ADS-B系统的工作原理和技术简介
第一章： ADS-B系统的工作原理和技术简介
ADS-B 的定义：
　　ADS-B是广播式自动相关监视的英文缩写，它主要实施空对空监视，一般情况下，只需机载电子设备(GPS接收机、数据链收发机及其天线、驾驶舱冲突信息显示器CDTI)，不需要任何地面辅助设备即可完成相关功能，装备了ADS-B的飞机可通过数据链广播其自身的精确位置和其它数据(如速度、高度及飞机是否转弯、爬升或下降等)。ADS-B接收机与空管系统、其它飞机的机载ADS-B结合起来，在空地都能提供精确、实时的冲突信息。ADS-B是一种全新科技，它将当今中的三大要素通信、导航、监视重新定义。
　　Automatic——自动，“全天候运行”，无需职守。
　　Dependent——相关，它只需要于依赖精确地全球卫星导航定位数据。
　　Surveillance——监视，监视（获得）飞机位置、高度、速度、航向、识别号和其它信息。
　　Broadcast——广播，无需应答，飞机之间或与地面站互相广播各自的数据信息。
　　ADS-B系统由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。机载ADS-B通信设备广播式发出来自机载信息处理单元收集到的导航信息，接收其他飞机和地面的广播信息后经过处理送给机舱综合信息显示器。机舱综合信息显示器根据收集的其他飞机和地面的ADS-B信息、机载雷达信息、导航信息后给提供飞机周围的态势信息和其他附加信息(如：冲突告警信息，避碰策略，气象信息)。
ADS-B系统是一个集通信与监视于一体的信息系统，由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成。ADS-B的主要信息是飞机的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其它可能附加信息(冲突告警信息，飞行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。此外，还可能包括一些别的附加信息，如航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等。这些信息可以由以下航空电子设备得到：
(1)全球卫星导航系统(GNSS);
(2)惯性导航系统(INS);
(3)惯性参考系统(IRS);
(4)飞行管理器；
(5)其它机载传感器。
ADS-B的信息传输通道以ADS-B报文形式，通过空-空、空-地数据链广播式传播。ADS-B的信息处理与显示主要包括位置信息和其它附加信息的提取、处理及有效算法，并且形成清晰、直观的背景地图和航迹、交通态势分布、参数窗口以及报文窗口等，最后以伪雷达画面实时地提供给用户。
ADS-B技术是新航行系统中非常重要的通信和监视技术，把冲突探测、冲突避免、冲突解决、ATC监视和ATC一致性监视以及机舱综合信息显示有机的结合起来，为新航行系统增强和扩展了非常丰富的功能，同时也带来了潜在的经济效益和社会效益。
ADS-B 技术应用
　　ADS-B技术用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区为提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务;在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量；多点ADS-B地面设备联网，可作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务;利用ADS-B技术还在较大的区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理；利用ADS-B的上行数据广播，还能为运行中的航空器提供各类情报服务。ADS-B技术在空管上的应用，预示着传统的空中交通监视技术即将发生重大变革。
　　ADS-B技术用于加强空-空协同，能提高飞行中航空器之间的相互监视能力。与应答式机载避撞系统(ACAS/TCAS)相比，ADS-B的位置报告是自发广播式的，航空器之间无须发出问询即可接收和处理渐近航空器的位置报告，因此能有效提高航空器间的协同能力，增强机载避撞系统TCAS的性能，实现航空器运行中即能保持最小安全间隔又能避免和解决冲突的空-空协同目的。ADS-B系统的这一能力，使保持飞行安全间隔的责任更多地向空中转移，这是实现“自由飞行”不可或缺的技术基础。
ADS-B技术能够真正实现飞行信息共享。空中交通管理活动中所截获的航迹信息，不仅对于本区域实施空管是必需的，对于跨越飞行情报区(特别是不同空管体制的情报区)边界的飞行实施“无缝隙”管制，对于提高运行管理效率，都是十分宝贵的资源。但由于传统的雷达监视技术的远程截获能力差、原始信息格式纷杂、信息处理成本高，且不易实现指定航迹的筛选，难以实现信息共享。遵循“空地一体化”和“全球可互用”的指导原则发展起来的ADS-B技术，为航迹信息共享提供了现实可行性。
ADS技术的应用方面，从1998年，中国民用航空为了探索新航行系统发展之路，促进西部地区发展，在组织新航行系统发展规划指导下，抓住中国西部地区开辟欧亚新航路的战略机遇，启动了第一条基于ADS技术的新航行系统航路(L888航路)建设。L888航路装备了FANS
1/A定义的ADS-C监视工作站，并在北京建立了网管数据中心。2000年，新系统完成了评估和测试并投入运行。2004年，北京、上海、广州三大区域管制中心相继建成。为三大区管中心配套的空管自动化系统都具备了ADS航迹处理能力。经验证，新系统可以处理和显示基于ACARS数据的自动相关监视航迹，也可以实施“航管员/飞行员数据链通信”(CPDLC)。这标志了中国航空的主要空管设施已经具备了ADS监视能力。随着我国航空公司机队规模扩大和机型的更新，近年来许多航空器都选装了适合新航行系统的机载电子设备，具备了地空双向能力。
中国航空在发展新航行系统和改进空中交通监视技术方面开展了建设性的活动，取得了一些成果，但总体上没有突破ADS-C的技术框架。因此，对解决空管的突出问题，改善安全与效率，效果并不明显。ADS-B技术的逐步成熟，将为我们寻求新的突破提供了机会。当今ADS-B技术发展已经进入实用阶段，而我国仍在ADS的概念阶段徘徊不前。当别人寻求以成本更低、效率更高、用途更广的新航行监视技术取代雷达技术时，我们还在加紧部署雷达网络。过去十年，航空空管在发展主义的旗帜下实现了规模的扩张，但是，发展质量不容乐观。一个重要的事实是极具说服力的：澳大利亚全境部署的雷达数量大致与上海飞行情报区可用的雷达资源相当。澳大利亚同行的优势，很大程度上得益于ADS-B技术的超前规划和大胆应用。相比之下，我们在ADS-B的实用技术研究、机载设备配备、地面系统建设、飞行和管制人员的操作技能培训等多方面，都还缺乏现实可行的规划安排。
技术体制问题
在ADS-C的技术体制内，ADS的航迹报告是有条件选择发送的。ADS-B与ADS-C之间除合约和通信协议的管理控制方式不同外，目标下传的位置、姿态和航行信息的内容基本一致。机载ADS报告系统对报告信息的要素选项、重复报告周期、发送选址都是可以预设的。飞机在收到地面发送的上行申请电文后发送ADS下行电文，将用户约定的报告内容通过空/地数据链和地面传输网络送达用户端。因此，ADS信息的使用是契约制的。也就是说，空管或航空公司签派等地面用户要想获得所需的ADS报告，必须逐架飞机、逐条航路(或航段)约定报告信息，同时还必须与经营空-地、地-地数据链传输业务的运营商定制信息传输服务。用户约定的飞行航迹越多、信息要素越多、重复报告周期越短，支付的信息服务费就越高，而且按照SITA格式电报计量的通信费用特别昂贵。在这样的技术体制下(附加了“第三方服务”成本)，虽然在低密度航路上，基于ADS监视技术的空中交通服务和航空公司运行管理都能够实现，但高额的运行成本却让空管和航空公司等用户望而却步，航空器已配置的先进机载设备、配套建设的空-空数据链、地-空数据链和地面用户设备也只能束之高阁。
技术兼容问题
首先是双向通信制式的差异。ADS-B的通信制式是广播式双向通信，而我国用来进行航迹跟踪和管制数据通信的地空数据链，采用美国ARINC公司的AEEC618/AEEC622协议方式，属应答式双向通信。此通信制式的数据刷新率受应答协议制约，其同步性和实时性都不能满足高密度飞行管制服务需求，无法与ADS-B技术兼容。
其次是数据链容量的差异。ADS-B所使用的数据链应能满足高密度飞行监视的要求，因此对数据长度和通信速率都有很高的要求。国际航空组织推荐的全球可互用的ADS-B的广播数据链-1090MHzS模式扩展电文数据链(1090ES)，最大下行数据长度达到112位，最大数据率达到1兆比特/秒。而我国现用的RGS地-空数据链，最大下行数据长度为32位，最大数据率仅2400比特/秒，显然不能与ADS-B广播电文兼容。
再则是传输技术上的差距。ADS-B广播电文是面向比特的数据串，下行数据到达地面后，必须透明地传输至航空管制或航空运行签派等地面用户端。而现有系统中，通过RGS或卫星截获的下行数据，须转换为面向字符的SITA报文格式，经低速的自动转报网传输到用户端。这种信息传输方式的低效率以及传输时延不确定性，不能适应高密度飞行监视。
解决现有系统与ADS-B技术兼容问题，关键是选择新的空-空、地-空数据链系统。数据链是ADS-B技术重要的组成部分，当前，许多国家和组织出于不同的开发意图，开发出了多种多样的数据链，从中选择适合我国实际的数据链类型，是确定机载设备性能和发展地面设施的前提。各国对ADS-B数据链的选择各持己见，但主流意见基本倾向于以下三种：
(1)数据链模式4(VDLMode4)--欧洲较流行;其核心技术为SOTDMA协议，不足是现在VHF频段资源紧张。
(2)万能电台数据链(UAT)--美国较流行，多用于飞机；采用二进制连续相移键控CP-FSK，不足是和DME地面设备的互相干扰严重。&
(3)1090MHzS模式扩展电文数据链(1090ES)--推荐;采用选择性询问、双向数据通信，不足是已出现频谱过度使用的危机。
国际航空组织一直在努力倡导使各成员国能够执行一个统一的数据链标准，从而提高数据链设备在全球范围的通用性。如果空中的每架飞机都执行同一个数据链标准，通过
ADS-B系统，每个飞行员都能看到其周围一定范围内所有航空器的位置和动态。这将显著提高飞行员对其周围飞行态势的感知度，从而可以在保证飞行安全的前提下，进一步缩小飞机间的安全间隔，优化飞行路线，提高空域资源的利用率。
欧洲是"广播式自动相关监视"（ADS-B）技术的策源地。世界上第一次机载"飞行情报舱显器"（CDTI）与ADS-B技术的联合演示，就是1991年2月瑞典民航局在首都Bromma机场进行的。但是在欧洲，ADS-B技术的应用似乎更艰难些。相比美国和澳大利亚，欧洲各国要统一推广某种技术标准，难度大得多了。好在本世纪初，欧洲一体化进程大大推进了新航行技术在欧洲的应用。2004年5月，欧洲空管（EUROCONTROL）发布了欧洲实施新航行技术的政策，制定了一个"欧洲民航委员会通过新通信和监视技术应用推进空管一体化。
CASCADE计划与ADS-B技术
CASCADE-简称"欧洲一体化空管计划"有两大技术内核：ADS-B和ink2000+。
Link2000+是基于甚高频数据链模式2（VDL2）技术的地空数据链，主要用来为飞行员和管制员提供非话音的数据链通信（CPDLC）服务。
在ADS-B技术将在应用方面，CASCADE描述了如下多方面应用和服务内容：
&&& （1）无雷达区域的应用（ADS-B& NRA）：
&&&& 用于增强无雷达区（远离陆地的海上平台、海岛等区域）的航行监视能力，并提供容量、安全和效率类似雷达监视的引导服务。部分面临淘汰的老旧雷达，出于成本效益的考虑也建议采用ADS-B NRA 方式实施更新改造。
　　（2）雷达区域应用（ADS-B RAD）：
　　在雷达监视（包括有ADS-B 补充监视）区域，用于改进A、B、C、D、E类空域的航路、终端区以及各个飞行阶段的空中交通管理能力。并逐步由ADS-B地面设备更替航管二次雷达，优化和降低地面监视系统的投入成本。
　　（3）机场场面监视应用（ADS-B APT）&
　　在管制机场，ADS-B的应用可为场面监视系统提供飞机和车辆等目标物的活动信息。ADS-B可自成系统，与在用场监雷达（或ASDE-3系统）组合成互补的联合场监系统。也可以集成在"先进的场面活动目标引导和控制系统"（A-SMGCS Level 1）或场面探测设备（ASDE-X)概念的场监系统中。
　　（4）地面交通状况知晓（ATSA SURF）
　　帮助机组掌握滑行、跑道运行中的相关信息。例如在驶入滑行道口、进入活动的跑道前、起飞前等，机组可利用CDTI，观察周围活动物体的动态，避免冲突。
　　（5）空中交通状况知晓（ATSA AIRB ）
　　在飞行过程中，使机组能通过CDTI掌握邻近航空器的位置，提高避撞主动性，增强TCAS性能。
　　（6）进近目视增强（ATSA& VSA ）
　　在目视进近、间隔较小情况下，使机组通过CDTI 掌握其它进近航空器的位置和速度，以保持最佳安全间隔。
　　（7）机载数据采集（ADS-B ADD）
　　采集航空器系统运行中生成的额外数据信息，利用ADS自发广播发给地面。主要为航空营运人或维修人员提供监控信息。
　　二.实施进程
　　使早期较成熟的技术较早投入应用和服务，CASCADE计划在实施上划分了两个流程：
　　第一流程，2004年启动，2008年实施。
　　第一流程主要致力于ADS-B技术的早期应用。重点增强无雷达（ADS-B NRA）或雷达监视手段不完备（ADS-B RDA）地区的地－空监视服务，改善机场场面监视服务（ADS-B APT）。在更新空管设施的同时获得ADS-B技术的低成本效益。在第一流程中，机载ADS-B设备只发不收，因此又称"ADS-B&OUT"技术。
　　第二流程，2006年启动，2010年实施。
　　第二流程将改进ADS-B的应用软件，重点开发"机上状况知晓"（ATSA SURDF、ATSA AIRB、ATSA VSA）功能，更多地开发和利用机载运行数据（ADS-B ADD）。在此流程中，机载ADS-B系统不但要发送自身的航迹信息和运行数据，还必须有能力接收和处理邻近飞机发出的航迹信息，因此又称为"ADS-B IN"技术。
　　目前，CASCADE项目分别设立了运行专业组、认证专业组、计划编制专业组三个专门机构，协调全欧统一的技术标准、技术认证和实施计划，有力地推进着ADS-B技术在欧洲的应用。在ADS-B "OUT"技术发展方面，欧洲已拟定了ADS-B技术系统的底层结构，并且开始生产符合底层结构标准的设备。这些设备不但在澳大利亚投入使用，而且也在欧洲各地安装。到2006年4月，欧洲已经安装了24个ADS-B地面站，以支持无雷达和雷达管制区域的ADS-B应用仿真测试。部分欧洲国家的航空公司机队已经选装了符合国际民航组织《附件十》第77项修正案的机载ADS-B设备，并且通过了适航认证。为了迎接未来ADS-B技术全球发展的挑战，欧洲的飞机制造商已经开始开发具有飞机自主监视能力的ADS-B "IN"机载设备（收/发电台和显示器）。
　　三. 欧洲ADS-B发展思路分析
　　1．统一在"一个天空"的旗帜下
　　在疆土分制的欧洲，要推进统一标准ATM，难度是可想而知的。即使这样，欧洲人也没有各行其是、无序开发。在"一个天空"旗帜下，欧洲空管空前地统一。
　　在发展规划方面，欧洲民航组织设立了"欧洲一个天空空管研究"（SESAR）项目，研究和制定了欧洲民航34各成员国共同协调执行的一体化欧洲空管系统。&
　　在计划执行方面，由CASCADE项目的三个权威专业组统一制定全欧的实施技术标准，统一进行全欧的底层结构系统认证，统一指导全欧ADS-B过渡计划的协调实施。并且在奥地利、德国、法国、西班牙、地中海地区、爱尔兰、葡萄牙、瑞典和英国分别设立了9个"监视技术第一软件包的合作确认"（CRISTAL）机构，保证ADS-B（附带交通情报广播功能－TIS-B）在欧洲大陆的实验和确认工作整体推进。真正做到了标准统一、开发有序，管理高效，稳步推进。
　　2．应用目标现实而明确.
　　欧洲空管是一个代表股东利益的代理管理组织，它的体制决定了其投资目标的现实性。在ADS-B技术开发和应用方面，欧洲空管首先考虑的不是越洋远程航路的监视，而是紧密结合欧洲大陆的空管需求，以改进陆地区域、高密度飞行的空中交通监视为基本目标。海岛和近海，不便安装或空中交通不值得配置雷达的无雷达区域，用ADS-B作为主要监视手段；雷达覆盖不完善的区域，ADS-B作为补充监视手段；雷达覆盖区域，ADS-B作为技术升级手段；在机场运行区域，ADS-B作为场面辅助监视手段。这是欧洲空的ADS-B近期应用目标。
　　下一步，欧洲空管主要开发ADS-B"IN"的应用。解决的问题主要是：
　　增强高密度飞行空域，飞机间的相互监视；
　　增强飞行（滑行）过程对地面情况的监视能力；
　　增强地面对机舱和飞机运行状况的监视能力。
　　从欧洲空管的发展目标可以清楚地发现，雷达监视技术将逐步被ADS-B技术取代，不仅是因为雷达设施投资大、管理成本高，而且由于雷达技术已无法胜任下一代空管系统的监视需求。
　　3．自主的技术应用路线
　　欧洲的ADS-B应用路线，既不同于美国，也明显区别于澳大利亚。
　　欧洲不具备美国高度集中的"国家空域系统"（NAS）优势，1998年以来，统一后的欧洲空管才开始修补"一个天空"下的管制缝隙。ADS-B技术&对欧洲空管来说，可谓天赐良机。当美国在"通用访问电台"（UAT）上开发ADS-B技术，谋求改进通用航空机队的自主监视和情报截获能力时，欧洲空管却把ADS-B技术应用的重点聚焦在增强高密度飞行区域空中交通管理系统的整体监视能力方面。在这一点上，欧洲空管与澳大利亚民航服务局不谋而合。但是相比澳人，欧洲人对ADS-B技术的应用更细腻，更系统，更有远见。澳洲人技术应用路线是"拿来主义"，无论地面还是机载设备，技术上对外依赖性较强，而且比较多地关注于眼前的受益。欧洲人则更注重ADS-B技术的全面运用。从他们对底层结构的设计、技术体制和产品标准的制定和认证、未来"自由飞行"环境的技术准备（空对空、空对地监视技术）等方面的考虑，都明显高澳人一筹。
　　4．数据链选择
　　ADS-B技术应用的一个重要前提是地空间数据传输载体的选择。由于欧洲空管的CASCADE项目的目标是：通过新通信和监视技术应用推进欧洲空管一体化，因此，CASCADE在地空数据链的选择上是监视与通信并重的。
　　在监视方面，首选国际民航组织《附件十》第77项修正案建议的"1090 兆赫S模式扩展型自发报文"（1090 ES）数据链。由于不考虑天气图一类的图像信息传输，1090 ES数据链可以满足CASCADE定义的所有ADS-B应用项目的数据传输要求（包括第二流程的应用要求）。
　　在通信方面，CASCADE有机地融合了Link 2000+地空通信数据链。Link 2000+数据链是欧洲空管开发的基于国际民航组织"航空电信网/甚高频数据链模式2"（ATN/VDL 2）的地空通信数据链。利用Link 2000+数据链，管制人员可以向机组发送放行许可类短指令。某些常规的、重复性的指令，甚至无需管制员干预，自动生成和发送（如通信信道转换、新配二次代码等）；机组可以通过数据链访问地面的OTIS数据库，获取所需的机场情报通播（ATIS）、机场气象（METAR）、航行/雪情通告（NOTAM/SNONTAM）等地面运行环境数据。利用Link 2000+数据链，还可以进行话音信道的话筒键检查，防止甚高频话筒键卡死造成话音信道阻塞，等等。
　　在美国，FAA同时选用1090 ES数据链和UAT数据链来支持ADS-B应用。不过美国的两种数据链分别用来装备不同机队，通用航空机队使用UAT数据链，商用运输机队主要使用1090 ES数据链。&
　　与美国不同，欧洲空管的两种数据链都用于商用运输机，分别用来承载不同的业务数据。1090 ES数据链承载监视（Surveillance）数据，Link 2000+数据链承载通信（Communication）数据。两种数据链并行应用，可以满足较长时期地空数据通信的需求。机载方面，Link&2000+数据链是通过数/话兼容的甚高频通信信道传输的，对于符合FANS1/A标准配置的飞机来说，硬件改动很少，技术上易于实现。
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j - Interference Location 编者按: 二次雷达也叫空管雷达信标系统,是民航空中交通管制系统的重要组成部分。2009年5月以来, 太原武宿机场二次雷达多次受到不明无线电干扰,给空中交通管制带来严重的威胁。经过山西省无线电监测站和晋中市管理处认真细致的排查,最终确认这是一起由G S M1 800基站系统的杂散泄露引起的干扰。据调查,近年来在全国范围内,二次雷达被干扰事件时有发生,而公众移动通信基站对二次雷达的干扰尚不多见。本文对公众移动通信基站信号干扰二次雷达的成因、干扰类型的确定、干扰排查方法等进行了总结和研究分析,为今后排查同类干扰提供了经验。一起公众移动通信基'J -￣L1一a号干扰民航二次雷达的案例分析 0 引言■山西省无委 高云畅洪涛聂宏斌刘若钧毛黎明李小平杜涛 2009年5月以来.太原武宿国际机场在飞机从晋中市榆次区和太原市区方向降落过程中 机场进近主用 ATC设备引进移动雷达信号(二次雷达)多次出现目标丢失的情况。干扰严重时,每日会有近 20架次的航班出现丢点情况。起初,民航空管中心认为(来源：淘豆网[/p-5527581.html])是原雷达系统覆盖范围不足造成的 但先后更换两部备用雷达后 丢点现象依然存在。因此 民航方面认为目标丢失并非因雷达覆盖盲区造成,而是有外部的无线电干扰致使机载雷达失灵。中国民航华北管理局无线电管理委员会山西分会向山西省无线电管理委员会办公室递交了干扰申诉. 请求予以排查。 1干扰现象我们通过对《近期无线电干扰的报告》、 《太原武宿机场本场落地飞机丢点统计表》 太原武宿机场近期二次雷达目标丢失记录 等相关资料进行分析后.发现此次干扰具有以下几个特点(1)太原市目标丢失现象主要发生在距机场o~ 6公里处、方位 31 o。、1 000~1 500米上空;晋中市榆次区目标丢失现象主要发生在距机场0~1 0公里处、方位1 3 O。、米上空。这两个干扰区域方向相反,均在机场跑道的延长线上方 正好是飞机起飞后或降落前1至2分钟的时间内。(2)受干扰范围较大.目标丢失的区域跨越南北近 20km (3)机场方面使用Y BT250现场发信机测试仪测试 未测得任何干扰信号,雷达工作频段电磁环境良好(来源：淘豆网[/p-5527581.html]),通过更换新的雷达设备.也没有解决目标丢失问题。(4)经过对大量起降航班数据分析, 目标丢失的机型、航班号、发生目标丢失的时间无规律可循 任何时间降落机场的任何航班都有可能出现该现象,干扰出现具有随机性。(5)干扰发生在 1 000米上空,干扰持续时间短中闻无线电2o09'F￣1t
67 干扰查处 Interference Location 暂、出现时间不规律 地面监测难度较大。 2干扰种类通常,我们认为雷达系统发射功率大、占用频带宽、连续工作时间长,其工作频率不易受到外界干扰。但是,现有的二次雷达系统,也叫做空管雷达信标系统(ATCRBS
Air Traffic Control Radar Beacon System) 由地面雷达向空中发射脉;中信号,航空器上的应答机接收后作出回答 地面接收到回答信号并在屏幕上显示出飞行器的相关信息。由于这种雷达系统采用“全呼叫”方式同频工作.因此有可能产生各种干扰,并对雷达系统的性能造成严重影响。这些干扰主要有: (1)混扰。当询问天线波束内有(来源：淘豆网[/p-5527581.html])两个或两个以上的目标时,询问机可以收到询问天线波束内的所有应答机的回答信号。由于回答信号有一定的持续时间,所以当两个目标接近时 询问机收到的信号会相互交错、重叠,妨碍正确译码 造成干扰,故称混扰。(2)窜扰。当两部以上的询问机相继对空中的多部应答机进行询问时.应答机对每个询问信号均会产生回答。因此.每个询问机接收到的应答信号中 除应答机对本机的回答信号外 还有该应答机对另一部询问机的回答信号,后者对本询问机实际上是一种干扰,且不可能与本询问信号同步,故称窜扰。(3) 占据。在应答机接收一询问信号至发送完回答信号的一段时间内 该应答机不可能响应其他的询问,即应答机被占据了。(4)旁瓣干扰。天线旁瓣的无线电信号(包括因询问而造成的应答信号 J引入询问机而造成的干扰。 3干扰分析(1)确定干扰排查步骤通过对二次雷达受干扰情况的初步分析,山西省无线电监测站和晋中市管理处研究制订了干扰排查工作方案: ①首先通过分析干扰现象、了解二次雷达受干扰的机理,作出干扰的可能性判断(如:系统内部干扰或外 68 中围(来源：淘豆网[/p-5527581.html])无线电20o9q:￣1 1 部干扰、可能的干扰源类型等), ②重点对干扰区域内用于无线视频监控、数据传输等设备的无线电频率进行监测,并对干扰区域内的微波台站进行监测③走访电力、银行、交通、气象、市政、新闻等重点设台单位或部门.了解近期是否有新的无线电发射设备投入使用或老、旧发射设备调试。(2)确定干扰类在上述二次雷达干扰的四种主要方式中,我们首先排除了 混扰”的可能。原因是全国民航部门使用同样的雷达系统 太原武宿国际机场的起、降航班数在全国居中等偏下水平.既然北京.上海和广东等地机场的二次雷达尚未因“繁忙”而造成“混扰”,那太原机场的雷达就更不可能了。其次,我们认为 窜扰”也不是造成太原武宿机场二次雷达干扰的原因 理由是 远处、高处的飞机均没有发生过目标丢失现象,排除了有其他询问信号进行应答的可能。全省雷达设备中只有某航校有一部频率为XXXxMHz的雷达,且在工作时间上和干扰区域上与太原武宿国际机场所受干扰没有相关性.排除了太原武宿国际机场的干扰是由其他雷达设备造成的 窜扰 。最后,
“旁瓣(来源：淘豆网[/p-5527581.html])干扰”也不可能发生在地面雷达上。原因是:第一 地面雷达站在同一时刻没有丢失远处的目标而只丢失近处的目标 第二.目标丢失发生在飞机起飞后或降落前的 1至2分钟之间,说明飞机距机场的飞行时间小于1分钟的时间段内并不发生目标丢失现象。考虑到这两点原因,我们也排除了“旁瓣干扰 的可能。综合对干扰现象和干扰机理的分析.我们发现机场的二次雷达自发生目标丢失现象以来 从未丢失过远处的飞行器目标。这就说明雷达系统的应答频率未受到干扰,且地面雷达不存在故障。由此我们初步断定:雷达的应答频率没有受到干扰,受干扰的应该是机载应答机的接收频率。即太原武宿国际机场二次雷达系统的询问频率在机场周边受到系统外部的无线电干扰 应答机在接近地面时被”占据”,无法响应机场雷达的询问,造成目标丢失现象。由于干扰范围的南北跨度近20km,干扰源应该有如下几种可能:①同频的无线电发射设备在机场附近开机工作:②大功率发射台(站)产生的杂散或互调信号落入二次雷达工作频带:③覆盖全市的通信或传输网络产生的杂散辐射或互调信号落入二次雷达工作频(来源：淘豆网[/p-5527581.html])带。我们通过在机场周边监测发现,机载应答机的接收频率频段电磁环境良好.未发现任何干扰信号。但向空管中心了解得知 测试当日的目标丢失现象还在陆续发生。由此我们认为:此干扰可能并非由大功率台站的同频或杂散辐射信号造成,而是由多站址覆盖、布局范围广的无线电通信网造成。由于监测车在机场周边没有测得干扰信号.且目标丢失现象也非必然发生 这进一步证实了我们对干扰可能性的判断干扰信号既有一定的覆盖面,强度又不会过大。与此同时,我们还走访了太原和晋中市榆次区的重点设台单位.对部分无线视频监控、数据传输、微波等设备进行了实地监测,进一步缩小了排查范围。 4干扰机理由于干扰源是多站址覆盖、布局范围广的通信网络 我们首先联想到公众移动通信基站。但基站与二次雷达工作频率之差有数十兆至数百兆之多,如果是基站造成了二次雷达干扰.最有可能的是基站间的信号互调。由于历史原因,中国联通GSM基站与cDMA基站共址建设(CDMA网络现属中国电信)
具备互调产生的条件。根据我国的频率划分规定:联通GSM基站下行频率范围:954M(来源：淘豆网[/p-5527581.html])Hz~960MHz:电信CDMA基站下行频率范围:870MHz~880MHz。根据三阶一型互调公式 f。=2f 一f ,可计算出联通 GSM与电信CDMA--阶互调产物的频率范围为1028MHz~ 1 050MH z,恰好落人民航二次雷达工作频段内。我们又进行了如下理论计算分析民航接收机的三阶截断点 IP3=2OdBm=l 27dB“V, 能够引起民航接收机干扰的信号电平 UIMP≥ 5dB“V. UfMS=1/3 (UIMP+2IP3)=86dB u V Interference Location 即:能够引起民航接收机产生接收互调干扰的基站信号.到达民航接收机的电平值需大于86dB p-V。通常, 基站天线发射的最大场强值小于-30dBm=Y7dB“V。当基站到飞机的距离为500米时.L=32.45+201gd+201gf &60dB 基站信号到达民航接收机的电平值小于20dB
V。这说明即使有互调频率关系存在,但由于基站发射功率较小 飞机距离基站相对也较远,其到达民航接收机前端的(来源：淘豆网[/p-5527581.html])电场强度不足以引起接收互调.因此,我们排除了基站共址互调对民航接收机产生干扰的可能性。为证实共址基站对机载应答机的接收频率的影响, 监测人员在榆次区工业园附近选择一座CDMA与GSM的共址基站进行了监测。经监测,发现二次雷达的询问频段偶尔会出现背景全段抬高的现象。既然理论分析在现有情况下,基站的互调信号不足以造成二次雷达应答机的接收干扰.那么这个信号是不是基站的互调产物?这是造成应答机干扰的直接原因吗7 当我们对该基站进行关机比对后发现,这一干扰信号并非互调信号,而是联通GSM1 800基站的杂散辐射信号。那么.这个杂散辐射信号是怎样造成了二次雷达询问频率的干扰呢 7 通过理论分析: 距离 GSM1 800基站 1 km处测得的干扰信号电平为-80dBm . V=P+107=一80+107=27dB
V K=-29 77一G+20l g f=一29 77—50+201 g1 030=一 79 7+20×3.01=-1 9.77dB. E=K+V+L=一1 9 77+27+2=9 2(来源：淘豆网[/p-5527581.html])3dB
V/m。(V:频谱仪读数:K:天线系数 E:空间场强) 由以上计算可知.G SM1 800基站杂散辐射到达民航接收机的干扰电平为1OdB
V左右,能够对民航二次雷达接收机形成干扰。 5干扰排查为进一步证实干扰原因.我们在飞机起降区域选择了一座联通、电信、移动的共址基站 该基站位于山西财经大学校园内.周边地形开阔、建筑物密度较中国无线电20o9年第¨期 69 干扰查处 I nterference Location 小 恰好在机场31 0。方向约5公里处,可看到有多架飞机从上空经过。随后,监测人员要求运营商开关基站并在基站天线下方和 1 km外的开阔地对机载应答机的接收频率的频谱进行监测比对(抛物面天线:F=2GH Z~ 8GHz、G-2OdB
F= 1GHz一 4GHz、 G=3OdB:测量仪器:Ag__ent E4407B、HP 8593E),当运营商对所属的cDMA、GSMgo0、GSM1 800基站逐个关闭并逐个开启后.我们发现机载应答机的接收频段电磁环境(来源：淘豆网[/p-5527581.html])的变化确实与基站的互调信号无明显关系,主要是由联通 GSM1 800基站的杂散发射引起。在场的联通公司技术人员在反复进行试验后 确认了GSM1800基站存在杂散辐射信号。随后,我们又在太原和晋中市区飞机下降区域进行了监测 确定GSM1 800 基站的杂散辐射具有普遍性。经过与联通公司协商,根据杂散辐射的轻重程度,对航线下方的GSM1 800基站分别采取了降低功率或关闭措施。同时,我们要求民航方面密切关注二次雷达受干扰情况的变化。三天后,机场方面传真反映“近两日观察 太原机场西北方向雷达目标丢失现象与前期比较有较大改善。”随后,我们要求联通公司对武宿机场周边 10公里范围内的GSM1 800基站进行重点检查。对存在杂散辐射、发射功率超标的基站采取技术措施,消除干扰隐患 确保飞行安全。待联通公司对相关基站调整后,山西省无线电监测站、晋中市管理处又组织技术人员对民航周边机载应答机的接收频段的电磁环境进行了监测 GsM1 800基站的杂散信号消失,电磁环境恢复正常,机场二次雷达干扰彻底消除。至此,持续数月的民航二次雷达干扰问题得以解决。 6几点思考(1)加强机场净空区电磁环境的保护近年来 随着太原市和晋中市同城化的发展,原本处于太原、晋中两市交界处的机场逐步被城市包围并成为“大太原”的几何中心.机场净空的保护与城乡建设发展的矛盾日益突出。为此,有必要根据国家无线电管理的有关规定和标准在净空区的基础上为太原武宿国际机场确定 航空电磁环境保护区 ,并从如下几个 70 中无线电2㈣9年第1l期方面加强对保护区的管理 (1)确定各类无线电台站与机场的保护距离,对申请在保护区域内设立无线电台(站)的 坚持“非必须,不审批 原则 (2)建立保护区台站数据库.完善保护区内台站的技术资料和地理信息等,加强对区域内台站的证照管理和设备检测工作.
(3)定期对保护区内电磁环境进行监测.及时发现无线电干扰隐患和非法设台行为。力争通过开展专项保护活动,确保机场的飞行安全和各项无线电业务的畅通,做到防患于未然;
(4)对未经审批,擅自在航空电磁环境保护区内设置无线电台站的行为.依照无线电管理的法律法规和 民用机场管理条例》相关规定予以严肃处理。(2)机场选址要有综合长远的考虑《太原市城市总体规划()》中指出: 武宿国际机场与太原和榆次城市建设之间的矛盾日益突出”,并”规划对武宿国际机场进行搬迁 。机场建设是百年大计,在满足技术条件的情况下 机场的选址应综合考虑城市中、长期及远景发展规划 合理布局既可避免频繁搬迁造成的投资浪费,也能从根本上保证机场电磁环境的质量。(3)加强新建无线电台站的前期电磁兼容分析和技术论证_[作对在全省范围内兴建的大型工程项目、机场建设和大功率广播电视发射台、微波站、雷达站、卫星地球站、大型通信网络及其他有可能在重点业务、重要台站之间造成影响的无线电台站,必须在电磁兼容分析和多方论证的基础上审批。如需在机场电磁环境保护区内设置无线电台站,必须做到:
(1)审批前须进行电磁兼容分析论证工作,并以书面方式提出可能存在的干扰隐患 (2)设台单位须征得机场管理部门的书面许可: (3)保护区内新建无线电台站在投入使用前必须经过无线电管理部门的技术检测和规范性检查,其台站参数和台站设置必须符合相关国家标准(包括弓I用标准): (4)对航空无线电通信导航造成干扰的,设台单位有义务配合无线电管理机关查明原因,尽快消除干扰。(4)加强新技术、新业务的培训和学习,加强兄弟省市问的经验交流随着无线电通信技术的发展和普及,无线电通信呈现日新月异的变化。为此 无线电管理机构应追踪技术发展的前沿,定期开展无线电新技术、新业务的培训和学习活动。同时,针对干扰排查、无线电监测等日常工作中发现的新问题、新难点,广泛开展多层面的经验交流,互通有无.以促进各省区市的无线电管理工作又快又好发展。同时.无线电监测人员要加强日常的理论学习 常抓不懈。(5)于扰排查[作离不开科学的理论支持对干扰现象和二次雷达受干扰机理的总结、分析在此次干扰的成功排查过程中,起到了重要的作用。严谨、科学的技术分析对干扰排查工作有重要的指导意义。对待任何一起无线电干扰,特别是从未遇到过的干扰类型,要有正确的理论或实践支持 不能凭空想象、凭老经验来主观地看问题。只有抓住问题的根本之处才能避免走弯路。(6)无线电管理机关的丰要领导要重视工作的组织、领导由于航空无线电干扰呈影响范围广、不确定因素多、持续时间短、排查难度大等特点,需要多方面、多层次的协调、联动。此次干扰发生后,山西省无委办公室主要领导高度重视 周密部署,并专门组织省、市无线电监测站的技术人员研讨排查方案。在干扰持续时间短 不规律、地面监测困难的情况下,又组织技术人员从理论分析入手,要求大家克服困难,对干扰抓住不放。在最终确定了干扰原因后,又引导技术人员及时进行经验总结。通过此次干扰的排查,极大地提高了技术人员分析问题、解决问题的能力。(注:郝建、王晋斌、杜涛、黄斌、李小鹏,吴涛、师利民,宋文妹、王丽英等同志参加了有关现场测试工作,在此谨致以衷心的感谢。)
圜 I nterference Location 参考文献【11钟琼等. 二次雷达系统干扰等{田题的解决方挂【J]. 电讯技术, ) 【2】张尉.二次雷达原理[M】.北京:国防工业出版社,2008 【31百度百科. 二次雷达[EB/OL】.().http://baike baidu.corn￣view/629031.htm 巾国无线电2009年第l】期 7】播放器加载中，请稍候...
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