民航GPS導航和塔臺地空通信的干擾排查研究

解曉佳

摘 要：進行復航前校飛工作的過程中，全球定位導航系統(tǒng)無法在機場跑道和起降區(qū)域發(fā)揮應有的作用，無法提供衛(wèi)星導航定位信息，這給飛行器的飛航安全帶來了巨大的負面影響。同時，機場塔臺通信系統(tǒng)也出現(xiàn)了對講語音不清晰、地空指揮調(diào)度無法順利進行的問題，同樣受到了一定的干擾，必然會給后續(xù)民航運行帶來不便。在這種情況下，某地區(qū)無線電管理辦公室組織監(jiān)測排查人員到現(xiàn)場了解實際情況，并給出具體的故障排除方案。

關鍵詞：民航GPS導航;塔臺地空通信;干擾排查

引言

中國特色社會主義現(xiàn)代化建設初步取得了成果，特別是民航業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展給人民群眾帶來了巨大的便利，越來越多的人開始認可飛機出行這種方式，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。而無線電是飛行器管制和通信的重要渠道，一旦無線電受到干擾，塔臺的地空聯(lián)系必將受到嚴重的影響，飛行器定位運行也會無法正常進行，因此在受到無線電干擾的情況下，有必要結(jié)合實際情況做好干擾排查工作。

1 GPS導航系統(tǒng)干擾的排查

某地區(qū)機場校飛工作負責人反映，2015年8--9月期間，民航復航校飛工作過程中，跑道地面盲降臺和滑行飛機的GPS接收機無法順利接收導航信息，使得航班無法順利在起降區(qū)域進行降落。考慮到民航校飛所使用的接收機頻率在F1 MHz、F2MHz、F3 MHz，排查人員在機場跑道上選擇了若干位置嘗試接收GPS信息，并利用民用導航儀和校飛GPS接收機，在同一位置接收導航衛(wèi)星信號，其中民用GPS導航儀搜索到十顆衛(wèi)星信號，能夠正常運行，但是校飛GPS接收機卻無法正常收到信號，更談不上正常定位。而后，再將上述實驗在機場外圍進行一次，發(fā)現(xiàn)兩套設備都能正常收到衛(wèi)星信號并準確定位，這樣一來即可確定受干擾區(qū)域在機場內(nèi)部。排查人員和校飛工作人員進行了簡單地溝通，并明確了彼此的分析思路，在此基礎上決定在塔臺針對GPS衛(wèi)星信號進行電磁環(huán)境測試。即將拋物面天線安裝到塔臺樓上，通過40分貝的噪音放大器、安捷倫E4407B頻譜分析儀和安立MS2721B手持頻譜儀等進行電磁環(huán)境檢查，跨域從20MHz逐步增加到1G，在這個過程中逐漸出現(xiàn)一異常連續(xù)長發(fā)信號（見下圖）。對拋物面天線方向進行調(diào)整。

這一信號的強度非常大、方向性也非常明確，排查人員第一時間利用安立MS2721B手持頻譜儀和定向天線，對該干擾信號進行徒步查找定位，經(jīng)一段時間的檢查后發(fā)現(xiàn)，200MHz頻段范圍內(nèi)出現(xiàn)了雜散信號（見上圖），搜索至機場塔臺周圍的社區(qū)民警中隊時，該干擾信號的電平值達到了-31d Bm，經(jīng)過仔細查找發(fā)現(xiàn)其樓頂安裝了公眾移動通信基站。在與中隊民警溝通以后進入中隊并上到了辦公室樓頂，再利用安立手持頻譜儀進行檢測評估電平值達到了-29d B m，同時又發(fā)現(xiàn)了架設了一套直放站八木定向天線，該天線的方向直接對準機場跑道，工作頻段與全球定位系統(tǒng)的導航衛(wèi)星信號相重疊，故而影響到接受衛(wèi)星導航信息。確定干擾信號來源以后，排查人員利用鐵板遮擋天線后，飛機全球定位系統(tǒng)就能夠順利接收信號，校飛GPS接收機在跑道、盲降臺、塔臺等位置都能夠正常運行并實現(xiàn)有效定位，為了確保排查的準確性將鐵板移開，而后發(fā)現(xiàn)之前存在的干擾問題再次出現(xiàn)，此時可以確定，民警中隊安裝的一系列設備，恰好成為了民航GPS導航和塔臺地空通信的干擾源。

2 GPS接收機干擾成因分析

全球定位系統(tǒng)是一種基于24小時全球環(huán)繞衛(wèi)星而存在的龐大衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，能夠?qū)κ褂谜叩奈恢眠M行高精度確認，衛(wèi)星將自身的星歷參數(shù)和時間信息持續(xù)不斷地發(fā)送出來，校飛GPS接收機在順利接收到信號的情況下，能夠第一時間計算出飛行器的位置坐標、移動方向和速度。同時，衛(wèi)星發(fā)射的信號普遍屬于擴頻信號，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，對衛(wèi)星發(fā)射的三個信號載頻F1、F2、F3進行計算。從實際情況來看，民用航空涉及到大量人員的人身財產(chǎn)安全，為保證萬無一失，校飛GPS接收機必須要同時解調(diào)在F1和F3的兩種偽碼確定衛(wèi)星信號到達時間，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接收機的基線解精度為5mm+1ppm，民航飛機采用RNP技術導航，使用GPS技術和現(xiàn)代化的飛機計算機，確保飛行器能夠遵循預計的航線進行飛行。案例中，該地區(qū)的機場校飛GPS接收機在特定區(qū)域受到干擾，主要原因不在設備本身，而在于機場內(nèi)部安裝了無線直放站施主天線設備，該天線設備發(fā)射的信號掩蓋可F1頻率，造成GPS輸入信噪比降低、接收衛(wèi)星信號質(zhì)量大幅度下降等問題。除此之外，直放站施主天線的方向性非常明顯，往往能夠?qū)硞€基站小區(qū)，接收基站的下行信號后，對其進行放大處理再傳輸給移動臺，再把移動臺的上行信號放大發(fā)向基站小區(qū)，完成一個信號循環(huán)。實際上，這樣的天線信號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、地理環(huán)境比較復雜的情況下會快速衰減并變成極為微弱的信號，必須要利用低噪聲放大器和定向拋物面天線經(jīng)一點測向，再根據(jù)測定方向進行追查，才能最終確定干擾源的位置并進行有效處理，提升民航GPS導航和塔臺地空通信的干擾排查工作效果。

3結(jié)語

民用航空業(yè)的發(fā)展，標志著我國現(xiàn)代化臉皮進入新時期，為人民群眾的出行帶來了不可忽視的便利性，解決了長距離出行的問題。但是與此同時，一旦飛行器和塔臺的無線通信受到影響，飛機將無法順利起降和航行，機上乘客和機組人員的人身安全將受到重特大影響，機場的正常運行也無法進行。因此工作人員必須要結(jié)合實際情況和工作經(jīng)驗，利用相關設備做好民航GPS導航和塔臺地空通信的干擾排查。

參考文獻：

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

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