民航GPS導(dǎo)航和塔臺(tái)地空通信的干擾排查研究

解曉佳

摘 要：進(jìn)行復(fù)航前校飛工作的過(guò)程中，全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)法在機(jī)場(chǎng)跑道和起降區(qū)域發(fā)揮應(yīng)有的作用，無(wú)法提供衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息，這給飛行器的飛航安全帶來(lái)了巨大的負(fù)面影響。同時(shí)，機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)通信系統(tǒng)也出現(xiàn)了對(duì)講語(yǔ)音不清晰、地空指揮調(diào)度無(wú)法順利進(jìn)行的問(wèn)題，同樣受到了一定的干擾，必然會(huì)給后續(xù)民航運(yùn)行帶來(lái)不便。在這種情況下，某地區(qū)無(wú)線電管理辦公室組織監(jiān)測(cè)排查人員到現(xiàn)場(chǎng)了解實(shí)際情況，并給出具體的故障排除方案。

關(guān)鍵詞：民航GPS導(dǎo)航;塔臺(tái)地空通信;干擾排查

引言

中國(guó)特色社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)初步取得了成果，特別是民航業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展給人民群眾帶來(lái)了巨大的便利，越來(lái)越多的人開(kāi)始認(rèn)可飛機(jī)出行這種方式，在這種情況下保證飛行器的順利起降、安全飛航就顯得尤為重要。而無(wú)線電是飛行器管制和通信的重要渠道，一旦無(wú)線電受到干擾，塔臺(tái)的地空聯(lián)系必將受到嚴(yán)重的影響，飛行器定位運(yùn)行也會(huì)無(wú)法正常進(jìn)行，因此在受到無(wú)線電干擾的情況下，有必要結(jié)合實(shí)際情況做好干擾排查工作。

1 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)干擾的排查

某地區(qū)機(jī)場(chǎng)校飛工作負(fù)責(zé)人反映，2015年8--9月期間，民航復(fù)航校飛工作過(guò)程中，跑道地面盲降臺(tái)和滑行飛機(jī)的GPS接收機(jī)無(wú)法順利接收導(dǎo)航信息，使得航班無(wú)法順利在起降區(qū)域進(jìn)行降落?？紤]到民航校飛所使用的接收機(jī)頻率在F1 MHz、F2MHz、F3 MHz，排查人員在機(jī)場(chǎng)跑道上選擇了若干位置嘗試接收GPS信息，并利用民用導(dǎo)航儀和校飛GPS接收機(jī)，在同一位置接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，其中民用GPS導(dǎo)航儀搜索到十顆衛(wèi)星信號(hào)，能夠正常運(yùn)行，但是校飛GPS接收機(jī)卻無(wú)法正常收到信號(hào)，更談不上正常定位。而后，再將上述實(shí)驗(yàn)在機(jī)場(chǎng)外圍進(jìn)行一次，發(fā)現(xiàn)兩套設(shè)備都能正常收到衛(wèi)星信號(hào)并準(zhǔn)確定位，這樣一來(lái)即可確定受干擾區(qū)域在機(jī)場(chǎng)內(nèi)部。排查人員和校飛工作人員進(jìn)行了簡(jiǎn)單地溝通，并明確了彼此的分析思路，在此基礎(chǔ)上決定在塔臺(tái)針對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行電磁環(huán)境測(cè)試。即將拋物面天線安裝到塔臺(tái)樓上，通過(guò)40分貝的噪音放大器、安捷倫E4407B頻譜分析儀和安立MS2721B手持頻譜儀等進(jìn)行電磁環(huán)境檢查，跨域從20MHz逐步增加到1G，在這個(gè)過(guò)程中逐漸出現(xiàn)一異常連續(xù)長(zhǎng)發(fā)信號(hào)（見(jiàn)下圖）。對(duì)拋物面天線方向進(jìn)行調(diào)整。

這一信號(hào)的強(qiáng)度非常大、方向性也非常明確，排查人員第一時(shí)間利用安立MS2721B手持頻譜儀和定向天線，對(duì)該干擾信號(hào)進(jìn)行徒步查找定位，經(jīng)一段時(shí)間的檢查后發(fā)現(xiàn)，200MHz頻段范圍內(nèi)出現(xiàn)了雜散信號(hào)（見(jiàn)上圖），搜索至機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)周?chē)纳鐓^(qū)民警中隊(duì)時(shí)，該干擾信號(hào)的電平值達(dá)到了-31d Bm，經(jīng)過(guò)仔細(xì)查找發(fā)現(xiàn)其樓頂安裝了公眾移動(dòng)通信基站。在與中隊(duì)民警溝通以后進(jìn)入中隊(duì)并上到了辦公室樓頂，再利用安立手持頻譜儀進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估電平值達(dá)到了-29d B m，同時(shí)又發(fā)現(xiàn)了架設(shè)了一套直放站八木定向天線，該天線的方向直接對(duì)準(zhǔn)機(jī)場(chǎng)跑道，工作頻段與全球定位系統(tǒng)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)相重疊，故而影響到接受衛(wèi)星導(dǎo)航信息。確定干擾信號(hào)來(lái)源以后，排查人員利用鐵板遮擋天線后，飛機(jī)全球定位系統(tǒng)就能夠順利接收信號(hào)，校飛GPS接收機(jī)在跑道、盲降臺(tái)、塔臺(tái)等位置都能夠正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)有效定位，為了確保排查的準(zhǔn)確性將鐵板移開(kāi)，而后發(fā)現(xiàn)之前存在的干擾問(wèn)題再次出現(xiàn)，此時(shí)可以確定，民警中隊(duì)安裝的一系列設(shè)備，恰好成為了民航GPS導(dǎo)航和塔臺(tái)地空通信的干擾源。

2 GPS接收機(jī)干擾成因分析

全球定位系統(tǒng)是一種基于24小時(shí)全球環(huán)繞衛(wèi)星而存在的龐大衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，能夠?qū)κ褂谜叩奈恢眠M(jìn)行高精度確認(rèn)，衛(wèi)星將自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息持續(xù)不斷地發(fā)送出來(lái)，校飛GPS接收機(jī)在順利接收到信號(hào)的情況下，能夠第一時(shí)間計(jì)算出飛行器的位置坐標(biāo)、移動(dòng)方向和速度。同時(shí)，衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)普遍屬于擴(kuò)頻信號(hào)，定位精度取決于原子鐘精度，為了消除電離層折射誤差，分別作154、120、115倍頻，對(duì)衛(wèi)星發(fā)射的三個(gè)信號(hào)載頻F1、F2、F3進(jìn)行計(jì)算。從實(shí)際情況來(lái)看，民用航空涉及到大量人員的人身財(cái)產(chǎn)安全，為保證萬(wàn)無(wú)一失，校飛GPS接收機(jī)必須要同時(shí)解調(diào)在F1和F3的兩種偽碼確定衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)時(shí)間，并確定偽距，才能最終保證定位信息的精確度等。通常情況下，雙頻GPS接收機(jī)的基線解精度為5mm+1ppm，民航飛機(jī)采用RNP技術(shù)導(dǎo)航，使用GPS技術(shù)和現(xiàn)代化的飛機(jī)計(jì)算機(jī)，確保飛行器能夠遵循預(yù)計(jì)的航線進(jìn)行飛行。案例中，該地區(qū)的機(jī)場(chǎng)校飛GPS接收機(jī)在特定區(qū)域受到干擾，主要原因不在設(shè)備本身，而在于機(jī)場(chǎng)內(nèi)部安裝了無(wú)線直放站施主天線設(shè)備，該天線設(shè)備發(fā)射的信號(hào)掩蓋可F1頻率，造成GPS輸入信噪比降低、接收衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量大幅度下降等問(wèn)題。除此之外，直放站施主天線的方向性非常明顯，往往能夠?qū)?yīng)著某個(gè)基站小區(qū)，接收基站的下行信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行放大處理再傳輸給移動(dòng)臺(tái)，再把移動(dòng)臺(tái)的上行信號(hào)放大發(fā)向基站小區(qū)，完成一個(gè)信號(hào)循環(huán)。實(shí)際上，這樣的天線信號(hào)傳輸空間和傳輸線路比較穩(wěn)定，影響范圍并不大，在傳輸距離比較遠(yuǎn)、地理環(huán)境比較復(fù)雜的情況下會(huì)快速衰減并變成極為微弱的信號(hào)，必須要利用低噪聲放大器和定向拋物面天線經(jīng)一點(diǎn)測(cè)向，再根據(jù)測(cè)定方向進(jìn)行追查，才能最終確定干擾源的位置并進(jìn)行有效處理，提升民航GPS導(dǎo)航和塔臺(tái)地空通信的干擾排查工作效果。

3結(jié)語(yǔ)

民用航空業(yè)的發(fā)展，標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)代化臉皮進(jìn)入新時(shí)期，為人民群眾的出行帶來(lái)了不可忽視的便利性，解決了長(zhǎng)距離出行的問(wèn)題。但是與此同時(shí)，一旦飛行器和塔臺(tái)的無(wú)線通信受到影響，飛機(jī)將無(wú)法順利起降和航行，機(jī)上乘客和機(jī)組人員的人身安全將受到重特大影響，機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)行也無(wú)法進(jìn)行。因此工作人員必須要結(jié)合實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn)，利用相關(guān)設(shè)備做好民航GPS導(dǎo)航和塔臺(tái)地空通信的干擾排查。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅偉.民航甚高頻地空通信電臺(tái)干擾及預(yù)防對(duì)策[J].數(shù)碼世界，2019（02）：30.

（中國(guó)民用航空華北地區(qū)空中交通管理局空管中心進(jìn)近管制室，北京市 朝陽(yáng)區(qū)100621）