淺析民航空中管制通信系統(tǒng)可靠性

顧楊

摘 要：隨著民航事業(yè)的深入發(fā)展，我國對民航空中管制通信系統(tǒng)的要求也在逐步提高。而現(xiàn)階段民航飛行流量也越來越大，不僅是外部監(jiān)管對民航空管通信系統(tǒng)的要求在提升，而且空管部門內(nèi)部也在加強通信系統(tǒng)的技術(shù)維護。通信系統(tǒng)是保證民航正常運行的必要組成部分，也是保持飛機駕駛?cè)藛T與地面管制基地雙向通話的重要途徑。但隨著通信系統(tǒng)使用頻率的提升，無線電干擾等因素對通信的影響也越來越大。只有深入分析影響通信系統(tǒng)正常運行的細節(jié)問題，才能夠有效提高空中管制通信系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：民航;空中管制;通信系統(tǒng);可靠性

中圖分類號：V355.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）18-0047-02

0 引言

通信系統(tǒng)是地面空管基地與飛機駕駛?cè)藛T聯(lián)系的重要途徑，在對飛機的起飛、降落過程具有重大影響。一旦飛機在起飛和降落階段出現(xiàn)事故，將會嚴重影響到飛機上乘客的安全以及機場的秩序。為此，保證空中管制通信系統(tǒng)的正常運行是民航空管部門的首要任務(wù)，也是各個工作人員隨時需要提高警惕的工作環(huán)節(jié)。空管部門需要及時分析影響通信系統(tǒng)正常運行的因素，并采用科學(xué)合理的方案解決通信屏障等問題。本文將對民航空中管制通信系統(tǒng)做出簡要介紹，并分析影響通信系統(tǒng)運行的因素，提出針對性的解決方案。

1 民航空管通信系統(tǒng)的簡述

民航空管通信系統(tǒng)是民航正常運行的重要保證，其作用是保證飛機駕駛?cè)藛T與地面空管人員能夠進行雙向聯(lián)絡(luò)。實際上雙方大部分通信時間在飛機的起飛、降落階段，其目的就是保證飛機能夠正常起飛和降落，進而保證飛機的安全。在民航空中管制工作中，主要依靠甚高頻電臺來完成飛機工作人與地面空管人員之間的聯(lián)絡(luò)，而甚高頻電臺種類繁多，不僅可以作為空管區(qū)域的的空中電臺，還能夠有效協(xié)調(diào)機場電臺與機載電臺之間的無線通信，是民航空管中使用最頻繁的電臺類型。

民航主要通過專用的固定頻率來實現(xiàn)信號的接受和發(fā)送，這些專用的頻率稱為頻點?，F(xiàn)階段，我國民航空中管制通信系統(tǒng)中有數(shù)百個頻點，每一個頻點對于民航駕駛?cè)藛T與地面空管人員的雙向聯(lián)絡(luò)都起到十分重要的作用。若這些頻點受到其他無線電的干擾，很容易就造成地面空管人員無法發(fā)送信號的情況，或者飛機駕駛聯(lián)絡(luò)員接受不到信號，即使是微小的頻率偏差，也會影響到飛機的正常運行。所以，民航空管通信系統(tǒng)是有關(guān)空管部門的重點維護對象，一旦出現(xiàn)故障，有可能引起重大事故，這也就是為什么近年來我國空管局在不斷加強對空管基地?zé)o線通信的排查。但排查結(jié)果卻不容樂觀，并且由于我國對空管通信系統(tǒng)的使用和管理還不夠成熟，使得現(xiàn)階段民航空管通訊信息系統(tǒng)仍然存在較多問題。在數(shù)百個甚高頻信道中，要想匹配出一個無干擾的頻點較為困難，同時隨著全國各地飛機流量的不斷增加，甚高頻設(shè)備的使用數(shù)量也在逐步提升，這就使得對空管通信系統(tǒng)的維護要求也越來越高。因而，為保證民航與空管人員能夠順暢地聯(lián)絡(luò)，我國各地空管基地正不斷加強科學(xué)化管理，并對頻點的使用作出合理規(guī)劃[1]。

2 維持空管通信的通信系統(tǒng)

2.1 甚高頻通信系統(tǒng)

甚高頻通信系統(tǒng)的主要作用是保證飛機駕駛?cè)藛T與地面空管人員之間的雙向聯(lián)絡(luò)。飛機駕駛?cè)藛T只要隨意選擇一個系統(tǒng)中的頻點都能夠向空管基地發(fā)送信號，或者接受來自空管基地的信號。甚高頻通信系統(tǒng)由收發(fā)機、控制盒、天線三部分組成，其中收發(fā)機主要提供穩(wěn)定的基準頻率，并以空管場地的天線為發(fā)送媒介，向接收機發(fā)送信號。接收機收到信號后，經(jīng)處理變得音頻信號，供于駕駛?cè)藛T接聽。由于甚高頻通信系統(tǒng)的干擾較小、保密性好，目前我國非常廣泛地使用甚高頻通信系統(tǒng)。但甚高頻通信系統(tǒng)接受和發(fā)送信號的距離較短，并且受到飛機飛行高度的限制，所以常用于飛機的起飛、降落階段，或者用于空管區(qū)域內(nèi)飛機與空管人員的聯(lián)絡(luò)。

2.2 高頻通信系統(tǒng)

高頻通信系統(tǒng)一般是甚高頻通信系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，若甚高頻通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者受到特殊信號干擾，則會選擇高頻通信系統(tǒng)來展開空地聯(lián)絡(luò)，以保證工作的正常運行。高頻通信系統(tǒng)與甚高頻通信系統(tǒng)的區(qū)別在與，高頻通信系統(tǒng)適用于遠距離空地聯(lián)絡(luò)，并且工作于短波波段，工作頻率在較低。由于短波信號較為不穩(wěn)定，并且現(xiàn)階段通信電臺數(shù)量較多，電臺之間的信號干擾也趨于復(fù)雜化，導(dǎo)致高頻通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量遠不如甚高頻通信系統(tǒng)。所以，高頻通信系統(tǒng)一般作為備用通信系統(tǒng)，防止飛機在運行過程中完全失去聯(lián)系。

2.3 選擇呼叫系統(tǒng)

選擇呼叫系統(tǒng)可以比作一種呼叫器，可以聯(lián)系特定的飛機。每個飛機都有屬于自己的音頻編碼，供于地面空管基地對本機的聯(lián)絡(luò)。選擇呼叫系統(tǒng)的工作原理是地面空管基地或者塔臺通過高頻、甚高頻通信系統(tǒng)聯(lián)系指定的飛機。選擇呼叫系統(tǒng)通過接受飛機的音頻編碼，并以亮燈或者提示信號提醒飛機準備進行聯(lián)絡(luò)，這時，飛行人員再看到提示后，便帶上耳機聽候空管基地或者塔臺相關(guān)工作人員的指示。選擇呼叫系統(tǒng)最大的優(yōu)點就是，飛行人員不必一直戴著通信耳機，只要接受到提示信號，就能準備與地面有關(guān)人員之間的聯(lián)絡(luò)，進而消除了傳統(tǒng)上機組長時間等候地面呼叫的缺點[2]。

2.4 音頻綜合系統(tǒng)

飛機上的音頻綜合系統(tǒng)主要包括飛機內(nèi)部的所有通信系統(tǒng)，比如廣播系統(tǒng)、乘務(wù)員之間的聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、呼叫系統(tǒng)等。音頻綜合系統(tǒng)是飛機內(nèi)部運行的重要系統(tǒng)，對維持機內(nèi)穩(wěn)定的工作狀態(tài)有著重要作用。

3 常見民航甚高頻通信系統(tǒng)的信號干擾

3.1 互調(diào)干擾

互調(diào)干擾主要分為發(fā)射機互調(diào)干擾和接收機互調(diào)干擾，兩者的互調(diào)干擾都是由器件的非線性所引起的。其中，發(fā)射機的互調(diào)干擾是一個空管基站同時使用多臺發(fā)射機而產(chǎn)生的互調(diào)干擾，不論這些發(fā)射機是否共用同一天線，它們的信號都會因為多個發(fā)射機之間的互感現(xiàn)象而發(fā)生變化，并竄入到不同的發(fā)射機中，進而產(chǎn)生互調(diào)干擾，影響甚高頻通信系統(tǒng)的正常運行。一般為了減少互調(diào)干擾對甚高頻通信系統(tǒng)的影響，可以采取幾點方法：（1）增大頻率隔離度。若同一空管基地使用多臺發(fā)射機，則需要增加發(fā)射機之間的距離以及天線之間的距離，并在輸出端安裝上帶通濾波器，以減小各個發(fā)射機之間的干擾。（2）提高發(fā)射機末級器件的線性動態(tài)范圍。（3）將單向隔離器放在每兩個發(fā)射機和天線之間，以減小互調(diào)干擾。

接收機互調(diào)干擾只主要是由多個干擾信號同時竄入接收機，并且相互之間產(chǎn)生一定的頻率關(guān)系，最后通過器件的非線性產(chǎn)生干擾。為降低出現(xiàn)接收機互調(diào)干擾的情況，可以采用多級調(diào)諧回路作為接收機的輸入回路，阻止不利于接收機的干擾信號進入接收機，進而減少接收機互調(diào)干擾的出現(xiàn)頻率[3]。

3.2 交調(diào)干擾

交調(diào)干擾主要是有用信號和強干擾信號同時作用于混頻器時而產(chǎn)生的干擾，這種干擾對甚高頻通信系統(tǒng)的危害較大，不僅影響甚高頻通信系統(tǒng)的正常運行，若情況嚴重，還有可能造成空地失聯(lián)。為減少交調(diào)干擾對甚高頻通信系統(tǒng)的影響，可以提高前端電路的選擇性，降低進入到混頻器的干擾信號;或者使用平方律器件，進而減少組合分量。

3.3 中頻干擾與鏡像干擾

中頻干擾與鏡像干擾屬于同一種類型的干擾，只不過干擾信號的頻率不同。中頻干擾指的是干擾信號和接收器中的信號頻率相等而產(chǎn)生的干擾，而鏡像干擾指的是干擾信號頻率低于接收機中的信號頻率而產(chǎn)生的干擾。這兩種干擾最為常見，并且對甚高頻通信系統(tǒng)的危害較大。

3.4 阻塞干擾

產(chǎn)生阻塞干擾的大致原因主要是器件的非線性以及接收機的動態(tài)范圍受到限制，進而引發(fā)干擾。而具體原因有兩種，一種是強干擾信號與較弱的有用信號同時進入接收機，導(dǎo)致接收機器件飽和并失真;另一種是當(dāng)有用信號超過一定強度時，會導(dǎo)致振幅壓縮，甚至阻塞，進而影響到甚高頻通信系統(tǒng)的正常運行。

4 關(guān)于提高民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠性的幾點建議

4.1 合并接受和發(fā)送信號的傳輸節(jié)點

對于甚高頻通信系統(tǒng)，減少信號的傳輸節(jié)點能夠有效降低信號節(jié)點之間的干擾，進而保證通信系統(tǒng)的正常運行。而減少信號的傳輸節(jié)點就是要合理地把接受節(jié)點和發(fā)送節(jié)點合并在一起。不論是接受信號還是發(fā)送信號，都在同一節(jié)點使用機器，尤其是要減少多跳傳輸節(jié)點，才能增強甚高頻通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4.2 多種通信干線聯(lián)合使用

據(jù)統(tǒng)計，由通信干線而引起的通信問題最多，在實際工作中，不能只采用一種運營商的通信干線，一旦這個運營商的通信干線出現(xiàn)問題，則需要耗費較多的時間去重新調(diào)整通信系統(tǒng)的工作狀態(tài);而采用多種通信干線，能避免由于其中一種通信干線故障而引起的通信紊亂。例如，對于甚高頻通信系統(tǒng)的傳輸采用雙干線模式，一支干線將移動線路作為主要干線展開傳輸工作，而另一支干線則將電信線路作為備用傳輸干線。一旦移動干線出現(xiàn)故障時，工作人員還能夠使用備用的電線干線作為傳輸途徑，不僅能夠減少因通信干線故障而引起的通信癱瘓現(xiàn)象，還能夠有效提高甚高頻通信系統(tǒng)的可靠性。

4.3 異地備份

異地備份的原理是在不同地區(qū)建立多個甚高頻臺，形成扇形區(qū)域，并且同一個扇形區(qū)域由多個甚高頻臺覆蓋，以增強甚高頻通信系統(tǒng)的可靠性。大量實踐表明，對扇形區(qū)域采用雙重覆蓋的方式，能夠有效地提高甚高頻通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若采用三個及以上的甚高頻臺覆蓋方式，那么甚高頻通信系統(tǒng)的可靠性幾乎趨于完善。為此，異地備份的構(gòu)建對提高甚高頻通信系統(tǒng)可靠性起到不可忽視的輔助作用[4]。

4.4 注重抗干擾技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

甚高頻通信系統(tǒng)的故障主要是各種信號干擾所致，要想解決通信系統(tǒng)的故障問題，就必須從根源入手，減少信號干擾對通信系統(tǒng)的影響。一般而言，產(chǎn)生信號干擾的條件為：器件的非線性;干擾信號的頻率與接收機中信號頻率相符合并且能夠進入接收機。為此，空管基地需要從引起信號干擾的條件入手，解決根源性問題，進而提高甚高頻通信系統(tǒng)的可靠性。

5 結(jié)語

民航空管通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性是展開相關(guān)管制工作的重要保障。只有確保通信系統(tǒng)能夠正常運行，才能有效展開對飛行器的管制工作，進而提高民航的安全性。為此，空管基地需要及時分析各種信號干擾對空管通信系統(tǒng)的影響，并針對具體情況，尋找科學(xué)有效的解決方案，減小信號干擾，以保證空管通信系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

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[3] 胡翼.試論民航空管系統(tǒng)管制不安全事件原因及危機干預(yù)[N].中國民航報，2016-11-03（006）.

[4] 韓爽.民航通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及研究應(yīng)用[J].中國新通信，2019（13）：16.