民航移動網(wǎng)格化無線電監(jiān)測應(yīng)用探討范文
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隨著無線電技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空無線電通信、導(dǎo)航、監(jiān)控等各個領(lǐng)域，保障地空通信、導(dǎo)航、雷達等無線電空管設(shè)備不受干擾，成為航空安全的重中之重。然而近年電磁環(huán)境日益復(fù)雜，無線電干擾頻發(fā)，對航空管理部門的無線電通信安全保障能力提出了新要求。所以，無論從解決短期機動監(jiān)測問題，還是從無線電管理工作長遠發(fā)展來看，建設(shè)新型監(jiān)測系統(tǒng)，都是保障民航通信導(dǎo)航業(yè)務(wù)符合民航發(fā)展需求的必要舉措。
當(dāng)前，民航管制扇區(qū)劃分越來越細。扇區(qū)數(shù)量不斷增加，地空通信頻點數(shù)量隨之增加，對電磁環(huán)境的要求也越來越高。然而，隨著工業(yè)化進程、通信技術(shù)迅速發(fā)展，新通信設(shè)施不斷出現(xiàn)，通信資源日益緊張，電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，給管制地空通信、飛行導(dǎo)航、監(jiān)視雷達等重要保障設(shè)施帶來嚴(yán)峻考驗。隨著航空無線通信受無線電干擾情況不斷增多，無線通信有效覆蓋范圍降低，影響了正常的管制指揮陸空通信，航空電磁環(huán)境紊亂無序，給民航飛行安全帶來了極大隱患。為確保華東民航無線電頻率正常使用，提升華東民航重要節(jié)點區(qū)域周邊無線電監(jiān)測技術(shù)能級，通過可移動小型監(jiān)測單元快速網(wǎng)格化布局、靈活移動組網(wǎng)體系架構(gòu)部署新一代移動網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)，可有效提高民航重要節(jié)點的無線電管控能力。特別是針對上海地區(qū)以外沒有固定站覆蓋的華東重要民航節(jié)點的監(jiān)控，以及對弱功率信號、突發(fā)干擾信號、同時多輻射源信號、短時發(fā)射信號的捕捉，更難截獲并跟蹤定位。在此形勢下，航空管理部門亟需建設(shè)新一代移動網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)，作為現(xiàn)有無線電監(jiān)測手段的補充和完善。
二、移動網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)測試
為了驗證移動網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)能夠滿足無線電監(jiān)控要求，為民航系統(tǒng)未來的無線電管理工作和民航網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)提供參考借鑒，民航華東空管局進行了移動網(wǎng)格化的現(xiàn)場應(yīng)用測試。現(xiàn)場測試覆蓋了上海虹橋機場禁區(qū)、虹橋商務(wù)區(qū)、北新涇街道等典型的民航機場和城市復(fù)雜環(huán)境區(qū)域。選用貝克GK415便攜電臺作為模擬信號源發(fā)射，調(diào)制方式為AM，發(fā)射123.5MHz頻點（5W，EIRP約37dbm）驗證利用TDOA（TimeDifferenceofArrival，雙曲線定位法）、AOA（AngleOfArrival，角度測量值定位法）、POA（PowerofArrival）等定位技術(shù)實現(xiàn)固定發(fā)射源定位、移動發(fā)射源趨勢定位。移動網(wǎng)格化系統(tǒng)以英國CRFS公司的射頻眼為接收單元進行測試，采用4G公眾移動通信方式進行組網(wǎng)。
三、固定信號源定位能力測試
在虹橋機場禁區(qū)內(nèi)部（均位于5個可用節(jié)點聯(lián)線區(qū)間內(nèi)）隨機選取5個測試點，在每個測試點使用發(fā)射源持續(xù)發(fā)射60秒用于測試，分別使用系統(tǒng)定位發(fā)射點和實際發(fā)射點GPS計算定位精度。根據(jù)現(xiàn)場勘察，測試共選定四個地點，安裝四個射頻眼節(jié)點，位置分別在虹橋機場周邊的飛行控制區(qū)外。
四、移動信號趨勢定位測試
首先，在虹橋機場禁區(qū)內(nèi)部（均位于5個可用節(jié)點聯(lián)線區(qū)間內(nèi)），使用發(fā)射源在移動車輛上連續(xù)發(fā)射2分鐘，采用分布式網(wǎng)格化系統(tǒng)進行趨勢定位的應(yīng)用。其次，在虹橋機場禁區(qū)外部（均位于5個可用節(jié)點聯(lián)線區(qū)間外），使用發(fā)射源在移動車輛上連續(xù)發(fā)射2分鐘，采用分布式網(wǎng)格化系統(tǒng)進行趨勢定位的應(yīng)用。
五、現(xiàn)場測試分析
快速部署方面，從下達正式測試開始，每個測試點的系統(tǒng)安裝和撤離均控制在30分鐘以內(nèi)，達到了快速部署的目的。性能測試方面，系統(tǒng)可以有效地對網(wǎng)格區(qū)域中的固定信號源進行定位，并對移動信號源趨勢進行分析，但根據(jù)不同信號特征，需采用不同定位分析方式，即網(wǎng)格化節(jié)點應(yīng)支持多種跟蹤定位方式，下表列出了POA、TDOA的適用場景。
從測試過程看，監(jiān)測點部署位置對測試結(jié)果具有重大影響。因此，在監(jiān)測節(jié)點數(shù)量有限的情況下，應(yīng)不斷調(diào)整移動網(wǎng)格化的監(jiān)測節(jié)點位置，來獲得理想效果，以適應(yīng)不同要求的工作任務(wù)。從測試結(jié)果看，內(nèi)場（節(jié)點聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測范圍內(nèi)）移動趨勢定位測試是內(nèi)場固定定位效果的一次加碼升級考驗。而從外場（節(jié)點聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測范圍外）移動信號趨勢定位測試結(jié)果看，難度遠大于前期調(diào)研和設(shè)計測試方案所料想的。這主要因為對于網(wǎng)格化區(qū)域外的信號，距離較遠的監(jiān)測節(jié)點接收到的信號強度較弱，沒有參與或沒有有效參與系統(tǒng)定位計算，因此得到的結(jié)果不甚理想。綜上，監(jiān)測接收單元的靈敏度，是影響整個系統(tǒng)區(qū)域覆蓋能力的重要指標(biāo)。
作者：閆淑琴
