民航GPS导航和塔台地空通信的干扰排查与分析

王怀梅

摘要：GPS导航是美国在陆地、海洋和空中共同开发的，主要在大陆、大海和空中这三个主要范围提供整天实时全球导航。这项技术被广泛使用，特别是在航空企业。当局不断收到和航空公司干扰的相关投诉，GPS导航系统没有办法通过卫星接受到定位信息，被判定为是飞行安全的一个重大隐患。机场塔台地对空通信系统也受到了干扰，收发器产生持续噪音，双方声音混乱，影响控制和地对空传输。面对这一问题，当局决定下派工作人员到航空机场旁边调查的电磁环境，以检测并消除干扰源。

关键词：干扰;民航;GPS导航;塔台

引言：某机场于2009年9月接到多起民航投诉，称跑道和着陆区GPS导航系统中断，校飞起降后恢复航班。没有办法接收卫星导航或者位置的信息，这极大影响了飞行过程的安全。机场塔台地空通信系统中断加上出现了收发器噪声，为了保障11月机场民航活动正常开展， 电力管理服务已经进入更好地了解干扰状态，实时监控机场周围的电力环境，并使用电子矢量地图读取国家环境。可以检测信号，并迅速建立了监视小分队，到达现场并架设了消防空中通信设备。

1排查GPS导航系统干扰

机场的一名乘务员报告说，当 2009 年 8 月至 9 月机场恢复民用航班时，地面盲着陆平台和滑行 GPS 接收器不可用。通过卫星接收导航和位置信息，不可能在起飞和降落区域放置航班并直行。民航学院飞行 GPS 接收器接收 F1 MHz、F2 MHz 和 F3 MHz 的频率。首先，侦查小队进行对比测试，在机场跑道的多个位置接收GPS信息，并使用专用的GPS导航仪和学校GPS接收器搜索识别卫星信号进行导航。个人GPS导航仪可以正常搜索和发现10个卫星信号，但学校飞行GPS接收器不能搜索和发现卫星信号。出机场线路对比表明，这两种设备都可准确地识别和识别来自导航卫星的信号。首先，得出干扰范围在机场范围内的结论。于是决定与学校交换意见，使用塔的 GPS 卫星信号执行电磁环境测试以进行彻底分析。塔内安装卫星天线，连接40dB低噪声放大器，使用Agilent E4407B频谱分析仪和Anritsu MS2721B便携式频谱分析仪测试和分析多频段全向电磁环境。中心频率设置为XXMHz，跨度设置从20MHz逐渐增加到1G。 XXMHz 处出现一个长而异常连续信号（见图 1 中标记 1）。改变卫星天线方向。当天线指向西南时，异常长且连续的信号电平达到较高值（-33dBm）（见图 2中7684标记 4）。

高频信号强，指向性清晰，于是立即带了一个便携式频谱分析仪和一个Anritsu M S2721B定向天线，当侦查小队徒步行走发现了XX MH z信号，在200 MHz那里找到杂散的信号（见图 3）。在机场塔台西南的警署大楼，信号水平达到-31 dBm，公共移动基站在下方清晰可见。侦查小队到达屋顶，并与当地警局获取得联系。此时安立便携式频谱分析仪的电平值达到-29 dBm，安装的八木定向天线中继器指向机场跑道时，工作频率范围是F1 GPS卫星的信号覆盖范围。铁板用于在飞行中保护天线，但当天线被遮住的时候，学校 GPS 接收器可在跑道、盲点、塔台等处接收信号，于是找到了铁板并将其取下用于复现干扰现象。无线电管理处处长立即与相关企业联系，要求立即确认公安局中继站施主天线及周边基础设施的管理情况。调整站台设备的运行配置参数，可避免这种干扰现象。

2排除塔内地空通信设备故障

空军指挥调度人员在当天下午通报， A1MHz和A2MHz是飞行情报服务使用的单频对讲系统频率，有时会出现一段干扰。干扰信号微弱，传输时间短，发生概率低，调查难度大。监控和现场音频表示，音频内容与民空管对话内容相似。 因此，我们立即开始了塔式调谐对比测试，将 EB200 接收器连接到新的全向天线。 调整接收频率为A1MHz和A2MHz。EB200 接收器在无干扰的情况下调整相同的频率。 如果多台接收机连接到塔的原接收天线上，则不会产生干扰。侦查小队决定现场观察机场周边范围，发射天线连接并将其连接到 Agilent E4438C 矢量信号发射器。分别发送两个调制无线电信号 AMA1 或 A2MHz。使用塔地空通信系统时，干扰噪声非常清晰明显。三阶互调信号的计算过程如下：三 阶 互 调 信 号 频 率 ， ，其中M，。则M，M。接收机的最小接收带宽为50 kHz，信号频率af和bf接近接收机A1和A2的工作频率，造成三阶互调干扰。之后，给塔台人员换专业的高频天线的建议，用更好的电源与屏蔽线再次安装，不要采用之前的塔台接收机修改工作频率。 更新天馈线之后，噪声干扰现象会得到了改进。

3GPS接收机干扰原因分析

GPS 是使用 24 颗绕地球运行的卫星来准确计算用户的位置。卫星总是将自己的星历数据和时间信息发送出去。 当飞行校准 GPS 接收器得到到信号之后，可以检测出飞行器的定位坐标、前进方位、速度。扩频信号被卫星发射出来，原子钟主要是控制定位精度，产生L波段基频C1MHz。消除电离层屈光不正的频率是154、120、115。推导出由和卫星发射的三个信号载波频率 F1、F2、F3：F1 = C1M Hz × 154，F2 = C1MHz × 120，F3 = C1MHz × 115。直放站施主天线方向性强，面向相对应的基站小区，把来自基站的下行信号接收且扩大，通过重传天线发送给移动台，移动上行信号被放大之后发送。来自施主天线的信号传輸，具有稳定的空间路线以及相对而言比较窄的区域。在路线外或者远离路线的地方接受到微弱的信号，可以使用低噪声放大器和定向卫星天线在单点测量方向，并沿着方向感测线逐步定位干扰源。

总结

通过把民航机场周围的广播电台信息进一步完善，能够降低搜索干扰源的不可见性，极大减少的调研时间的花费。干扰看起来只是一个技术任务，但实际上，历史信息的组合，是经过积极的沟通和协商、综合的台站数据数据库，现象和来源进行的。理论上可以猜到位置，寻找干扰源的繁琐工作也大大减少。

参考文献：

[1]乔广军.GPS导航系统在民航应用中存在的干扰分析及对策[J].中国新通信，2013，15（03）：64.