民航GPS導(dǎo)航和塔臺地空通信的干擾排查與分析

王懷梅

摘要：GPS導(dǎo)航是美國在陸地、海洋和空中共同開發(fā)的，主要在大陸、大海和空中這三個主要范圍提供整天實時全球?qū)Ш健＿@項技術(shù)被廣泛使用，特別是在航空企業(yè)。當局不斷收到和航空公司干擾的相關(guān)投訴，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)沒有辦法通過衛(wèi)星接受到定位信息，被判定為是飛行安全的一個重大隱患。機場塔臺地對空通信系統(tǒng)也受到了干擾，收發(fā)器產(chǎn)生持續(xù)噪音，雙方聲音混亂，影響控制和地對空傳輸。面對這一問題，當局決定下派工作人員到航空機場旁邊調(diào)查的電磁環(huán)境，以檢測并消除干擾源。

關(guān)鍵詞：干擾;民航;GPS導(dǎo)航;塔臺

引言：某機場于2009年9月接到多起民航投訴，稱跑道和著陸區(qū)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中斷，校飛起降后恢復(fù)航班。沒有辦法接收衛(wèi)星導(dǎo)航或者位置的信息，這極大影響了飛行過程的安全。機場塔臺地空通信系統(tǒng)中斷加上出現(xiàn)了收發(fā)器噪聲，為了保障11月機場民航活動正常開展， 電力管理服務(wù)已經(jīng)進入更好地了解干擾狀態(tài)，實時監(jiān)控機場周圍的電力環(huán)境，并使用電子矢量地圖讀取國家環(huán)境。可以檢測信號，并迅速建立了監(jiān)視小分隊，到達現(xiàn)場并架設(shè)了消防空中通信設(shè)備。

1排查GPS導(dǎo)航系統(tǒng)干擾

機場的一名乘務(wù)員報告說，當 2009 年 8 月至 9 月機場恢復(fù)民用航班時，地面盲著陸平臺和滑行 GPS 接收器不可用。通過衛(wèi)星接收導(dǎo)航和位置信息，不可能在起飛和降落區(qū)域放置航班并直行。民航學院飛行 GPS 接收器接收 F1 MHz、F2 MHz 和 F3 MHz 的頻率。首先，偵查小隊進行對比測試，在機場跑道的多個位置接收GPS信息，并使用專用的GPS導(dǎo)航儀和學校GPS接收器搜索識別衛(wèi)星信號進行導(dǎo)航。個人GPS導(dǎo)航儀可以正常搜索和發(fā)現(xiàn)10個衛(wèi)星信號，但學校飛行GPS接收器不能搜索和發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星信號。出機場線路對比表明，這兩種設(shè)備都可準確地識別和識別來自導(dǎo)航衛(wèi)星的信號。首先，得出干擾范圍在機場范圍內(nèi)的結(jié)論。于是決定與學校交換意見，使用塔的 GPS 衛(wèi)星信號執(zhí)行電磁環(huán)境測試以進行徹底分析。塔內(nèi)安裝衛(wèi)星天線，連接40dB低噪聲放大器，使用Agilent E4407B頻譜分析儀和Anritsu MS2721B便攜式頻譜分析儀測試和分析多頻段全向電磁環(huán)境。中心頻率設(shè)置為XXMHz，跨度設(shè)置從20MHz逐漸增加到1G。 XXMHz 處出現(xiàn)一個長而異常連續(xù)信號（見圖 1 中標記 1）。改變衛(wèi)星天線方向。當天線指向西南時，異常長且連續(xù)的信號電平達到較高值（-33dBm）（見圖 2中7684標記 4）。

高頻信號強，指向性清晰，于是立即帶了一個便攜式頻譜分析儀和一個Anritsu M S2721B定向天線，當偵查小隊徒步行走發(fā)現(xiàn)了XX MH z信號，在200 MHz那里找到雜散的信號（見圖 3）。在機場塔臺西南的警署大樓，信號水平達到-31 dBm，公共移動基站在下方清晰可見。偵查小隊到達屋頂，并與當?shù)鼐肢@取得聯(lián)系。此時安立便攜式頻譜分析儀的電平值達到-29 dBm，安裝的八木定向天線中繼器指向機場跑道時，工作頻率范圍是F1 GPS衛(wèi)星的信號覆蓋范圍。鐵板用于在飛行中保護天線，但當天線被遮住的時候，學校 GPS 接收器可在跑道、盲點、塔臺等處接收信號，于是找到了鐵板并將其取下用于復(fù)現(xiàn)干擾現(xiàn)象。無線電管理處處長立即與相關(guān)企業(yè)聯(lián)系，要求立即確認公安局中繼站施主天線及周邊基礎(chǔ)設(shè)施的管理情況。調(diào)整站臺設(shè)備的運行配置參數(shù)，可避免這種干擾現(xiàn)象。

2排除塔內(nèi)地空通信設(shè)備故障

空軍指揮調(diào)度人員在當天下午通報， A1MHz和A2MHz是飛行情報服務(wù)使用的單頻對講系統(tǒng)頻率，有時會出現(xiàn)一段干擾。干擾信號微弱，傳輸時間短，發(fā)生概率低，調(diào)查難度大。監(jiān)控和現(xiàn)場音頻表示，音頻內(nèi)容與民空管對話內(nèi)容相似。 因此，我們立即開始了塔式調(diào)諧對比測試，將 EB200 接收器連接到新的全向天線。 調(diào)整接收頻率為A1MHz和A2MHz。EB200 接收器在無干擾的情況下調(diào)整相同的頻率。 如果多臺接收機連接到塔的原接收天線上，則不會產(chǎn)生干擾。偵查小隊決定現(xiàn)場觀察機場周邊范圍，發(fā)射天線連接并將其連接到 Agilent E4438C 矢量信號發(fā)射器。分別發(fā)送兩個調(diào)制無線電信號 AMA1 或 A2MHz。使用塔地空通信系統(tǒng)時，干擾噪聲非常清晰明顯。三階互調(diào)信號的計算過程如下：三 階 互 調(diào) 信 號 頻 率 ， ，其中M，。則M，M。接收機的最小接收帶寬為50 kHz，信號頻率af和bf接近接收機A1和A2的工作頻率，造成三階互調(diào)干擾。之后，給塔臺人員換專業(yè)的高頻天線的建議，用更好的電源與屏蔽線再次安裝，不要采用之前的塔臺接收機修改工作頻率。 更新天饋線之后，噪聲干擾現(xiàn)象會得到了改進。

3GPS接收機干擾原因分析

GPS 是使用 24 顆繞地球運行的衛(wèi)星來準確計算用戶的位置。衛(wèi)星總是將自己的星歷數(shù)據(jù)和時間信息發(fā)送出去。 當飛行校準 GPS 接收器得到到信號之后，可以檢測出飛行器的定位坐標、前進方位、速度。擴頻信號被衛(wèi)星發(fā)射出來，原子鐘主要是控制定位精度，產(chǎn)生L波段基頻C1MHz。消除電離層屈光不正的頻率是154、120、115。推導(dǎo)出由和衛(wèi)星發(fā)射的三個信號載波頻率 F1、F2、F3：F1 = C1M Hz × 154，F(xiàn)2 = C1MHz × 120，F(xiàn)3 = C1MHz × 115。直放站施主天線方向性強，面向相對應(yīng)的基站小區(qū)，把來自基站的下行信號接收且擴大，通過重傳天線發(fā)送給移動臺，移動上行信號被放大之后發(fā)送。來自施主天線的信號傳輸，具有穩(wěn)定的空間路線以及相對而言比較窄的區(qū)域。在路線外或者遠離路線的地方接受到微弱的信號，可以使用低噪聲放大器和定向衛(wèi)星天線在單點測量方向，并沿著方向感測線逐步定位干擾源。

總結(jié)

通過把民航機場周圍的廣播電臺信息進一步完善，能夠降低搜索干擾源的不可見性，極大減少的調(diào)研時間的花費。干擾看起來只是一個技術(shù)任務(wù)，但實際上，歷史信息的組合，是經(jīng)過積極的溝通和協(xié)商、綜合的臺站數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)象和來源進行的。理論上可以猜到位置，尋找干擾源的繁瑣工作也大大減少。

參考文獻：

[1]喬廣軍.GPS導(dǎo)航系統(tǒng)在民航應(yīng)用中存在的干擾分析及對策[J].中國新通信，2013，15（03）：64.