號給飛來的飛機,只要飛機內裝有微波降落系統接收器(MLS Reveiver),在MLS陣列天線掃瞄範圍之內, 飛機內的MLS接收器,自動換算從微波降落系統天線送出的調變信號,在飛機的控制面板上顯示出飛機相對於地面的進場方位角(Approach Azimuth),和進場高度(Approach elevation),完成精準降落. ----------- 微波降落系統(MLS)的歷史---------------- 美國版本的微波降落系統(MLS)是由美國國防部,美國民航局FAA和太空總署NASA三者共同研發,原始構想,提供飛機降落跑道時,精準的高度和進場位置及下降角度導引, 微波降落系統(MLS)能提供進場方位角導引(以跑道中心線為零度,向左向右各40度),高度導引(高度和MLS發射天線的切線稱之Glideslope Angle ,簡稱下降角度,飛機降落時,最小Glideslope Angle是3度,太大的Glideslope Angle會有重新降落的可能性),另外,MLS還可提供反向方位角(Back Azimuth )導引, MLS的另一特點,其通訊頻道的設計是短距離的,以不超過發射天線和飛機內的接收器的距離為主,這樣可以避免長距離強電波的干擾,影響飛行的安全性. 在澳洲微波降落系統(MLS)的設計工作起始於1972年,大部分的工作是由澳洲民航局和澳洲工研院固態無線電傳播部門來執行,此一計劃稱之Interscan, Interscan只是眾多被各國考慮的微波降落系統(MLS)之一,1975年美國民航局FAA選擇了Interscan計劃,1978年國際民航組織ICAO認定Interscan的微波降落系統(MLS)為標準配備, Interscan有一款原型機叫MITAN是由Amalgamated Wireless Australasia 公司和澳洲民航局簽約製作,1970年代, 澳洲交通部把MITAN的微波降落系統(MLS)安裝在澳洲Melbourne機場 ,在2003年MITAN除役之前, MITAN耀眼的白色發射天線,依舊閃亮在澳洲Melbourne機場.英國民航局也發展了一款微波降落系統(MLS),安裝在倫敦Heathrow國際機場,英國其他地方的機場由於已經使用別種導航系統,如GPS,加上民航法規CAT II和CAT III,對當地天候的限制,GPS無法像微波降落系統(MLS)一樣,解決關鍵性的精度問題. 相較於目前的儀器降落導航系統(Instrument Landing System) ILS, 微波降落系統(MLS)有許多明顯的優點,MLS的發射天線比ILS的發射天線小,因為MLS是用微波發射,頻率升高,波長較短,可用小的發射天線,不會佔據機場太大的空間,天線的安裝位置比較有彈性,不受地形限制,不受限制的發射天線,方便使用電子式的補償回路來增加穩定度,反觀儀器降落導航系統(Instrument Landing System) ILS的發射天線,必須安裝在跑道正中心的末端(註:因為ILS沒有Aazimuth Guidance進場方位角導引),MLS的Azimuth可以讓飛機從左右40度的角度進場,而儀器降落導航系統(Instrument Landing System) ILS則要規規距距沿著跑道中心進場,這一點即可輕易看出微波降落系統(MLS)的優點,MLS可以讓飛機從左右40度的角度進場,在收到相同於ILS等位置的信號時,再對準跑道,準備降落,這個功能,在大型機場,當數架飛機在空中盤旋等待降落, 飛機間距安全,更有保障. 儀器降落導航系統(Instrument Landing System) ILS使用不同的頻率,載波不同的信號,易受干擾. 微波降落系統(MLS)使用單一微波,發射方位角和高度的訊號,這種資料溝通方式,可以避免訊號重疊失真.微波的頻段,已經遠離FM調頻廣播的波段,這也是ILS的問題,微波降落系統(MLS)的主頻是5Ghz,以時間軸間隔波段,載200個頻道,不會造成訊號重貼失真(Content Distortion). 就精確度而言,微波降落系統(MLS)比儀器降落導航系統(ILS)準確許多,舉例而言,ILS上,標準的測距儀DME(Distance Measure Equipment ),測距的精度是正負1200呎(365公尺)以內, 微波降落系統(MLS)的精準版測距儀DME/P(precision),其測距離的精度是正負100呎(30公尺)以內, 微波降落系統(MLS)對於進場方位角Azimuth和高度導航的精確度,可以達到民航法規Cat III的要求,一般而言,符合民航法規CAT III的機場,通常都必須裝設高精度昂貴的導航雷達. 微波降落系統(MLS)如同其他精準的降落系統,角度和高度的資訊會顯示在多功能控制面盤上,對於距離的資料,除了在傳統的測距儀DME上顯現,並整合到多功能控制面盤上顯示. 原先預估儀器降落導航系統ILS可以使用到2010年,在2010年前,微波降落系統(MLS)逐歩取代ILS,在1980年代美國民航局FAA開始採用GPS導航系統,使得微波降落系統(MLS)只有少量的試驗性安裝,其實GPS的精準度比微波降落系統差, 微波降落系統(MLS)的精準度是100呎(30公尺),GPS比ILS的精準度1200呎(365公尺)好,另外,GPS不用特意安裝在跑道末端,信號含蓋整個機場,單一的GPS設備滿足長短程二種導航系統,精準度適中(MLS>GPS>ILS),不需安置太多地面設備. GPS表面上壓倒性的優勢,在航空業者推波下,美國民航局FAA採用GPS取代微波降落系統(MLS).但GPS,無法達到ICAO國際民航組織2呎的高度導引精度,GPS業者想出解決對策,在地面的站台,增加一個校正信號,在最壞的情況,改良其精度到10公尺以內,最初想到使用商用頻段的調頻方式,但實施困難,今天相同原理的校正信號,由商用人造衛星上發射,含蓋整個北美地區,這就是所謂的廣域放大導航系統WAAS,WAAS也不符合國際民航Cat II 或Cat III的規範,必須改用本地局部放大導航系統LAAS(Local Area Augmentation System)才能符合Cat II 或Cat III的規範.在更換安裝GPS之前,微波降落系統(MLS)的安裝近乎消失,在1990到2000年間,少數由美國民航局FAA指定的微波降落系統(MLS)實驗站也停止運作,許多飛機內早已配置GPS 接收器,不再安裝微波降落系統(MLS)接收器,有一些飛機已選擇低價的WAAS接收器當備用. ------------微波降落系統(MLS)的功能---------------------- 微波降落系統(MLS)有5種導航功能,1.進場方位角導引(Approach azimuth),2.反向方位角導引(Back Azimuth) ,3.進場高度導引(Approach elevation),4.跑道距離導引(Range),5.資訊傳輸(Data communications) ---------1. 微波降落系統(MLS)的進場方位角導引---------------- 方位角信號發射站(The azimuth station)的資料,是在微波降落系統(MLS)的200個頻道中,置於5.031GHz到5.091GHz的頻寬範圍以內,都是方位角的訊息,通常方位角信號發射站是設立在飛機跑道終點前300公尺的地點,也可以彈性選擇地點,直升機場的方位角信號發射站可以和高度信號發射站設置在一起.方位角信號導引的有效範圍,以跑道中心線為零度,方位角信號發射站為原點,左右扇形面上下各40度,而導引距離(扇形半徑)是20海里(37公里),從高度來看,以15度的下降角,從原點對應到高度是2萬呎(6000公尺)的平面上空,最遠的距離是. 20海里(37公里). --------- 2. 微波降落系統(MLS)的反向方位角導引--------------- 筆者添述:((一般讀者或某些愛好者很難理解何謂Back Azimuth?其實微波降落系統(MLS) 的Back Azimuth導引是指當飛機第一次降落失敗,重新起飛準備第二次降落,這時飛機的位置已過了MLS發射天線的中心位置(座標原點),原先正常降落的Azimuth在第一,四象限以X軸為界的40度和320度範圍以內,,第二次重新起飛時, 飛機的位置已飛到第二,三象限,以X軸為界的140度和220度範圍以內,這就是反向方位角導引(Back Azimuth), 反向方位角導引,是為重新降落而設. ----------3. 微波降落系統(MLS)高度導引--------------------- 高度信號發射站(The elevation station)發出和方位角信號發射站(the azimuth station),同一頻率,以時間分割的傳輸方式,來區隔角度信號和資料傳輸,,而高度信號發射站是設在降落區跑道側邊400呎(122公尺)的地方.高度導引的有效範圍如同方位角導引的有效範圍中所敍,導引距離是20海里(37公里),以15度的下降角,從原點到高度是2萬呎(6000公尺)高的上空. ----------4.微波降落系統(MLS)距離導引----------------------- 微波降落系統(MLS)的精準測距儀(DME/P),其功能如同一般導航距測儀DME,相較之下,還是有一些技術上的差異,一般的測距儀DME使用962MHz到1105MHz頻段的雙向信號溝通式傳輸器(The beacon transponder),由飛機上的發射器,主動發出溝通信號,地面的(The beacon transponder)回應,完成距離測試. 微波降落系統(MLS)的精準測距儀(DME/P)的精度非常穩定,其原因是設置在地面的方位角信號發射站(the azimuth station)和高度信號發射站(The elevation station),提供了精準的回授信號給飛機上的接收器,做精確的距離判定.美國民航局FAA的第22號標準規範中,詳細註明MLS的200個頻道中, 精準測距儀(DME/P)和方位角及高度的完整對照表. ---------5.微波降落系統(MLS)的資料傳輸--------------------- 微波降落系統(MLS)的資料傳送,包含基本資料和輔助資料,所有的微波降落系統(MLS)都只傳送基本資料,輔助資料只有在有需要時,才能傳送,微波降落系統(MLS)的資料傳送,是在信號發射站(The azimuth station)含蓋的範圍以內,才能做雙向傳輸.代表性的資料包括:發射站的識別,方位角信號發射站的位置,高度信號發射站的位置,測距儀DME/P的位置,地面設備的性能狀態,測距儀DME/P的頻道和狀態等等.微波降落系統(MLS)的識別碼有4個字母以M為開頭,用國際通用的莫斯碼(Morse Code),從方位角信號發射站以每分鐘發出6次信號.輔助資料包含: 微波降落系統(MLS)設備的3-D位置,場地的作標,跑道情況和天候(風向,風速,大氣壓力,亂流,側風等) ----------- 微波降落系統(MLS)的未來展望-------------------- 1994年美國民航局FAA暫緩了微波降落系統(MLS)的計劃,並採用廣域放大導航系統(Wide Area Argumentation System)WAAS來取代現有的微波降落系統(MLS),有許多歐洲國家,特別是那些有低能見度機場的歐洲國家,樂於接受微波降落系統(MLS)取代ILS,在美國,計畫從2010年開始逐步減少使用微波降落系統(MLS),是否全部要除役或被GPS取代,還是未知數?合理的懷疑是經費沒有著落,. -------------------------------------------------- 曹常強 2008-07-21 譯於深圳 1.========= 我不是導航專家,更非專業人士,1987年在日本學半導體,對 楊醫師為改善家鄉的交通,以深入淺出專業水準的文筆,大聲呼籲當局,謀求馬祖機場的改善對策,作為馬祖的一份子,我不曾付出絲毫的努力,深表汗顏. 2.==========網路上翻譯軟體比比皆是,對某些專業的術詞,往往詞不達意,尤其是英文的形容詞子句的後位修飾法,譯文更是不知所云,這二天炎熱的深圳,我翻遍各種資料,首重理解微波降落系統(MLS)的運作,勉強擠出這一篇譯文,野人獻曝,望各位先進不吝指正. |
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| 作者: admin < > | 發表時間: 2008-07-21 |
| 從曹兄以上的說明來看，MLS非常適合馬祖的地型和多變的天候，問題是，馬祖的地方政府和民意代表要如何爭取，以及在MLS架設完成後，飛機進場的能見度及雲高可以降到多少？可否請曹兄多作說明。 | |
| 作者: sherpa < > | 發表時間: 2008-07-21 |
| 風與雲是各地機場的夢魘,馬祖機場也不例外. 以花蓮來說,一邊是山一邊是海,所以飛機起飛降落時,側風侵襲最危險. 不曉的馬祖有無此限像? |
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| 作者: 楊綏生 < > | 發表時間: 2008-07-21 |
| 首先感謝常強先生鼓勵及費心做完整的翻譯，當初為了寫那些希望多數人能看懂的文章，藉以凝聚共識，給政府施壓，讓民意代表在爭取的過程中，有民意、共識做後盾，使其能全力以赴，故不厭其煩地陳述。可惜「將微波儀降現地測試列入委託項目中」的呼籲，並未得到客觀的對待。權責單位未能參考美國以外〈如歐洲〉的現況，切入馬祖機場的實際問題，僅屈就「美國人的觀點」，乃微波儀降系統(MLS)未受青睞的主要理由。 在最近一次陪同曹立委面見張國政前局長時，張局長曾說：「MLS是過時的東西」，同樣的說詞也出現在縣政府委託的神通顧問筆下，最後把單純的技術問題解釋成「政策」。 順便代答覆家國兄的提問；CAT I（第一類精確儀降）的能見度要求是800公尺，決定高度是200呎，在沒有進場燈的情況下，能見度要求是1200公尺。 目前顧問公司建議安裝的左右定位儀〈LDA〉，在未安裝滑降儀〈GP〉的狀況下，能見度只能放寬到2000-1600公尺，而決定高度是700-780呎。 每遇「關場」的時間，我經常到民航局「溝通」，也了解民航局有關人員的「疑慮」與所能放寬的底限，將來進ㄧ步的改善，可能需要與民航局有關人員間有更多的溝通。 Sherpa網友所提的側風問題，的確在南竿機場北面進場時曾發生過，據說小側風對DASH飛機並不構成威脅。 |
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| 作者: < > | 發表時間: 2008-07-21 |
| 馬祖的南竿和北竿之間為什么不填海造地建機場呢？ 地圖上看南竿和北竿之間只有3公里距離，用來休假機場以及連接兩島的道路寬度只要600米即可，也就是說不超過3X0.6公里的面積需要填海，即可解決機場的問題又能連接兩島。 看看香港新機場的面積則是5X3公里，澳門機場也達到了3.5X0.3公里的面積，可見這完全是可行的，為什么不試試這條路呢？ |
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| 作者: 曹常強 < > | 發表時間: 2008-07-22 |
| 1.微波降落系統(MLS)是過時的東西?,這是站在目前主流的美國航空製造 業的觀點來看,對使用消費者而言,如果注重維修備品的後續供應,舊的系統未必是不符合消費者使用的好系統,GPS是美國航空製造業和相關周邊產業聯合壟斷下的產物,弱勢的消費者,只能無奈的接受. 2.世界各國有很多小型的機場,因為導航系統設計不當,也面臨和馬祖機場類似的問題,他們的作法採用System of System 的方式,所謂的System of System就是再增加輔助的裝置,來彌補原主系統的缺失,如同GPS加上Correction Signal後變成WAAS,WAAS再改良成LAAS以達到國際民航法規的要求. 3.微波降落系統(MLS)的正負40度進場的功能( Approach Azimuth),老外也稱之(Curved Approach)就非常適合地形受限的馬祖機場,其他的優點不再贅述. 4.每次從Google網站,看著南竿北竿機場二條明顯的跑道,感嘆二座機場並未解決鄉親行的便利,現在的小三通以至於未來的全面三通,個人覺得改善馬祖機場的目的,不是為了發展觀光,而是讓後代子孫通行無阻,放眼世界. 5..我的建議:仿照System of System的方式,先列出影響關場的各種因素,增設一些輔助設施,來縮小法規對關場定義的限制,就如同進場導引燈也可降低限制條件一樣,畢竟民航局的技術官僚是照章行事,航空公司是消極被動配合,改善馬祖機場限制條件的規章,就由大家集思廣益來思考來執行吧.地方主管劉潤南局長是我在台北工專時的同學,30不見,正是一展長才,造福鄉里的難逢良機. |
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| 作者: 刀稱一流人一流 < > | 發表時間: 2008-07-25 |
| MLS的豪華版可以在能見度100公尺內都還可以降落 適合馬祖嗎?答案是非常肯定的 但是成本效益非常不划算 目前市場上現貨價格最便宜的要250萬美金以上 重點來了.....不但機場要裝...航空公司的飛機也要裝相對應設備 依目前的航空業生態不可能有航空公司願意砸錢...而且是大錢 所以MLS系統來馬祖的難度頗高 admin wrote: |
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| 作者: 刀稱一流人一流 < > | 發表時間: 2008-07-25 |
楊綏生 wrote: 該怎說呢....小侧風對DASH飛機並不構成威脅這句話不一定喔 基本上要看飛行員技術 不是每個飛行員都能處理好側風對飛機的影響 小弟去年因為側風沒處理好在某機場爆胎兩顆...就當我是技術濫吧 南竿機場北進場面不但有側風因為地形影響飛行員有時會有風切 所以說 南竿機場真的很不好落...個人意見僅供參考 |
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| 作者: 曹常璧 < > | 發表時間: 2008-08-03 |
| 最近金門縣長李炷烽為他剩餘任期積極努力工作，希望在下任前解決金門水的問題，並已完成到大陸海管探勘，只待中央一令下，即可配合政策向對岸晉江買水。經費預估：約12.4億元，如果中央經費拮据無法負擔，金門自己可以籌措，用金酒節餘款七十分之一，就可以解決問題。真是「三通」之外又一通「通水」。 偉哉！李縣長。金門人民給你的名器，你沒有辜負。國家每月給予俸給，你收之無愧。 目前馬祖的執政者，我們知道你們沒有能力賺錢，考量我們需求後先完成立案，再伸手向中央討一點經費，改善有關機場飛機降落問題，這是一件大功德之事。 |
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| 作者: 天祐 < > | 發表時間: 2008-08-07 |
| 也談 微波降落系統The Microwave Landing System ，這是一篇很用心譯文，如果縣府團隊能以靜心去看懂內容，瞭解譯者對故鄉空運交通改善初心，對馬祖整體發展言應是好事，對所提見解如有實際執行上困難，也可提出回應，就怕這團隊看不懂內容，果真看不懂話，那也只能說這真是馬祖人悲哀。 另外也請譯者能否將文章出處補充之，以顯示立論是確切有依據，「所言有本」。 |
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| 作者: 茱麗亞 < > | 發表時間: 2008-08-10 |
| 這篇內容分析有理，縣府相關單位應好好參閱，為了馬祖未來交通發展，能整理如此詳盡，作者應花費不少心力，接近專業報告內容，應予重視才是，馬祖不是沒有人才，所欠缺是一個有無重視專業的領導者。 | |
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