引言

鉴于全球卫星导航信号固有的脆弱性，作为陆基导航设备的仪表着陆系统（Instrument Landing System, ILS）仍然是机场核心导航系统中不可或缺的重要组成部分，为飞机的进近和着陆阶段提供精密引导。其中，航向信标（Localizer, LOC）作为ILS系统的关键组成部分，其主要功能是为飞行员提供精确的水平制导信息[1]，确保飞机能够严格沿跑道中心线进行安全进近。LOC系统通过发射稳定的辐射场型，在飞机LOC接收天线处对信号进行解调处理，生成信号调制度差（Difference in Depth of Modulation,DDM），从而实时监测并反馈飞机相对于跑道中心线的偏离距离，为飞行员提供精确的航向修正指引，确保飞机始终沿预定进近路径飞行[2-3]。

随着我国航空运输业的快速发展，机场建设规模不断扩大，周边商业设施日益密集，这一发展趋势导致机场周边障碍物（特别是高层建筑、塔台、机库等）的空间密度显著提升。这种环境变化可能引发显著的多径效应，导致LOC辐射场型发生畸变[4]。LOC辐射场的畸变会严重影响水平导航信息的测量精度和系统可靠性，进而对飞行安全构成潜在威胁。基于此，深入探究机场周边障碍物对LOC辐射场型的影响机理，系统分析多径效应对LOC接收天线处信号调制度差（DDM）曲线的干扰特征，并据此优化信号传播路径，对于提升航向信标的导航性能、保障飞行安全具有重要的理论价值和现实意义。

对于多径效应对航向信标辐射场的影响研究领域，国内外学者已开展了大量的相关研究。文献[5]创新性地整合地理信息系统和电波传播理论，建立了机场复杂地形多径信号对ILS的覆盖场的理论分析模型；针对进近着陆系统中多径干扰抑制的需求，文献[6]基于物理光学法（Physical Optics, PO）研究了机场停机等待的飞机对LOC电磁辐射场的影响。该研究推导了辐射远场与近场的划分条件，并通过求解LOC近场方向图，提升了近场电磁散射计算的精度。文献[7]通过构建参数化散射体模型库，采用增量物理光学（Incremental Physical Optics, IPO）算法，建立包含开阔环境与典型障碍物（含停靠飞机）的多径效应仿真体系。文献[8]基于PO理论对障碍物引起的多径效应进行仿真，验证了PO法在机场环境下实现电磁计算的可行性。相比PO，射线追踪法计算量较小，特别适合模拟实时或大规模场景，近年来广受关注。文献[9]采用简化的射线追踪方法，基于三维飞机模型进行了数值模拟，研究了飞机散射波对航向信标（LOC）技术指标的影响，但该研究仅针对单频LOC展开，而实际应用中双频LOC更为广泛。文献[10]重点分析了机场建筑物引起的多径干扰对LOC辐射场的影响。进一步地，文献[11]探讨了散射阶数对基于射线追踪法的LOC辐射场的影响规律。文献[12]则系统性地研究了障碍物散射场对调制深度差（DDM）的影响机理。在多径干扰抑制方面，现有研究提出了多种解决方案：文献[13]通过分析LOC阵列辐射方向图与障碍物位置的关系，论证了障碍物定点设置的可行性；文献[14]提出在建筑物表面涂覆特殊电磁波吸收材料的方法，有效降低了干扰信号的散射强度；文献[15]采用飞机运行路径优化策略，显著减少了飞机引起的多径干扰对LOC辐射场的影响；文献[16]则通过LOC阵列优化设计，实现了辐射场型重构，从而有效抑制了障碍物产生的多径效应。在实际工程应用领域，研究人员使用ATOLL、ELISE等商业软件仿真分析分析了实际场景下各类障碍物对DDM的影响，为机场周围建筑物的选址提供了参考[17-19]，但这些商业软件的核心技术受制于国外知识产权体系，需要向国外公司购买和授权。

通过文献分析发现，现有研究主要关注障碍物在特定位置的合理性评估，以判断其对LOC辐射场的影响程度。传统处理方法通常建议避免在不合理位置设置障碍物。然而，实际工程需求中往往需要在特定位置建设具有特定功能的建筑物。针对这一问题，本研究基于射线追踪法，系统分析了障碍物引起的反射信号分量和绕射信号分量对LOC辐射场的影响机制。在此基础上，提出了一种创新解决方案：在特定位置必须建设专用建筑物的工程场景中，通过优化建筑物反射面与跑道之间的空间几何关系（特别是夹角参数），可有效抑制对LOC辐射场产生显著干扰的信号分量。这一方案为解决实际工程中特定区域LOC辐射场的多径干扰问题提供了新的技术途径，对保障机场导航系统的可靠性和安全性具有重要意义。

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作者信息：

李沅锴1，潘辰洋2，梁飞1，许健1，叶永志1，景小荣2

（1.中国民用航空总局第二研究所，四川 成都610041；

2.重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400069）