優(yōu)化民航地空通信水平與質(zhì)量的探討

杜文君

摘要：近兩年隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)都得到了較好的發(fā)展，民航事業(yè)這兩年的發(fā)展也在不斷加快，飛行流量不斷增大，對(duì)于航空管制的要求也越來越高。地空通信技術(shù)的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)于飛機(jī)的正常起飛和行駛都有著至關(guān)重要的作用，由于目前民航低空通信仍然以VHF（VeryHighFrequency）為主，所以該文就VHF地空通信的技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，以及干擾源對(duì)于民航VHF的影響原因和過程分析，提出民航地空通信技術(shù)和質(zhì)量的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：民航地空通信；通信質(zhì)量；VHF通信

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）09-0039-02

VHF（VeryHighFrequency）甚高頻地空通信，是我國(guó)民航交通管理的主要措施，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷加快，我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)水平的突飛猛進(jìn)，電子信息技術(shù)和大量的無線電子設(shè)備的泛濫，都對(duì)我國(guó)目前的民航地空通信造成了影響，無線電干擾對(duì)民航地空通信的影響案例也越來越多，為人們使用航空出行帶來很多安全隱患，由于通信設(shè)備的種類非常多，監(jiān)管力度的匱乏，大量的類型繁雜的通信設(shè)備流入市場(chǎng)，對(duì)低空通信的通信環(huán)境帶來了非常大的電磁干擾，造成通信距離縮減、通話質(zhì)量降低，甚至無法接通等嚴(yán)重的現(xiàn)象，對(duì)飛行安全有著非常大安全威脅，由于我國(guó)目前機(jī)場(chǎng)無線電檢查手段主要為專用檢查車，所以收效甚微，治標(biāo)不治本，本文通過研究通信干擾抑制的各種方法，使地空通信信號(hào)水平和質(zhì)量得以優(yōu)化。

1 民航地空通信類型

現(xiàn)在民航通信主要以語(yǔ)音通話為主，通信過程中數(shù)據(jù)占比小，方式單一，主要采用VHF通話系統(tǒng)，但是隨著我國(guó)現(xiàn)在機(jī)場(chǎng)數(shù)量的增多，民用航空的蓬勃發(fā)展，對(duì)于空中管制的要求也在不斷的增大，對(duì)現(xiàn)有的陳舊的設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)設(shè)施造成了很大的負(fù)擔(dān)，現(xiàn)在民航低空通信主要有三種方式：一種是短波地空通信，一種是甚高頻，一種是甚高頻地空數(shù)據(jù)鏈。在我國(guó)民航發(fā)展的初期，短波通信是非常安全而且效率較高的通信方式，短波通信主要靠電離層發(fā)射發(fā)出信號(hào)，所以在傳播距離上非常的遠(yuǎn)，但是由于電離層會(huì)受到外界環(huán)境的變化而變化，所以非常的不穩(wěn)定，通信質(zhì)量比較差，目前的情況是，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)還在使用，因?yàn)檫@些地方往往沒有較為惡劣的電磁波使用環(huán)境，雖然存在著種種缺陷，但是短波數(shù)據(jù)仍然有發(fā)展和利用的價(jià)值。第二種是甚高頻通信，是目前最為主要的通信方式，由于信號(hào)傳播的過程是沿直線傳播的，近年來我國(guó)增大了相關(guān)通信設(shè)備的建設(shè)力度，很多較大的機(jī)場(chǎng)已經(jīng)建立了完善的VHF通信系統(tǒng)，以滿足日益擴(kuò)大的地空通信需求，形成了VHF系統(tǒng)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，不僅是大型的使用繁忙的機(jī)場(chǎng)，很多小型的機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并通過VHF通信建設(shè)和改進(jìn)了整個(gè)航空管制系統(tǒng)。第三種甚高頻通訊數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)腔谏醺哳l通信技術(shù)發(fā)展而來的，近年來甚高頻數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展也非常的迅速，我國(guó)民航正在致力于相關(guān)的甚高頻地空數(shù)據(jù)鏈的研究和建造計(jì)劃，是未來地空通信發(fā)展的主要方向。

2 民航VHF地空通信干擾

2.1國(guó)內(nèi)外民航VHF地空通信的干擾現(xiàn)狀

就美國(guó)而言，美國(guó)是航空大國(guó)，航班數(shù)量和航線都是世界第一，而且，美國(guó)的無線電子產(chǎn)業(yè)更加的發(fā)達(dá)，在各個(gè)行業(yè)中無線電子技術(shù)的應(yīng)用也非常的廣泛，無線電的總量和信號(hào)的覆蓋密度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于我國(guó)，美國(guó)民航低空無線干擾的情況也在不斷的增長(zhǎng)，對(duì)空中交通的影響也在逐步的增大，歐洲和美國(guó)較為相似，但是歐洲對(duì)于航空管制力度較大，相關(guān)的法律法律較為完善，由于對(duì)于濫用無線電子設(shè)備的情況控制較為嚴(yán)格，所以發(fā)生干擾的情況較少。

我國(guó)通信事業(yè)剛剛迎來發(fā)展的高峰期，由于缺乏有效的管理手段，這些無線設(shè)備對(duì)于我國(guó)航空安全造成了不小的威脅，民航地空通信的干擾發(fā)生次數(shù)逐年上升，某些無線電干擾較強(qiáng)的地區(qū)，機(jī)場(chǎng)甚至施行了被迫關(guān)閉的尷尬局面。

2.2民航VHF地空通信的干擾源

從我國(guó)民航組織獲得的情況和資料顯示，我們對(duì)機(jī)場(chǎng)VHF地空通信的信號(hào)干擾源做了具體的分析和總結(jié)，主要的干擾源有以下幾類：

1）大功率無線電話；

2）頻率相似的調(diào)頻廣播電臺(tái)信號(hào)；

3）VHF設(shè)備本身的電磁噪聲；

4）不合理的機(jī)組操作誤發(fā)的電磁干擾；

5）VHF自身設(shè)備的通信串?dāng)_，

除了這些主要干擾源，還有其他的相關(guān)影響就不一一列出了，一般而言手持無線設(shè)備對(duì)地空通信的干擾是切實(shí)可見的，無論是時(shí)間還是地點(diǎn)，而調(diào)頻廣播由于產(chǎn)生的原因不同，發(fā)出頻率的廣播電臺(tái)有的是正規(guī)的，有的則是農(nóng)村的不正規(guī)的小廣播電臺(tái)。在VHF設(shè)備的使用過程中，如果操作不合理，日常的維護(hù)缺乏完善的管理，都有可能產(chǎn)生較多的信號(hào)噪聲，這些信號(hào)造成將對(duì)地空通信的通信質(zhì)量造成非常大的影響。

2.3常見的民航VHF地空通信干擾類型

主要的干擾類型有互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、副波道干擾、同頻干擾、帶外干擾、阻塞干擾等，互調(diào)干擾的主要原因是前段電路對(duì)多個(gè)干擾信號(hào)的選擇不當(dāng)，而交互干擾則是由于選擇的途中沒有辦法排除掉相似的電波，外部干擾主要是因?yàn)橥獠啃盘?hào)的頻率相似，造成了波段的重疊，和同頻干擾，帶外干擾的干擾機(jī)制類似。

3 優(yōu)化民航VHF地空通信，抑制干擾信號(hào)的主要措施

通過上文，我詳細(xì)的介紹了，目前干擾民航VHF地空通信的主要干擾因素和干擾機(jī)制，我們只有熟悉了這些干擾原因和機(jī)理，我們才做好相關(guān)的應(yīng)對(duì)工作，抑制和避免干擾因素的產(chǎn)生，以此來優(yōu)化民航VHF地空通信中的信號(hào)質(zhì)量，和民航VHF地空通信的通信技術(shù)水平。

1）強(qiáng)化內(nèi)部管理，優(yōu)化通信頻率分配機(jī)制，定期對(duì)設(shè)備保養(yǎng)和維護(hù)。根據(jù)目前我國(guó)民航VHF地空通信的現(xiàn)狀分析，最為切實(shí)有效的方法就是，通過管理手段，由于技術(shù)的實(shí)施和技術(shù)革新是需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，在這個(gè)技術(shù)革新到來之前，我們能做的只有，通過管理手段來減少民航VHF地空通信中的復(fù)雜的影響罌粟，首先就是優(yōu)化管理，建立完善的相關(guān)設(shè)備的檢測(cè)和維護(hù)，加大人員投入，其次就是保證民航VHF地空通信的通信環(huán)境，加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管力度，對(duì)市場(chǎng)上的無線通信設(shè)備進(jìn)行有效的登記和管理，加大違法濫用無線電設(shè)備的懲罰措施，從而保證民航低空通信質(zhì)量的安全，由于我國(guó)復(fù)雜的國(guó)情，管理難度較大，實(shí)際的管理成效也不明顯。

2）從源頭抑制干擾信號(hào)，完善相關(guān)的信號(hào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，有效的信號(hào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，能對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行的產(chǎn)生源頭就能夠控制，并對(duì)干擾信號(hào)的整個(gè)發(fā)射過程進(jìn)行監(jiān)控，嚴(yán)防干擾信號(hào)可能會(huì)影響到的通信過程。對(duì)航線的全部階段中的干擾信號(hào)，分析和詳細(xì)的計(jì)算，只有對(duì)干擾信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理和產(chǎn)生的具體過程，才能提出有效的預(yù)防措施。

3）現(xiàn)代化的信號(hào)抑制技術(shù)。這里我們主要介紹一種盲自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)，這種技術(shù)能針對(duì)不同的干擾類型，適用非常的廣泛，主要針對(duì)民航VHF地空通信中常見的干擾類型，通過分析通信系統(tǒng)中常見的橫模干擾，提出了先進(jìn)的優(yōu)化方案，這種方法是對(duì)信號(hào)本身進(jìn)行研究的，所以不管任何一種通信系統(tǒng)，都具有非常好的適用性，能對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效的估算和分析，從而在源頭上抑制了干擾信號(hào)的強(qiáng)度，主要利用干擾信號(hào)的本身的特性，采用非線性最小二乘的方法，對(duì)干擾信號(hào)的強(qiáng)度做出了估算，避免了干擾抑制算法中函數(shù)的是夠收斂的問題，盲信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中的核心任務(wù)是建立匹配度高的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)造模擬函數(shù)并且通過數(shù)學(xué)分析選擇最優(yōu)解決方法，主要的算法是橫模算法，但是由于盲信號(hào)處理技術(shù)中采用的是直線波，而且傳播過程中一般都沒有障礙物的遮擋，在算法過程中不需要考慮其他的路徑，從而為計(jì)算帶來一定的便利，而且由于這個(gè)算法中底面接受的波和被干擾的波都可以使用公式分析和還原。并且根據(jù)算法，和根據(jù)電子的有關(guān)設(shè)計(jì)思想，提出單通道的干擾抑制方案，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，運(yùn)算比較簡(jiǎn)單而且實(shí)用性很好。

單通道的抑制方案主要模式如圖1。

4）基于語(yǔ)音必選技術(shù)的通信質(zhì)量?jī)?yōu)化，除了目前常規(guī)的優(yōu)化方案，我們還可以基于語(yǔ)言必選技術(shù)，主要針對(duì)接受端進(jìn)行優(yōu)化和改造。必選設(shè)備處理信號(hào)的主要途徑是，通過收到的信號(hào)的質(zhì)量進(jìn)行判斷，并對(duì)接受到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析和比對(duì)，選擇最好的那個(gè)信號(hào)傳遞給航空管制員，從這個(gè)方面對(duì)回音和干擾進(jìn)行抑制，實(shí)際上就是對(duì)民航VHF地空通信實(shí)現(xiàn)過程中，接受到語(yǔ)音信號(hào)，做了很好的審核和篩選，并通過現(xiàn)代化的信息技術(shù)，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)解碼階段，進(jìn)行最優(yōu)化的選擇，這個(gè)過程中對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行了優(yōu)化。語(yǔ)音必選技術(shù)，主要使用時(shí)監(jiān)管范圍較大的區(qū)域，由于臺(tái)站的覆蓋范圍有限，語(yǔ)音必選技術(shù)能有效的增加單個(gè)臺(tái)站的監(jiān)管范圍，基本的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程是，通過比較多個(gè)不同信噪比的大小，確定最大值，將最大值通過控制電路轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)以后，傳輸給后面的分析控制設(shè)備，通過詳細(xì)的算法對(duì)語(yǔ)音輸入過程進(jìn)行分析，優(yōu)化比對(duì)后，對(duì)電子信號(hào)施加外部的補(bǔ)償或抑制措施，然后進(jìn)行音頻輸出，由于這個(gè)過程中需要大量的數(shù)據(jù)分析，并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個(gè)較好的認(rèn)識(shí)，目前該技術(shù)還只應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室階段，但是在目前航空管理復(fù)雜的今天，基于語(yǔ)音必選技術(shù)能弱化外部信號(hào)干擾的條件，避開惡劣的通信環(huán)境的干擾，是一種非常高效的優(yōu)化方案，是未來民航VHF地空通信質(zhì)量?jī)?yōu)化的重要的參考方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)民航發(fā)展迅速，人民對(duì)于航空出行的需求也不斷增大，但由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)無線通訊技術(shù)的促進(jìn)，對(duì)航空通信帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，我們只有深刻的認(rèn)識(shí)到對(duì)于地空通信安全的各項(xiàng)干擾因素，才能提出切實(shí)有效的解決方案，本文主要分析干擾的原因和類型，并針對(duì)性的提出了相關(guān)的解決方案，對(duì)民航地空通信水平和質(zhì)量提出優(yōu)化的參考措施。

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