海上電磁環境干擾分析與監測

王艷艷

【摘 要】伴隨海上生產運輸等活動的增加，海上航行安全已經是大眾關注的焦點之一，而海上通信是保障航行安全的必要手段，而通信的安全離不開良好的電磁環境，海上電磁環境干擾監測是保障海上航行安全的重要舉措。本文通過分析海上電磁環境干擾與監測技術，助力維護良好的海上無線電秩序，為航行安全提供通信保障。

【關鍵詞】無線電;干擾;監測;航行安全

1 電磁干擾與海上無線電系統概述

電磁干擾是指電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降，其產生的條件為，其中，S為電磁干擾源，E為電磁能量，R為敏感物的敏感度，f為頻率，為方位，t為時間，r為距離。電磁干擾能中斷、阻礙、降低或限制電子設備有效性能，其對通信設備和通信系統的影響尤為明顯，信號接收機受電磁干擾的影響，不能準備識別和接收各種信號，使語音信號不清晰，圖像信號失真畸變，雷達顯示器、傳真和電視等接收端不能得到正確的信息，嚴重影響正常無線電通信秩序。

現代海上航行離不開無線電系統，而其中海上通信尤為重要，是船舶與船舶、船舶與岸保持聯系的必要手段。按照國際無線電咨詢委員會（CCIR）指配，海上無線電通信需要使用專用頻率保持通信暢通，用于遇險、緊急、安全和日常等通信問題。常用的頻率有中頻（MF）頻帶1605-4000KHz、高頻（HF）頻帶4000-27500KHz、甚高頻（VHF）頻帶156-174MHz、微波頻段等。

2 海上電磁環境及干擾分析

受海上船舶移動性強和監管不便等影響，海上電磁環境干擾監管相較于陸地一直處于相對落后的狀態，且存在電磁環境復雜、干擾距離影響遠、無常態化監管手段與機制等特點。不同于陸地遇險營救情況，海上船舶遇到緊急情況，一旦受到電磁干擾后將嚴重影響船岸營救信息的獲得，嚴重危害船舶航行安全與船上人員的生命安全。

海上電磁干擾源主要涉及自身船舶正常干擾和受無線電磁波影響的非正常干擾。一方面，船載無線電系統設備多而雜，而船上空間狹小，電子系統和設備高度集中在船舶狹小的空間，電磁環境復雜而多變，必然會帶來復雜的電磁干擾。另一方面，海上電磁環境受偽基站、非法使用VHF大功率設備等影響，嚴重干擾正常電磁波環境，例如當GPS信號受到干擾，會造成船舶AIS位置偏移等現象，影響船舶管理機構與海上航行船舶對其位置的判斷，嚴重影響通航指揮和航行安全;同時存在違規長期占用海上安全通信等重要頻率行為，干擾船舶正常通信，為航運安全埋下隱患。

3海上電磁環境監測現狀分析

3.1難以滿足海上交通建設需求

海上無線電是海上交通的關鍵，是保障海上交通安全的重要手段，但是我國海上通信領域中針對電磁環境方面的研究尚處于起步階段。與此同時，近年來隨著我國社會經濟的快速發展，海上交通事業也隨著快速發展，再加之海上生產等方面建設，使得各種通信基站大量涌現，相應的基站中所發射出的電磁波也隨著增多，并且相互干擾的現象更加突出，這會給海上電磁環境帶來極為不利的影響。另外，由于海上無線電的監管設施裝備有限，再加之更新速度不及時，嚴重影響了海上電磁環境監管能力，針對海上電磁環境方面的數據缺乏有效的監測，導致相關數據的積累和統籌工作不到位。這些問題的存在，不僅難以滿足我國海上交通建設需求，而且還會給海洋強國建設帶來不利影響。

3.2海上電磁環境監測水平有待提升

由于海上無法提供監測設備的支撐點及電源保障，海上建設監管設施不便，導致海上監管能力和水平一直較低。同時，基于岸基的海上電磁環境監測設施缺乏針對性，且未在全國建立統一的全覆蓋的海上電磁環境監測系統，海上電磁環境監測一直處于一定狀態下的空白窗口。受海上船舶移動性強和監管不便等影響，海上電磁環境干擾監管相較于陸地一直處于相對落后的狀態，且存在電磁環境復雜、干擾距離影響遠、無常態化監管手段與機制等特，因此對監測技術有著較高的要求，需要較高的監測與分析技術作為保障。但是從目前的實際技術水平來講，仍存在較大的提升空間，難以滿足海上電磁環境監測工作的需求。

3.3智能化水平不高

與陸上應用相比，海上電磁環境監測仍存在較大的差距，不僅針對海上電磁環境監測方面的研究不夠深入，而且相關基礎設施建設存在一定的滯后性，這會給海上電磁環境監測的時效性與準確性帶來十分不利的影響。在互聯網技術快速發展的背景下，萬物互聯已經成為社會發展的主流趨勢，同時也是頻譜監管所面臨的常態。而在電磁生態復雜性、多樣性以及關聯性不斷增強的背景下，亟需借助大數據技術來強化海上電磁環境監測與分析，不斷提升海上電磁環境監測自動化與智能化水平的提升，確保海上通信質量。但是目前海上電磁環境監測的智能化水平依然有待加強，對互聯網信息技術的應用仍有較大的提升空間。

4 海上電磁環境監測技術

為有效降低海上電磁環境干擾，應采取提高船舶自身電磁兼容性與技術監管相結合的方式同步發力。針對自身船舶正常干擾，船舶本身可采取降低干擾源所產生的干擾能量、阻斷或減少電磁干擾的傳播耦合路徑、屏蔽敏感物等措施有效抑制干擾，以提高電磁兼容性。針對受無線電磁波影響的非正常干擾，可加強海上電磁環境干擾監管設施設備建設，加強電磁環境監測，同時健全監管機制，重點查處打擊電磁干擾源。

針對海上電磁環境特點，可采取移動監測與固定點監測并行措施，實現海上電磁環境掃描，獲取海上無線電電磁環境數據，建立電磁環境監測監管系統平臺，形成常態化電磁環境監測機制。對于移動監測，可在海事公務船艇、救助船艇等公務船艇安裝無線電移動監測設備，實時收集船舶所經范圍的電磁環境情況;對于固定點監測，可采取海岸與海上固定點相互補充的形式建設針對海上的電磁環境監測點，如海岸附近可在利用燈塔及其場地建設無線電監測站點，海上可利用風電場、航標設施等布設電磁傳感器，獲取電磁環境數據。

在電磁環境掃描中，可采用定點寬頻掃描與定頻平面掃描相結合方式，利用電磁干擾檢測設備，查找電磁干擾問題頻率并定位干擾源。一是通過寬頻掃描識別設備的電磁干擾問題頻率，即通過設定掃描區域與頻率范圍，進行初步的寬頻率范圍掃描，并記錄各頻率的幅值，識別出電磁干擾問題頻率。二是通過單頻掃描成像定位干擾源及分析輻射情況，即把中心頻率設定到問題頻率附近，進行細粒度移動平面掃描，記錄問題頻率下的幅值，并將測量結果繪制成色溫圖，精確定位干擾源和分析輻射強度和范圍。

5海上電磁環境監測發展建議

首先要站在長遠發展的角度，制定行業標準并加強相關法律法規建設。根據我國海上電磁環境現狀，結合海上電磁環境監測實際需求，進一步完善監管制度，明確水上無線電管理條例，為海上電磁環境監測工作的開展提供依據和保障，促進海上電磁環境管理規范化水平的提升。其次，建設海上電磁環境數據中心試點，先建設區域性電磁環境數據中心，構建電磁環境大數據分析處理系統，實現海上電磁環境監視常態化以及智能化的海上無線電管理等。要加強技術創新與人才培養，為海上電磁環境監測奠定堅實的基礎。最后，要不斷夯實電磁環境大數據應用基礎。電磁環境大數據應用能夠為海上電磁環境監測提供有力的支撐，廣泛搜集電磁環境應用數據，構建普適與訂制相結合、通用與專用相補充的數據資源池。

6 結束語

海洋經濟占經濟比重越來越高，海上電磁環境干擾監測是保障海上航行安全的重要舉措，建設全方位海上電磁環境監測系統，強化海上環境監測技術支撐，是滿足日益增長的海上通信需求和航行安全的必然要求。