信號比選器在空中交通管制地空通信中的應(yīng)用與研究

劉娜

摘 要 隨著民航事業(yè)的不斷發(fā)展，航班量逐年遞增，在面積較大的管制扇區(qū)內(nèi)，為滿足甚高頻信號全覆蓋，信號比選器發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。因此，本文針對比選器在空中交通管制地空通信中的具體應(yīng)用展開研究與討論。

關(guān)鍵詞 信號比選器;空中交通管制;地空通信

1主要功能

（1）信號比選：根據(jù)DSP測量的信號噪聲電平或信噪比SNR，實時選擇最佳音質(zhì)語音信號輸出，蘭州管制區(qū)通過信噪比的方式比選出最佳信號。

（2）信號發(fā)送與轉(zhuǎn)發(fā)：比選器向發(fā)射機發(fā)送管制員的話音，或發(fā)送接收到的話音（轉(zhuǎn)發(fā)），具有智能路徑發(fā)送、廣播發(fā)送或強制發(fā)送三種模式，蘭州管制區(qū)根據(jù)扇區(qū)覆蓋的地域特征和實際使用情況，采用智能路徑發(fā)送模式。

（3）手動選擇使用通道：通過監(jiān)控終端或SCM模塊開關(guān)，選擇或禁止通道的接收或發(fā)送，此功能可針對具體甚高頻臺站進行操作，例如當(dāng)某一比選器同時接入同頻異址備份臺站時，可將備份臺站的收發(fā)信號屏蔽，當(dāng)主用臺站故障時，將備份臺站打開[1]。

2比選器工作流程

正常模式下，一個管制扇區(qū)所包含的所有甚高頻遙控臺的甚高頻信號通過DDN、衛(wèi)星及微波鏈路傳回蘭州，再接入至比選器SCM模塊中，每臺比選器最多可以接入12路不同的甚高頻信號，工作原理圖如圖1所示。

CCM模塊通過2M/S高速總線與SCM、CIM模塊通信，查詢信噪比、噪聲電平、COR和PTT等數(shù)據(jù)，進行信號比選，選出最佳信號后，CCM模塊控制SCM模塊將接收音頻向管制員的操作臺輸出或?qū)⒐苤茊T的操作臺音頻通過SCM模塊發(fā)送。CIM模塊則提供比選器與內(nèi)話或應(yīng)急遙控盒之間的接口連接[2]。

圖1 比選器工原理圖

3存在的問題

（1）同頻干擾：當(dāng)機組將頻率調(diào)至某管制扇區(qū)的頻率進行首次聯(lián)系時，根據(jù)飛機所在位置，周圍的甚高頻遙控臺會接收到來自飛機的甚高頻話音，這些話音通過傳輸鏈路傳至蘭州的信號比選器SCM模塊，再通過CCM模塊進行信噪比方式的信號比選，選出最佳信號后，由CIM模塊傳至內(nèi)話或應(yīng)急遙控盒中。當(dāng)管制員首次與飛行器聯(lián)系時，過程正好相反，管制員通過內(nèi)話或應(yīng)急遙控盒將話音傳至CIM模塊，CCM模塊控制CIM模塊將話音通過SCM模塊發(fā)出，通過傳輸鏈路后，該扇區(qū)內(nèi)所有接入比選器的甚高頻遙控臺幾乎同時對空中發(fā)送話音，飛機收到管制員指令。這樣就不可避免的造成了同頻干擾的問題發(fā)生，當(dāng)飛機位于兩個或多個甚高頻遙控臺共同覆蓋范圍內(nèi)時，由于不同遙控臺傳輸時延、電臺頻率穩(wěn)定度等問題存在，會造成多普勒效應(yīng)，飛行員在接收時會聽到尖銳刺耳的嘯叫聲或低頻背景噪音，一定程度上會影響管制員正常指揮，造成通信不暢的事件發(fā)生。

（2）智能發(fā)送模式：為最大限度地避免同頻干擾，信號比選器引入“智能發(fā)送模式”。在智能發(fā)送模式下，信號比選器通過比選效果最好的一路SCM模塊（稱為“最佳站點”）發(fā)送。最佳站點的計算方式有兩種，即“最后最佳站點”和“平均最佳站點”。在蘭州管制區(qū)內(nèi)，為了保證通話質(zhì)量的穩(wěn)定性通常采用“最后最佳站點”方式，即最后一次地空通信結(jié)束時，若在統(tǒng)計時間的范圍之內(nèi)，下次通話時仍然使用最后最佳站點發(fā)送甚高頻話音，統(tǒng)計時間一般設(shè)置為3S。這種配置可以極大地緩解廣播發(fā)送模式下造成的同頻干擾問題，但是又引入了新的問題。蘭州管制區(qū)單個扇區(qū)面積較大，東西、南北跨度大，在使用“最后最佳站點”模式后，若與東邊的飛機通話結(jié)束后，在3S內(nèi)聯(lián)系西邊的飛機時，因為還在統(tǒng)計時間范圍之內(nèi)，再次發(fā)送時比選器會選擇仍從東邊的甚高頻遙控臺發(fā)出信號，導(dǎo)致無法呼叫到西邊的飛機。在等待統(tǒng)計時間結(jié)束后，再次發(fā)送才會選擇廣播發(fā)送模式，此時才可以聯(lián)系到西邊的飛機。因此，對于飛行流量較大的扇區(qū)，無法實現(xiàn)頻繁的甚高頻通話，降低了管制員的工作效率[3]。

4解決方案

（1）同頻干擾解決方案：①可通過在不同甚高頻遙控臺設(shè)置頻偏的方式，在一定程度上減輕同頻干擾的發(fā)生;②避免將可能會產(chǎn)生同頻干擾的臺站接入同一信號比選器中;③在比選器中采用智能發(fā)送模式，可極大程度的減少同頻干擾。

（2）智能發(fā)送模式產(chǎn)生的時間間隔解決方案：①在結(jié)束一次地空通話后等待3S，待系統(tǒng)釋放選中臺站后，再進行廣播發(fā)送呼叫飛機;②可采用廠家定制版比選器，在智能發(fā)送模式中，快速雙擊PTT即可切換至廣播發(fā)送模式，單擊PTT則仍處于智能發(fā)送模式中。

5結(jié)束語

在甚高頻地空通信中，比選器的引入毋庸置疑的在極大程度上減輕了管制員的工作負荷，管制員不需要根據(jù)飛機的位置在內(nèi)話系統(tǒng)上手動選擇甚高頻遙控臺，使大扇區(qū)大流量指揮成了可能。但另一方面，使用信號比選器造成的同頻干擾及智能發(fā)送模式產(chǎn)生的時間間隔，又會影響到甚高頻地空通信。

參考文獻

[1] 邊海龍.民航地空通信無線電干擾分析及測試研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2018.

[2] 楊懷均.民航甚高頻地空通信電臺干擾及預(yù)防對策[J].通訊世界，2019（3）：62-63.

[3] 李建業(yè).綜合無線傳播模型[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015：179.