淺析民航空中管制通信系統可靠性

顧楊

摘 要：隨著民航事業的深入發展，我國對民航空中管制通信系統的要求也在逐步提高。而現階段民航飛行流量也越來越大，不僅是外部監管對民航空管通信系統的要求在提升，而且空管部門內部也在加強通信系統的技術維護。通信系統是保證民航正常運行的必要組成部分，也是保持飛機駕駛人員與地面管制基地雙向通話的重要途徑。但隨著通信系統使用頻率的提升，無線電干擾等因素對通信的影響也越來越大。只有深入分析影響通信系統正常運行的細節問題，才能夠有效提高空中管制通信系統的工作質量和效率。

關鍵詞：民航;空中管制;通信系統;可靠性

中圖分類號：V355.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）18-0047-02

0 引言

通信系統是地面空管基地與飛機駕駛人員聯系的重要途徑，在對飛機的起飛、降落過程具有重大影響。一旦飛機在起飛和降落階段出現事故，將會嚴重影響到飛機上乘客的安全以及機場的秩序。為此，保證空中管制通信系統的正常運行是民航空管部門的首要任務，也是各個工作人員隨時需要提高警惕的工作環節。空管部門需要及時分析影響通信系統正常運行的因素，并采用科學合理的方案解決通信屏障等問題。本文將對民航空中管制通信系統做出簡要介紹，并分析影響通信系統運行的因素，提出針對性的解決方案。

1 民航空管通信系統的簡述

民航空管通信系統是民航正常運行的重要保證，其作用是保證飛機駕駛人員與地面空管人員能夠進行雙向聯絡。實際上雙方大部分通信時間在飛機的起飛、降落階段，其目的就是保證飛機能夠正常起飛和降落，進而保證飛機的安全。在民航空中管制工作中，主要依靠甚高頻電臺來完成飛機工作人與地面空管人員之間的聯絡，而甚高頻電臺種類繁多，不僅可以作為空管區域的的空中電臺，還能夠有效協調機場電臺與機載電臺之間的無線通信，是民航空管中使用最頻繁的電臺類型。

民航主要通過專用的固定頻率來實現信號的接受和發送，這些專用的頻率稱為頻點。現階段，我國民航空中管制通信系統中有數百個頻點，每一個頻點對于民航駕駛人員與地面空管人員的雙向聯絡都起到十分重要的作用。若這些頻點受到其他無線電的干擾，很容易就造成地面空管人員無法發送信號的情況，或者飛機駕駛聯絡員接受不到信號，即使是微小的頻率偏差，也會影響到飛機的正常運行。所以，民航空管通信系統是有關空管部門的重點維護對象，一旦出現故障，有可能引起重大事故，這也就是為什么近年來我國空管局在不斷加強對空管基地無線通信的排查。但排查結果卻不容樂觀，并且由于我國對空管通信系統的使用和管理還不夠成熟，使得現階段民航空管通訊信息系統仍然存在較多問題。在數百個甚高頻信道中，要想匹配出一個無干擾的頻點較為困難，同時隨著全國各地飛機流量的不斷增加，甚高頻設備的使用數量也在逐步提升，這就使得對空管通信系統的維護要求也越來越高。因而，為保證民航與空管人員能夠順暢地聯絡，我國各地空管基地正不斷加強科學化管理，并對頻點的使用作出合理規劃[1]。

2 維持空管通信的通信系統

2.1 甚高頻通信系統

甚高頻通信系統的主要作用是保證飛機駕駛人員與地面空管人員之間的雙向聯絡。飛機駕駛人員只要隨意選擇一個系統中的頻點都能夠向空管基地發送信號，或者接受來自空管基地的信號。甚高頻通信系統由收發機、控制盒、天線三部分組成，其中收發機主要提供穩定的基準頻率，并以空管場地的天線為發送媒介，向接收機發送信號。接收機收到信號后，經處理變得音頻信號，供于駕駛人員接聽。由于甚高頻通信系統的干擾較小、保密性好，目前我國非常廣泛地使用甚高頻通信系統。但甚高頻通信系統接受和發送信號的距離較短，并且受到飛機飛行高度的限制，所以常用于飛機的起飛、降落階段，或者用于空管區域內飛機與空管人員的聯絡。

2.2 高頻通信系統

高頻通信系統一般是甚高頻通信系統的備用系統，若甚高頻通信系統出現故障，或者受到特殊信號干擾，則會選擇高頻通信系統來展開空地聯絡，以保證工作的正常運行。高頻通信系統與甚高頻通信系統的區別在與，高頻通信系統適用于遠距離空地聯絡，并且工作于短波波段，工作頻率在較低。由于短波信號較為不穩定，并且現階段通信電臺數量較多，電臺之間的信號干擾也趨于復雜化，導致高頻通信系統的通信質量遠不如甚高頻通信系統。所以，高頻通信系統一般作為備用通信系統，防止飛機在運行過程中完全失去聯系。

2.3 選擇呼叫系統

選擇呼叫系統可以比作一種呼叫器，可以聯系特定的飛機。每個飛機都有屬于自己的音頻編碼，供于地面空管基地對本機的聯絡。選擇呼叫系統的工作原理是地面空管基地或者塔臺通過高頻、甚高頻通信系統聯系指定的飛機。選擇呼叫系統通過接受飛機的音頻編碼，并以亮燈或者提示信號提醒飛機準備進行聯絡，這時，飛行人員再看到提示后，便帶上耳機聽候空管基地或者塔臺相關工作人員的指示。選擇呼叫系統最大的優點就是，飛行人員不必一直戴著通信耳機，只要接受到提示信號，就能準備與地面有關人員之間的聯絡，進而消除了傳統上機組長時間等候地面呼叫的缺點[2]。

2.4 音頻綜合系統

飛機上的音頻綜合系統主要包括飛機內部的所有通信系統，比如廣播系統、乘務員之間的聯絡系統、呼叫系統等。音頻綜合系統是飛機內部運行的重要系統，對維持機內穩定的工作狀態有著重要作用。

3 常見民航甚高頻通信系統的信號干擾

3.1 互調干擾

互調干擾主要分為發射機互調干擾和接收機互調干擾，兩者的互調干擾都是由器件的非線性所引起的。其中，發射機的互調干擾是一個空管基站同時使用多臺發射機而產生的互調干擾，不論這些發射機是否共用同一天線，它們的信號都會因為多個發射機之間的互感現象而發生變化，并竄入到不同的發射機中，進而產生互調干擾，影響甚高頻通信系統的正常運行。一般為了減少互調干擾對甚高頻通信系統的影響，可以采取幾點方法：（1）增大頻率隔離度。若同一空管基地使用多臺發射機，則需要增加發射機之間的距離以及天線之間的距離，并在輸出端安裝上帶通濾波器，以減小各個發射機之間的干擾。（2）提高發射機末級器件的線性動態范圍。（3）將單向隔離器放在每兩個發射機和天線之間，以減小互調干擾。

接收機互調干擾只主要是由多個干擾信號同時竄入接收機，并且相互之間產生一定的頻率關系，最后通過器件的非線性產生干擾。為降低出現接收機互調干擾的情況，可以采用多級調諧回路作為接收機的輸入回路，阻止不利于接收機的干擾信號進入接收機，進而減少接收機互調干擾的出現頻率[3]。

3.2 交調干擾

交調干擾主要是有用信號和強干擾信號同時作用于混頻器時而產生的干擾，這種干擾對甚高頻通信系統的危害較大，不僅影響甚高頻通信系統的正常運行，若情況嚴重，還有可能造成空地失聯。為減少交調干擾對甚高頻通信系統的影響，可以提高前端電路的選擇性，降低進入到混頻器的干擾信號;或者使用平方律器件，進而減少組合分量。

3.3 中頻干擾與鏡像干擾

中頻干擾與鏡像干擾屬于同一種類型的干擾，只不過干擾信號的頻率不同。中頻干擾指的是干擾信號和接收器中的信號頻率相等而產生的干擾，而鏡像干擾指的是干擾信號頻率低于接收機中的信號頻率而產生的干擾。這兩種干擾最為常見，并且對甚高頻通信系統的危害較大。

3.4 阻塞干擾

產生阻塞干擾的大致原因主要是器件的非線性以及接收機的動態范圍受到限制，進而引發干擾。而具體原因有兩種，一種是強干擾信號與較弱的有用信號同時進入接收機，導致接收機器件飽和并失真;另一種是當有用信號超過一定強度時，會導致振幅壓縮，甚至阻塞，進而影響到甚高頻通信系統的正常運行。

4 關于提高民航甚高頻通信系統可靠性的幾點建議

4.1 合并接受和發送信號的傳輸節點

對于甚高頻通信系統，減少信號的傳輸節點能夠有效降低信號節點之間的干擾，進而保證通信系統的正常運行。而減少信號的傳輸節點就是要合理地把接受節點和發送節點合并在一起。不論是接受信號還是發送信號，都在同一節點使用機器，尤其是要減少多跳傳輸節點，才能增強甚高頻通信系統的穩定性和可靠性。

4.2 多種通信干線聯合使用

據統計，由通信干線而引起的通信問題最多，在實際工作中，不能只采用一種運營商的通信干線，一旦這個運營商的通信干線出現問題，則需要耗費較多的時間去重新調整通信系統的工作狀態;而采用多種通信干線，能避免由于其中一種通信干線故障而引起的通信紊亂。例如，對于甚高頻通信系統的傳輸采用雙干線模式，一支干線將移動線路作為主要干線展開傳輸工作，而另一支干線則將電信線路作為備用傳輸干線。一旦移動干線出現故障時，工作人員還能夠使用備用的電線干線作為傳輸途徑，不僅能夠減少因通信干線故障而引起的通信癱瘓現象，還能夠有效提高甚高頻通信系統的可靠性。

4.3 異地備份

異地備份的原理是在不同地區建立多個甚高頻臺，形成扇形區域，并且同一個扇形區域由多個甚高頻臺覆蓋，以增強甚高頻通信系統的可靠性。大量實踐表明，對扇形區域采用雙重覆蓋的方式，能夠有效地提高甚高頻通信系統的穩定性，若采用三個及以上的甚高頻臺覆蓋方式，那么甚高頻通信系統的可靠性幾乎趨于完善。為此，異地備份的構建對提高甚高頻通信系統可靠性起到不可忽視的輔助作用[4]。

4.4 注重抗干擾技術在通信系統中的應用

甚高頻通信系統的故障主要是各種信號干擾所致，要想解決通信系統的故障問題，就必須從根源入手，減少信號干擾對通信系統的影響。一般而言，產生信號干擾的條件為：器件的非線性;干擾信號的頻率與接收機中信號頻率相符合并且能夠進入接收機。為此，空管基地需要從引起信號干擾的條件入手，解決根源性問題，進而提高甚高頻通信系統的可靠性。

5 結語

民航空管通信系統的穩定性與可靠性是展開相關管制工作的重要保障。只有確保通信系統能夠正常運行，才能有效展開對飛行器的管制工作，進而提高民航的安全性。為此，空管基地需要及時分析各種信號干擾對空管通信系統的影響，并針對具體情況，尋找科學有效的解決方案，減小信號干擾，以保證空管通信系統的可靠性。

參考文獻

[1] 孫艷玲.民航空中管制通信系統可靠性的研究[D].山東大學，2007.

[2] 楊靜.針對民航空中管制通信系統可靠性的研究[J].電腦知識與技術，2013（06）：1336-1337+1356.

[3] 胡翼.試論民航空管系統管制不安全事件原因及危機干預[N].中國民航報，2016-11-03（006）.

[4] 韓爽.民航通信網絡業務監控系統的設計及研究應用[J].中國新通信，2019（13）：16.