民用航空无线导航及二次雷达干扰排除的研究

　　【摘要】航空导航设备是确保飞机实施远程航行的重要设备，随着科技的发展，航空导航设备已经得到了很大的发展，基本上能够满足飞行的需要。二次雷达系统是国內民用航空主要的监视手段，在航空运输快速发展的今天，飞行量与日俱增，雷达对航空管制也越来越重要。与此同时，航空管制雷达在运斤过程中暴露出了一些问题，如异步干扰，反射，同步串扰，多径询问应答等问题，这些问题给空中航行的安全带来了隐患。因此，对这些问题的研究分析变得非常重要。
　　【关键词】无线导航；二次雷达；航空
　　一、民用航空无线导航
　　（一）驾驶舱卫星通信
　　为满足民航规章，保障飞机全球范围内的安全运行，基于卫星通信的驾驶舱话音及数据通信得到广泛应用，目前用于驾驶舱的卫星通信系统主要有海事卫星（Inmarsat）和铱星（Iridium）。
　　Inmarsat航空卫星通信系统Inmarsat航空卫星通信系统可以分为空间段、地面段和用户段。空间段由多颗地球静止轨道（GEO）卫星组成，地面段包括卫星测控中心、卫星接入站和其他地面网络等，用户段由各种用户终端组成。Inmarsat航空卫星通信系统的信道分为P、R、T和C信道，P、R和T信道主要用于数据传输，C信道可传输话音、数据、传真等。同时，Inmarsat支持4种不同类型的航空服务。
　　IridiumNext系统，其建设目标总体包括提高数据传输速率、更高的话音质量、可以灵活分配频带、利用IP技术的优势、提供更强的业务和设备等。IridiumNext系统支持全球范围的多种新应用和新业务，包括星基广播式自动相关监视ADSB应用，可以实现全球覆盖的航空器独立监视，单星可监视3000个目标，处理1000个以上目标。
　　（二）客舱卫星通信
　　1。Telesat卫星系统
　　Telesat是全球领先的卫星通信运营商，提供可靠和安全的卫星通信解决方案，服务于广播、电信、企业和政府客户，总部设立在加拿大的渥太华，在世界各地建有办事处及设施，目前拥有15颗卫星，计划于2017年发射两颗小型卫星，避免Ka频段卫星互联网连接相关技术风险。
　　2。Inmarsat5卫星系统
　　Inmarsat为实现Ka频段高通量卫星应用，推出了第五代海事卫星系统GlobalXpress，GlobalXpress采用全IP体制，使用Ka频段，空间段采用三颗主用（120间隔）加一颗备用静止轨道卫星的组网方式。
　　3。）ViaSat卫星系统
　　美国卫讯公司（ViaSat）的Ka频段卫星可分为三代。ViaSat1、ViaSat2、ViaSat3。ViaSat系列卫星均是采用ViasSat公司自有的SurfBeam网络技术。SurfBeam网络是一个双模式宽带卫星通信系统，既可工作在Ka点波束卫星转发器上，也可工作于传统的Ku频段宽带卫星上。SurfBeam网络可为用户提供高速Internet接入、软件化服务、视频和VOIP、高速文件传输、IP组播等应用服务。
　　二、二次雷达干扰排除
　　（一）二次雷达简介
　　由于航管二次雷达（SSR）的使用，地面控制中心管制员可以通过雷达屏幕看到飞机的飞行代码、速度、位置信息等参数，雷达也可向驾驶员提供飞机相互之间的相对位置信息，从而消除潜在的相撞事故，保证空中飞行安全。SSR的出现是空中交通管制的重大技术进步。随着近年来我国航空事业的高速发展，目前我国民航系统已经引进和建设比较完备的地面雷达检测导航系统，建设和部署了全国数百个大中小城市的航管二次雷达地面站。航管二次雷达系统作为是一种高复杂度、高精度的设备，在雷达的维护中需要对其定期进行检验和维护，从而确保其性能指标符合要求。
　　（二）二次雷达系统组成
　　航管二次雷达系统组成主要包括机载设备和地面系统两部分。地面系统主要是地面雷达站和空管控制中心，雷达站又主要包括地面天线系统和询问机应答机处理器（也称发射机接收机），地面系统用来发射上行询问信号，机载设备主要是机载异频收发机，通常安装在飞机机身的下部，用于接收询问信号并产生应答信号；空管控制中心接收应答信号处理并最终显示飞机信息。
　　二次监视雷达非自主的、协同式的方式工作，且地面设备具有与机载设各双向配合、兼容协同的特性。相比么下，二次雷达的优点主要有：
　　（1）国际民航组织将地面巧备的询问频率定义为1030MHZ，机载设备的应答信号频率定文為1090MHZ。而且靠接收发射回来的信号来发现目标，这样就克服了自然界中由于的地物以及气象引起的杂波干化。
　　（2）二次雷达对目标的定位是依靠地面询问设备和机载设备的两次福射。当探测相同距离的目标时，在发射功率上，一次雷达远远大于二次雷达，常为几百千瓦和几千瓦的区别。在价格上，一次雷达比二次雷达要昂贵。
　　（3）次雷达并不能识别目标属性，而二次雷达可以得到丰富的信息，在未来还可以实现数据链通信。
　　（三）二次雷达干扰
　　飞机上的天线为全向天线，当接收某一雷达站的询问时，机载天线发出的信号以球面形式扩散出去，除了被当前雷迭主瓣收到以外，还可能被处于范围内的另一部雷达的旁瓣收到，与这部雷达的询问步调不一致，造成干扰。由于这个回答与自身的询问不同步，因此叫做异步干扰。降低询问率可以降低异步干扰形成的概率，异步干扰信号可以通过RSLS技术和询问频率交错技术加以抑制。
　　两架飞机同处于一部雷达的覆盖之下，当它们相对于雷达站大致接近且波程差小于20。3us的距离，从而使得雷达接收两架飞机的应答代码发生重叠，当后续重叠应答代码的f1脉冲处于前面应答代码的脉冲位置上，则称为同步串扰。可能两架飞机的方位和高度不同，但在离雷达站的距离上大致相同。
　　当波束主瓣的询问信号遇到反射物体时，会发生反射，之后继续传播到达应答机。同理，根据反射路径的可逆性，应答信号既有直达的回波也有反射的回波，从而出现假目标现象，经常体现为两个目掠二次代码相同，但距离、速度不同，使判决困难。
　　【参考文献】
　　〔1〕郑彬。关于民航通信的现状及展望〔J〕。信息通信，2017，4（172）：269270。
　　〔2〕吴志军，李坤。美国民航信息安全保障计划研究〔J〕。信息安全研究，2016，2（6）：562567。
　　〔3〕陈锐，邵珍珍。第五代海事卫星通信系统全球网络架构与技术特性研究〔J〕。信息通信，2015（8）：810。