基于Wireless InSite的機場電磁環(huán)境仿真與分析

(中國民用航空飛行學院民航飛行技術(shù)與飛行安全科研基地 四川 廣漢 618307)

引言

在機場環(huán)境中，航空無線電系統(tǒng)與周圍電磁環(huán)境的合理兼容是民航安全的重要保障。無線電產(chǎn)品和技術(shù)在生產(chǎn)生活中的廣泛一定程度上出現(xiàn)了影響民航安全的亂象，機場周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生的有源干擾和無源干擾，導致了各種危害和干擾民航無線電專用頻率事件頻發(fā)，嚴重影響了民用航空的安全運行[1]。

一、機場導航臺站的電磁環(huán)境現(xiàn)狀

隨著電子設備在生活生產(chǎn)中的廣泛引用，機場導航臺站周邊的電磁環(huán)境變得十分復雜，無線電干擾事件頻發(fā)，甚至危及飛行安全。電磁干擾指在無線電頻段內(nèi)，可能對有用信號造成損害的無用信號或電磁騷擾。無線電干擾信號是通過直接藕合或間接藕合方式進人接收設備或系統(tǒng)的電磁能量，它可以對設備所需接收的信號產(chǎn)生影響，導致性能下降、信息差錯或丟失，甚至阻斷[2]。電磁干擾一般可分為同頻干擾、帶外干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾等[3]。

二、Wireless InSite軟件介紹

Wireless InSite軟件是由美國REMCOM公司開發(fā)，能夠在50MHz到100GHz的頻段內(nèi)進行準確的建模分析的電磁環(huán)境仿真軟件。該軟件可以模擬城市，室內(nèi)、山脈，植被等多種環(huán)境，使用三維射線跟蹤的方法，在UTD/GTD理論的基礎上建模，采用的電磁分析算法主要

包括 2D、3D 以及快速 3D 的算法，根據(jù)散射的特性以及跟物體相關(guān)的反射、透射系數(shù)評估電場、磁場，通過將電場與具體的天線模式相結(jié)合來計算路徑損耗，到達時間以及到達角度等[4]。

三、基于WI軟件的仿真與分析

通過WI軟件對廣漢機場的電磁環(huán)境進行建模，通過模仿導航臺發(fā)射源和手機的雜散干擾對跑道上飛機的干擾狀況，對飛機在跑道上起落過程中受到干擾的程度進行仿真。廣漢機場跑道區(qū)域模型如圖1 所示。中間跑道以及底部路面均為混凝土材料，跑道規(guī)格為2200米長，45米寬，跑道與道路以外均為草坪，信標臺距跑道中心線630米。

圖1 廣漢機場跑道區(qū)域模型

以舉辦航展等大型活動為仿真場景，電磁干擾主要來自觀眾的手機的雜散干擾，場景中假設同時有200人使用手機，手機信號頻率統(tǒng)一為1800NHz，發(fā)射功率最大為2W，約為33dBm[5]。信號發(fā)射源為全向信標臺的天線，工作頻率設置為1019MHz，功率為100W，增益是3.5dBi,垂直極化，高度2.95米。接收機在跑道上每隔40米設置一個，高度定位3米模擬飛機的真實高度，中心頻率為950MHz。

圖2 區(qū)域仿真結(jié)果

圖3為接收機收到的發(fā)射機輻射的功率圖，圖4為飛機接收功率圖，從圖中可以看到跑道1200米處出現(xiàn)了跳躍，由此可見手機信號對于導航臺與飛機的通信有一定的影響。從圖5可看出在距離干擾源較近的位置由于干擾作用，對信號源的影響加大，出現(xiàn)了跳變最低點可以衰減到-0.5dB。在跑道250米處信噪比開始衰減，在跑道1000米處干擾對接收機的影響最嚴重，此時干擾功率最大使信噪比衰減到最低。之后隨著遠離干擾源干擾的影響逐漸變小，導航臺對飛機的作用相比更加突出，信噪比開始增大，干擾源信號衰減較大，導航臺信號衰減較小，之后信噪比就趨向平緩。從圖上可以看出導航臺信號強度大于-77dBm，能夠與飛機正常通信[6]。

圖3 導航臺天線輻射功率圖

圖4 飛機接收功率圖

圖5 信噪比

四、結(jié)語

本方案利用Wireless InSite軟件對廣漢機場在舉辦航展等大型活動場景下進行電磁環(huán)境仿真，模擬了200位觀眾同時使用手機的情況對跑道上飛機的影響，為今后的機場無線電測量和管理提供借鑒和參考。仿真表明，在設定的干擾的條件下，飛機在跑道末端收到的干擾可以忽略不計，可視為只接收導航臺信號，可以保障順利起飛。