سامانه MLS

مقدمه

MLS مخفف عبارت Microwave landing system است که در واقع یک وسیله کمکی برای فرود هواپیما است و برای جبران بعضی از کمبودهای ILS بکار می‌رود. یک بحث طولانی و چالشی درباره اینکه چه سیستمی جایگزین ILS شود در سال 1978 با انتخاب TRSB

[1]، پدید آمد. آنچه که مورد نیاز بود، امکان فرود با مسیرهای مختلف منحنی شکل یا خطی در یک حجم زیادی از محدوده هوایی است که مانند ILS تحت تاثیر اثرهای Multipath قرار نداشته باشد. اما آنچه که سبب انتخاب این سیستم شد هزینه کمتر آن بود که به وسیله پیشرفت تکنیک‌های کم هزینه‌ی آرایش فاز (COMPACT)، توسط شرکت Hazeltine به وجود آمد. خصوصیات پرتوی MLS در اواخر 1970 و اوایل 1980 مشخص شد. این در حالی بود که با آمدن سیستم‌های ماهواره‌ای مثل GPS، چنین تصوری وجود داشت که وقتی این چنین سیستم‌هایی به تکامل برسند؛ هر دو سامانه ILS و MLS از رده خارج می‌شوند. در این باره، کشور آمریکا در حال سرمایه‌گذاری روی توسعه سیستم GPS با دقت بالا، شامل WAAS[2] و LAAS[3] است.

معرفی سامانه MLS

سامانه MLS در باند فرکانسی 5031-5190.7 مگاهرتز که حاوی 200 کانال است کار می‌کند. سامانه MLS ناحیه دید بیشتری نسبت به سامانه ILS دارد. این سیستم، 40± درجه azimuth و 20 درجه ارتفاع را با 15 درجه ناحیه مفید، پوشش می دهد. پوشش برای یک فرود عادی تا 20 ناتیکال مایل و برای دور زدن با زاویه azimuth در عقب هواپیما تا 7 ناتیکال مایل است.

شکل 1

هم مکان بودن با یک DME، باعث پدید آمدن سیستم مکان‌یابی 3 بعدی نسبت به باند می‌شود. ترکیب شدن با نرخ‌های بالاتر اطلاعات، منجر به امکان فرودهای قوسی و منحنی شکلی در MLS می‌شود در حالی که ILS فرودی مستقیم دارد. این سیستم، در زمان کار کردن در حوزه‌های هوایی با هندسه محدود پرواز و فرودهای تاکتیکی نظامی، مزایای بسیاری دارد. برای عملکرد ایمن در مدت زمان دور زدن هواپیما، یک PDME[4] برای یک سیگنال دقیق با azimuth عقبی، مورد نیاز است.

شکل 2 پوشش جانبی و عمودی MLS

نرخ های اسکن کردن MLS، شدیدا بالا و با نرخ 20000 درجه بر ثانیه است که این نرخ اطلاعات در حدود 10 برابر بیشتر از مقدار ضروری برای کنترل هواپیما است. این نرخ‌های بالای اطلاعات، برای حذف اثرات جعلی و ناخواسته‌ی حاصل از بازتاب های Multipath بسیار مفید می‌باشند. سامانه MLS برخلاف تصمیم گرفته شده، جایگزین ILS نخواهد بود اما احتمالا MLS برای شرایط خاص استفاده خواهد شد.

مبنای تئوری و اصول کارکرد

تجهیزات یک MLS شامل ایستگاه زمینی azimuth و ایستگاه زمینی elevation است که هر کدام دارای زاویه سنج برای هدایت افقی و عمودی و DME است.

MLS شکل 3 تجهیزات

هر کدام ازاین ایستگاه ها، عملکرد اطلاعات و زاویه‌ی مدوله شده را با مدولاسیون FSK ارسال می‌کند که آن‌ها داخل حجم پوشش داده شده توسط پرتو، اسکن شده‌اند. عملکرد اسکن کردن MLS، توسط پهنای پرتوی باریک در حدود 1تا 2 درجه اسکن با نرخ چرخش بالا (high slew rate)، تعیین شده است. سیستم MLS با تکنیک time multiplexing کار می‌کند که در این تکنیک زمان مورد نیاز به فاصله‌های زمانی مشخص تقسیم می‌شود و عملکردهای مختلف این سیستم به هر کدام از فاصله‌های زمانی اختصاص داده می‌شود. همچنین هدایت عمودی توسط یک پرتوی مخروطی شکل، فراهم می‌شود. این پرتو از یک طرف باند فرود به طرف دیگر، اسکن می‌شود. (دامنه‌ی زوایای انحراف بستگی به طراحی سیستم و مکان بستگی دارد اما 40 درجه‌، مقدار معمول آن است).

اصول TRSB کاملا ساده است. یک پرتو رادیویی، از جلو و عقب هواپیما را به سرعت اسکن می‌کند، از طرفی گیرنده هواپیما نیز به طور مناسب در محدوده‌ی منبع پرتو، تنظیم شده است. این گیرنده، دو پرتو را در یک اسکن کامل دریافت خواهد کرد چون پرتو دو بار اسکن می‌شود. فاصله پالس‌ها با زاویه بین مرکز جرم بخش اسکن شده و خطی که هواپیما را به منبع پرتو وصل می‌کند؛ رابطه مستقیم دارند. توجه کنید که سیستم توصیف شده مبهم است چون زاویه محاسبه شده می‌تواند در هر دو طرف مرکز جرم بخش اسکن شده قرار داشته باشد. این ابهام، با دانستن اینکه کدام برای اسکن از جلوی هواپیما و کدام برای اسکن از عقب است؛ برطرف شود. برای دقت بیشتر سیستم، باید مدارات زمانی دقیق استفاده شود. چون پرتو از یک انتها به انتهای دیگر و عقب، دو بار اسکن می‌شود گیرنده هوایی دو پالس می‌بیند. همچنین دوره اسکن نیز مشخص است (تعریف شده توسط ICAO). بنابراین زاویه azimuth گیرنده می‌تواند با اندازه گیری زمان بین پالس‌ها مشخص شود.