淺談民航GPS 導(dǎo)航和塔臺(tái)地空通信的干擾排查

趙 明

（中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局，陜西 西安 710003）

地空通信是當(dāng)前民航在實(shí)施空中交通管控時(shí)采取的主要通信方式，通過這種通信系統(tǒng)，可以有效獲取通信信息，再結(jié)合應(yīng)用GPS 導(dǎo)航等技術(shù)，獲取定位信息，可以提升通信技術(shù)水平。然而當(dāng)前無(wú)線電技術(shù)飛速發(fā)展，各類電子產(chǎn)品被推向市場(chǎng)，這些設(shè)備的使用可能會(huì)給民航通信帶來(lái)一定程度的干擾。現(xiàn)研究民航對(duì)塔臺(tái)通信以及GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)所受到的干擾進(jìn)行排查的相關(guān)事項(xiàng)。[1]

1 主要干擾類型以及形成原因

互調(diào)干擾是比較常見的干擾問題，如果接收設(shè)備的前端電路存在選擇性方面的問題，干擾信號(hào)在經(jīng)過輸入端時(shí)，受到變頻級(jí)具有的非線性作用的影響，不同的干擾信號(hào)會(huì)產(chǎn)生混頻現(xiàn)象，頻率近似正常信號(hào)頻率，加強(qiáng)了互調(diào)干擾的力度，抵達(dá)中放系統(tǒng)后，形成差拍檢波，形成嘯叫聲。除了互調(diào)干擾之外，還有同頻干擾，當(dāng)有用信號(hào)與無(wú)用信號(hào)處于相同的載頻時(shí)，接收機(jī)會(huì)受到同頻道其他有用信號(hào)帶來(lái)的干擾；發(fā)射器形成雜散輻射與諧波在獲取有用信號(hào)時(shí)可能形成干擾，進(jìn)而產(chǎn)生外帶干擾現(xiàn)象。如果有用信號(hào)相對(duì)比較微弱，受到高頻回路帶中強(qiáng)度較高的干擾信號(hào)的影響，出現(xiàn)阻塞干擾問題，程度輕微時(shí)，僅會(huì)使接收裝置的靈敏度降低，但是如果干擾問題比較嚴(yán)重，就會(huì)使通信中斷。[2]

地空通信活動(dòng)的干擾信號(hào)形成原因比較復(fù)雜，首先通信設(shè)備本身可能存在問題，進(jìn)而導(dǎo)致各種干擾現(xiàn)象形成，通信設(shè)備使用時(shí)間過長(zhǎng)，存在老化現(xiàn)象，因此應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換設(shè)備，同時(shí)要對(duì)設(shè)備配置進(jìn)行檢查，使用規(guī)范的安裝方式，以此消除設(shè)備本身存在的干擾問題；周邊配套設(shè)施也會(huì)給地空通信帶來(lái)干擾，比如地空通信系統(tǒng)周邊有高壓電路，線路產(chǎn)生故障后，會(huì)形成擊穿放電現(xiàn)象，導(dǎo)致正常的通信頻率受到干擾，這種干擾現(xiàn)象在天氣干燥時(shí)容易產(chǎn)生。

2 針對(duì)GPS 導(dǎo)航以及塔臺(tái)通信系統(tǒng)展開干擾排查

2.1 排查GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)受到的干擾

如果GPS 系統(tǒng)的接收設(shè)備無(wú)法獲取定位信息，航班在降落與起飛區(qū)域中就無(wú)法定位導(dǎo)航，在排查具體干擾因素時(shí)，首先可以展開比對(duì)試驗(yàn)，啟動(dòng)接收設(shè)備與導(dǎo)航儀設(shè)備，將其放置到同一個(gè)位置后，同時(shí)搜索衛(wèi)星信號(hào)，導(dǎo)航儀設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，成功搜索10 顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)；而接收設(shè)備并未搜索到任何衛(wèi)星信號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。[3]

人員對(duì)外圍區(qū)域展開調(diào)查與比對(duì)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備均能夠正常發(fā)揮作用，因此將干擾區(qū)域確定為內(nèi)圍區(qū)域，即機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)。在塔臺(tái)上測(cè)試衛(wèi)星信號(hào)所處的電磁環(huán)境，將拋物面天線架設(shè)到塔臺(tái)樓頂，與放大低噪聲的設(shè)備進(jìn)行連接，同時(shí)啟用頻譜儀以及分析儀（圖1 為信號(hào)頻譜）。

圖1 異常信號(hào)頻譜圖

將天線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使其指向西南方向，發(fā)出異常信號(hào)，使電平達(dá)到最大數(shù)值，信號(hào)展示出極大的強(qiáng)度，同時(shí)還帶有方向性，針對(duì)信號(hào)，進(jìn)行定位，發(fā)現(xiàn)雜散信號(hào)。西南方向?yàn)檗k公樓，其電平值為-31dBm，樓頂設(shè)有移動(dòng)通信基站，抵達(dá)樓頂，繼續(xù)檢測(cè)電平值，為-29dBm，樓頂還放置了定向天線，天線指向機(jī)場(chǎng)跑道位置，頻段覆蓋了機(jī)場(chǎng)的衛(wèi)星信號(hào)，針對(duì)此天線，設(shè)置鐵板，而后衛(wèi)星信號(hào)能夠被有效接收，定位速度較快，而轉(zhuǎn)移鐵板后，干擾現(xiàn)象重新出現(xiàn)，因此確定此處為干擾源。與通信企業(yè)取得聯(lián)系，調(diào)整天線方向，同時(shí)改變?cè)O(shè)備運(yùn)作參數(shù)，消除GPS 導(dǎo)航受到的干擾。

民航所使用的GPS 接收器也可能受到干擾，直放站天線往往具有一定的方向性，它可以直接指向周邊的基站小區(qū)，基站發(fā)出信號(hào)，經(jīng)過放大處理后，再發(fā)給天線，然后傳遞到移動(dòng)臺(tái)，放大從移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的上行信號(hào)，發(fā)回基站小區(qū)。施主天線在傳輸信號(hào)時(shí)，往往會(huì)形成較為固定化的路徑，范圍很窄，在周邊環(huán)境的直接干擾下會(huì)產(chǎn)生衰減的情況，如果信號(hào)接收區(qū)域在路徑范圍外，只能會(huì)的微弱信號(hào)，需要結(jié)合使用拋物面天線以及放大噪聲的設(shè)備，才可確定干擾源的位置。[4]

例如，2020 年7 月，通遼機(jī)場(chǎng)聯(lián)合通遼市無(wú)線電管理委員會(huì)、通遼機(jī)場(chǎng)公安分局開展導(dǎo)航GPS 信號(hào)干擾排查行動(dòng)，依法查處并沒收了違法設(shè)置在某養(yǎng)殖場(chǎng)的GPS 信號(hào)干擾器，消除了該干擾器對(duì)民航客機(jī)GPS 信號(hào)的嚴(yán)重干擾。通遼機(jī)場(chǎng)向通遼市無(wú)線電管理處報(bào)告了機(jī)場(chǎng)西南方向約30公里附近GPS 信號(hào)受到干擾事件，干擾范圍從距離機(jī)場(chǎng)約30NM 接收不到信號(hào)，距離約10NM 信號(hào)恢復(fù)正常，GPS 信號(hào)干擾嚴(yán)重影響民航客機(jī)的進(jìn)近著陸，給飛行安全帶來(lái)了安全隱患。在開展排查工作前，通遼機(jī)場(chǎng)和無(wú)線電管理處制定了詳細(xì)排查方案。排查工作從無(wú)委會(huì)的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)站開始實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確定干擾信號(hào)為不定時(shí)發(fā)射。后續(xù)通遼機(jī)場(chǎng)工作人員配合無(wú)委會(huì)繪制了受干擾航路下方投影區(qū)域圖，在排查過程中技術(shù)人員重點(diǎn)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)、小型加工廠開展排查，經(jīng)過一周的地毯式排查，確定干擾源是設(shè)置在開魯鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)的某養(yǎng)殖場(chǎng)的GPS 信號(hào)干擾器。最終，機(jī)場(chǎng)公安分局依法沒收了該GPS 信號(hào)干擾器，并對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行教育，詳細(xì)講解無(wú)線電干擾的危害。在通遼機(jī)場(chǎng)降落的所有航班GPS 信號(hào)恢復(fù)正常，影響航空飛行安全的隱患得以消除。

2.2 排查塔臺(tái)地空設(shè)備受到的干擾

在民航行業(yè)中塔臺(tái)地空通信系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)很有可能會(huì)受到短促雜音干擾，影響相關(guān)人員對(duì)民航飛行器實(shí)際運(yùn)行模式以及各項(xiàng)基礎(chǔ)因素接受的及時(shí)性和有效性。如果不能有效改善各項(xiàng)問題，就會(huì)導(dǎo)致塔臺(tái)地空通信系統(tǒng)在民航飛行器安全指導(dǎo)中作用效果下降，嚴(yán)重影響民航飛行器在實(shí)際航行過程中安全效果和穩(wěn)定內(nèi)涵。分析監(jiān)聽記錄，發(fā)現(xiàn)塔臺(tái)指揮對(duì)話與雜音內(nèi)容存在一定的相似性，因此展開比對(duì)試驗(yàn)，如果塔臺(tái)通信系統(tǒng)聽到雜音，接收器處于同一頻率上，并未形成干擾現(xiàn)象，連接其他接收器也未出現(xiàn)干擾問題。

在機(jī)場(chǎng)的外圍區(qū)域選擇制高點(diǎn)，在此處架設(shè)發(fā)射天線，連接信號(hào)發(fā)生器，發(fā)射出無(wú)線電信號(hào)。如果塔臺(tái)通信系統(tǒng)能夠維持正常運(yùn)行狀態(tài)，干擾音也會(huì)隨之變得明顯與清晰。通過功率計(jì)對(duì)塔臺(tái)原本的接收天線形成的駐波比進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)檢查天饋線是否出現(xiàn)影響傳輸質(zhì)量的問題，基本確定無(wú)線電系統(tǒng)具有的部分性能指標(biāo)比較差，主要是中頻抑制與接收選擇性等。因此在不對(duì)塔臺(tái)原本的工作頻率與接收設(shè)備進(jìn)行調(diào)整的前提下，需要對(duì)現(xiàn)有的高頻天線實(shí)施改裝，重新選擇安裝位置，同時(shí)添加性能穩(wěn)定的屏蔽線與饋線。塔臺(tái)對(duì)天饋線進(jìn)行更新后，雜音干擾問題得到解決。排查干擾源時(shí)，需要提升技術(shù)水平，有效應(yīng)用各類技術(shù)設(shè)備，同時(shí)對(duì)排查信息進(jìn)行記錄，以此來(lái)發(fā)揮其在后續(xù)排查工作中的參考作用，提升排查效率。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)民航地空通信系統(tǒng)以及導(dǎo)航系統(tǒng)存在的干擾現(xiàn)象進(jìn)行排查時(shí)，不僅要有效排查航路區(qū)域內(nèi)，同時(shí)還要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行排查與分析，充分發(fā)揮出頻譜儀的作用，運(yùn)用多種不同功能的接收機(jī)，測(cè)量并分析干擾頻率。不僅要形成技術(shù)保障，同時(shí)還要結(jié)合干擾問題與相關(guān)單位進(jìn)行協(xié)調(diào)，以此縮短干擾問題存在的時(shí)間，使塔臺(tái)通信與導(dǎo)航功能能夠快速恢復(fù)。