民航通信系統(tǒng)預(yù)防和查找無線電干擾的方法

王一達(dá)

（吉林市無線電監(jiān)測站，吉林 吉林 132000）

0 引 言

隨著我國航空事業(yè)的建設(shè)與發(fā)展，國內(nèi)航線建設(shè)數(shù)量逐漸增多，航班航次也在逐年上升。航空事業(yè)的發(fā)展需要通信系統(tǒng)的支持，但民航通信系統(tǒng)長期以來受無線電干擾影響問題顯著，該問題一直限制民航通信系統(tǒng)的高效運(yùn)作。近年來，隨著無線電臺的增加，受到的信號干擾越來越多，無線電信號干擾問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到民航通信安全。解決民航通信系統(tǒng)通信安全問題迫在眉睫，研究預(yù)防和查找無線電干擾對提高民航通信系統(tǒng)無線電監(jiān)測能力和提高系統(tǒng)抗干擾能力有著重要的意義。

1 民航通信系統(tǒng)的構(gòu)成

民航通信系統(tǒng)的信號類型較多。根據(jù)信號特征可分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)，根據(jù)傳媒介質(zhì)可分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)制技術(shù)可分為3類。按信號頻譜特性分為基帶系統(tǒng)和頻帶系統(tǒng)，按調(diào)制方式分為連續(xù)波調(diào)制系統(tǒng)和脈沖調(diào)制系統(tǒng)，按信號復(fù)用方式分為時分、頻分、碼分以及空分等多類。民航通信系統(tǒng)由信號源、信號發(fā)送設(shè)備、信道、信號接收設(shè)備以及信宿等組成。

模擬通信系統(tǒng)依據(jù)接收信號波形來分辨接收端信號接收是否失真，數(shù)字通信系統(tǒng)通過識別數(shù)字狀態(tài)確定接收信號是否正常。二者采用的編碼方式不同，模擬信號采用信源編碼，數(shù)字信號采用信道編碼所占用的頻帶較寬。當(dāng)相鄰信道中一個信道的信號較強(qiáng)時，發(fā)生相鄰信道被占用的概率較高，可能引起互調(diào)干擾、電磁干擾或串?dāng)_。在有效的通信范圍內(nèi)，多臺電臺之間互相通信，相鄰頻道之間的距離較近時就會發(fā)生信號干擾，從而影響民航系統(tǒng)的正常通信。對通信系統(tǒng)而言，通信容量較大，通信噪聲也就會更大，通信容量較大的信道就會對相鄰信道造成干擾。由于民航通信系統(tǒng)無線電干擾因素較多，因此預(yù)防和查找無線電干擾要根據(jù)原因采取有效措施[1]。

2 民航通信系統(tǒng)受無線電干擾的類型

2.1 電磁干擾

電磁干擾分為同信道干擾和相鄰信道干擾。載波頻率和調(diào)制方式與有用信號相同時稱為同信道干擾，這主要是因?yàn)閮蓚€信道之間設(shè)置間隔的距離較近，導(dǎo)致電磁信號相互干擾。民航通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相鄰信道信號之間的干擾即為相鄰信號的干擾，可分為帶內(nèi)干擾與帶外干擾。其中，帶內(nèi)干擾的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于帶外干擾。

2.2 互調(diào)干擾

移動通信所用的角度調(diào)制是一種非線性調(diào)制方式，兩個或多個干擾信號同時加到一個信道或接收機(jī)時即為互調(diào)干擾。互調(diào)干擾是影響民航通信系統(tǒng)通信質(zhì)量的重要因素，嚴(yán)重時會導(dǎo)致信號失真，使地面控制中心與飛行員失去聯(lián)系，導(dǎo)致飛行員無法接收到地面民航指揮中心的飛行提示和指揮，難以保證飛機(jī)飛行的安全。除造成飛行飛機(jī)與地面指揮中心通信中斷外，還會影響民航設(shè)備之間的運(yùn)行情況，如影響發(fā)射機(jī)所發(fā)射的工作頻率。發(fā)射機(jī)所發(fā)射的工作頻率一般能夠達(dá)到諧振點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生互調(diào)干擾時，設(shè)備通信信號失靈，線路受到影響后發(fā)熱，嚴(yán)重時引起設(shè)備元件或線路燒損，甚至引起發(fā)射機(jī)的損壞[2]。

產(chǎn)生互調(diào)干擾的條件有兩個，一是幾個干擾信號的頻率和接收機(jī)的接收頻率存在差等關(guān)系，二是干擾信號應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。

2.3 人為干擾

民航通信系統(tǒng)為移動通信系統(tǒng)。大氣中的噪聲、城市人為噪聲、郊區(qū)人為噪聲、銀河系噪聲、太陽系噪聲以及接收機(jī)內(nèi)部噪聲等都會干擾民航通信系統(tǒng)的通信信號，從而影響正常通信。

2.4 串 擾

當(dāng)無線電的兩個通信頻率間隔較近時，就會發(fā)生無線電通信頻率在同一個電波通道串?dāng)_的問題。串?dāng)_會使通信傳輸?shù)男盘栴l率發(fā)生混亂，影響民航系統(tǒng)的正常通信。串?dāng)_問題和民航通信系統(tǒng)信號頻率設(shè)計(jì)與布局不合理有關(guān)。

3 預(yù)防民航通信系統(tǒng)無線電干擾的方法

民航通信系統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)包括地面業(yè)務(wù)通信、場內(nèi)移動通信、有線電話通信、地空通信、航務(wù)管理通信、對空廣播以及機(jī)要通信等。其通信業(yè)務(wù)廣泛，通信系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的信號類型較多，發(fā)生無線電信號干擾是難以避免的，只能通過加強(qiáng)無線電監(jiān)測來預(yù)防干擾，并在發(fā)生無線電干擾時及時查找信號，以免各個子系統(tǒng)之間發(fā)生通信失聯(lián)的問題。

3.1 強(qiáng)化民航業(yè)的無線電專用頻率保護(hù)

民航無線電通信是民航通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但基于無線電高頻之間的干擾，一定要加強(qiáng)無線電布設(shè)的審批與監(jiān)管，確保無線電臺設(shè)置和頻率指配的合理性，為民航通信創(chuàng)建一個安全的環(huán)境。對于民航通信部分專用的無線電頻率，要采取有效措施強(qiáng)化保護(hù)，加強(qiáng)對電磁環(huán)境的抗干擾設(shè)計(jì)，定期檢查無線電設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)無線電設(shè)備潛在的電磁干擾并采取抗干擾措施解決無線電干擾的隱患，為民航通信系統(tǒng)創(chuàng)建健康安全的通信環(huán)境[3]。

3.2 加強(qiáng)民航通信系統(tǒng)無線電干擾的監(jiān)測

民航通信系統(tǒng)無線電干擾的監(jiān)測是預(yù)防和查找無線電干擾和處理干擾源的基礎(chǔ)。為保證民航的健康安全發(fā)展，要完善民航通信系統(tǒng)無線電監(jiān)管相關(guān)的法律法規(guī)，加強(qiáng)對民航通信系統(tǒng)無線電干擾的法律監(jiān)管。監(jiān)管要涉及無線電設(shè)備商家、設(shè)備安裝施工單位以及無線電設(shè)備信號監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)。無線電干擾的監(jiān)測環(huán)節(jié)是監(jiān)管的重點(diǎn)范圍，要通過行政管理的手段加強(qiáng)對無線電干擾源監(jiān)測信息的檢查和抗干擾的執(zhí)行情況，以便于為無線干擾查找和定位提供更多詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

3.3 加強(qiáng)無線電的抗干擾能力

從目前無線電技術(shù)的發(fā)展情況來看，在通信信號跨空間傳輸過程中，發(fā)生無線電信號干擾是難以避免的。在眾多的無線電干擾源中，有一部分無線電干擾源的來源極其復(fù)雜，不排除故意干擾。一些特別的航線或航次，飛行屬于保密，信號的泄漏將給不法分子可乘之機(jī)。面對這種無線電干擾，首先應(yīng)該采取信息隱藏技術(shù)加密通信信息，以防通信信息被截獲。其次要加強(qiáng)對通信信號的監(jiān)測，提高民航通信系統(tǒng)無線電通信電子設(shè)備的隱蔽性和反偵察性，采用頻率法、結(jié)構(gòu)法、時間法、振幅法、空間法以及混合法等對無線電通信電子設(shè)備進(jìn)行加密，提高民航通信系統(tǒng)的無線電抗干擾能力。最后還可以在民航通信系統(tǒng)中引入抗干擾通信體制和系統(tǒng)，來提升系統(tǒng)對無線電的抗干擾能力。引入高速短波異步DFH系統(tǒng)，該系統(tǒng)的高跳速可以積極地對帶有不明目的的無線電干擾進(jìn)行追蹤和抗干擾，提供雙重保障來確保民航通信信號傳輸?shù)陌踩浴?/p>

4 查找無線電干擾的步驟與方法

查找民航通信系統(tǒng)的無線電干擾方式需要民航無線電監(jiān)測系統(tǒng)的支持，通過主動監(jiān)測方式獲取信號干擾源，為查找無線電提供定位和導(dǎo)航依據(jù)，縮小查找范圍。在使用民航無線電監(jiān)測系統(tǒng)時，應(yīng)注意以下要點(diǎn)。

4.1 根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的結(jié)果查找

當(dāng)用戶發(fā)送的報(bào)道受到無線電干擾時，監(jiān)測人員要根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)情況，記錄詳實(shí)的干擾信息并匯總成報(bào)告。記錄的內(nèi)容包括干擾事件發(fā)生的時間、事件持續(xù)的時間、無線電干擾的程度以及干擾時間帶來的影響等。制作報(bào)告時要以發(fā)生時間作為檢索目錄，以便于查找和搜索無線電干擾的位置。飛行員在飛行途中遭遇到無線電干擾事件時，應(yīng)記錄干擾時間發(fā)生時飛機(jī)的位置、海拔以及航向等信息。在此基礎(chǔ)上利用自動化軟件分析無線電干擾的原因，檢測設(shè)備使用狀況[4]。

4.2 不間斷搜索地面設(shè)施

當(dāng)已經(jīng)完全確定受無線電干擾失去信號時，需要重新搜索地面設(shè)施，及時與地面指揮中心取得聯(lián)系，并將持續(xù)監(jiān)測的結(jié)果通知下去。地面的固定無線通信電子設(shè)備應(yīng)該安裝可移動的無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)載無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)無法啟用，或地面無法與飛行員取得聯(lián)系時，可由地面固定無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)提供間接性的無線電干擾監(jiān)測。當(dāng)?shù)孛婀潭o線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到無線電干擾源時，應(yīng)及時與專家取得聯(lián)系，移動固定無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)附屬設(shè)施近地面的便攜式無線電干擾系統(tǒng)。一般情況，干擾源就在固定無線干擾監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)施的周圍，在靠近固定無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)施時要不間斷持續(xù)性的搜索地面設(shè)施，確定準(zhǔn)確的干擾源。

4.3 擴(kuò)大查找范圍

當(dāng)用戶受到間斷性干擾時，需要借助移動無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行查找和定位。使用移動便攜式無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測間斷干擾信號時，要盡可能的擴(kuò)大無線電干擾信號查找的范圍。有自動查找設(shè)備的情況下，采取自動搜索模式持續(xù)性的搜索信號，并逐漸擴(kuò)大范圍，直到找到無線電干擾源。

4.4 借助機(jī)載無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)查找干擾源

由于飛機(jī)的無線電覆蓋范圍面積較大，一般包括了地面設(shè)施的無線電覆蓋面積，因而飛行員在報(bào)告無線電干擾時，由地面設(shè)施進(jìn)行無線電干擾源的搜索難度要大于飛機(jī)查找定位。一般情況下，遇到無線電干擾時應(yīng)先由機(jī)載無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)對無線電干擾源進(jìn)行查找和定位，以確保民航飛機(jī)飛行的安全。當(dāng)飛機(jī)遇到緊急情況必須由地面設(shè)施負(fù)責(zé)查找和定位干擾源時，地面設(shè)施要采用電話線對飛機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，利用有線通信取得聯(lián)系，再了解飛機(jī)航行情況和機(jī)載無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測情況，及時獲取飛機(jī)對無線電的監(jiān)測情況，根據(jù)飛機(jī)反饋信息排除式查找無線電干擾源，找到后協(xié)調(diào)有關(guān)部門處理影響航線的無線電干擾源。移動便捷的無線電干擾監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測優(yōu)勢是監(jiān)測范圍不受限制，可通過移動來擴(kuò)大監(jiān)測范圍，其中無人操作模式更是為擴(kuò)大監(jiān)測范圍的實(shí)際操作提供了方便。

5 民航通信系統(tǒng)預(yù)防和查找無線電的案例

某民航機(jī)場民航通信系統(tǒng)的語音系統(tǒng)采用高頻和甚高頻設(shè)計(jì)，提供遠(yuǎn)程無線電通航服務(wù)和短途通航服務(wù)。在遇到無線電干擾問題時，高頻遠(yuǎn)程通信服務(wù)使用頻率不受限制，抗干擾能力強(qiáng)，可以為飛行員與地面指揮控制中心提供應(yīng)急通信通道，確保飛行的飛機(jī)與地面指揮控制中心能夠保持安全可靠的聯(lián)系。甚高頻不受地形環(huán)境和天氣的影響，在短途通信中不會產(chǎn)生VHF信號，確保了短途通信的可靠性[5]。此外，還需對設(shè)備和外部無線電采取預(yù)防干擾的措施。

該機(jī)場采取的預(yù)防干擾的措施有以下3點(diǎn)。首先，在業(yè)務(wù)方面強(qiáng)化技能和設(shè)備維護(hù)。所有的民航無線電設(shè)備都要定期維護(hù)，定期調(diào)整發(fā)生功率，確保將中心頻率的偏差控制在正常發(fā)射范圍之內(nèi)。對發(fā)射機(jī)的功率、塔臺管制以及進(jìn)近管制所的設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格按照民航行業(yè)規(guī)范調(diào)整，預(yù)防互調(diào)干擾。對接收機(jī)，定期檢查靈敏度和選擇性，使設(shè)備性能保持在靜噪門限電平規(guī)定的指標(biāo)范圍內(nèi)，確保接收機(jī)始終保有抗干擾能力和電磁兼容能力。所有的無線電設(shè)備、天線以及濾波器等，在發(fā)生特殊天氣后要進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，確保民航無線電通信狀態(tài)的健康性。其次，合理規(guī)劃布局設(shè)備，采取規(guī)范的設(shè)備配置與安裝，加強(qiáng)電磁環(huán)境的保護(hù)。一些重要的天線、無線電設(shè)備以及具有電磁輻射的設(shè)備采取隔離措施預(yù)防無線電干擾。每個發(fā)射臺和發(fā)射機(jī)都配有獨(dú)立的天線。所有天線的水平間隔與垂直間隔都經(jīng)過信號測試，確保天線設(shè)置的距離不會產(chǎn)生互調(diào)干擾。對甚高頻共用系統(tǒng)，無線電的發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備均分開放置，且通信設(shè)備與其他具有電磁輻射的無線電電子設(shè)備也分開放置。對于一些具有雜散電磁輻射的設(shè)備，采取了屏蔽隔離設(shè)計(jì)，預(yù)防雜散電磁輻射對其他無線電設(shè)備造成干擾。最后，民航通信系統(tǒng)與地方無線電管理部門建立了長效聯(lián)系機(jī)制。無線電電子通信設(shè)備一律采用民航專用頻率保護(hù)民航通信系統(tǒng)的通信安全。每月安排不少于480 h的監(jiān)測，來強(qiáng)化民航通信無線電干擾的專項(xiàng)監(jiān)測質(zhì)量。

6 結(jié) 論

民航通信系統(tǒng)預(yù)防和查找無線電干擾是確保民航通信系統(tǒng)安全的重要基礎(chǔ)。在無線電通信技術(shù)繁榮發(fā)展的今天，民航通信系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行中面臨的電磁干擾、互調(diào)干擾以及人為干擾和串?dāng)_等無線電干擾問題，加強(qiáng)民航通信系統(tǒng)預(yù)防和查找無線電抗干擾的能力。具體需要采用自適應(yīng)技術(shù)優(yōu)化高頻短波通信系統(tǒng)的電離層，提高高頻的自適應(yīng)能力。對無線電通信設(shè)備、天線以及濾波器等地面通信設(shè)施采取有效的隔離措施，提高民航通信系統(tǒng)對無線電抗干擾的適應(yīng)能力。此外，要加強(qiáng)民航通信系統(tǒng)的無線電干擾監(jiān)測能力，為民航交通管制運(yùn)行提供通信導(dǎo)航服務(wù)，提高飛機(jī)與地面的通信能力和航空管制能力，進(jìn)而預(yù)防和應(yīng)對無線電干擾問題的發(fā)生。