基于开展测试的民航空管无线电信号监测与分析系统应用

Summary：随着时代的进步，社会经济水平提高，航空业也蓬勃发展空中交通管制是一项重要任务，直接影响到飞机飞行的安全和稳定。实际上，航空管的无线电干扰较大，使它们的工作复杂化，并威胁到飞机的安全，因此需要了解无线电干扰，并采取有效的监测和处理

Keys：民航空管；无线电信号监测；分析系统

引言

无线电通信是远距离通信的主要手段，广泛用于空中管制领域，也是军官和机组人员之间的主要通信手段。然而，无线电的空间开放使无线电容易受到复杂的外部电磁干扰，这种干扰可能导致无线电通信质量大幅度下降，如果不采取应对措施，就会对空气管理造成重大风险。因此，加强对空中交通干扰信号的监测、分析和解决办法，对于有效开展空中交通工作至关重要。

1数据要素与无线电管理

随着社会数字化水平的提升与数字经济产业的发展，海量数据的生成给无线电监测工作带来了更大的挑战。无线电监测需要更加强大的存储管理能力、更加先进的数据价值挖掘技术、更加广泛的数据应用场景。无线电监测数字化的关键是结合无线电监测的大规模多模态数据，打造数字时代的无线电监测新型基础设施。整体无线电监测数据价值流的闭环过程包括：监测数据生产、监测数据采集存储、监测数据管理、监测数据应用。而各个环节都可以通过引入新型技术来产生新的价值，比如使用物联网技术构建无线电监测网络；使用人工智能技术将采集到的海量监测数据交给机器，让机器通过算法提供无线电频谱资源管理决策支撑；使用区块链技术保障监测数据的安全性等。

2系统概述

民航局的无线电信号监测和分析系统包括两个部分:民航局无线电监测局的移动测量设备和民航局的无线电数据处理和分析平台。民用航空无线电监测和空中管道测向移动设备包括双通道监测接收器(带有监测和测向天线)、数字信号处理板、集成计算机、存储设备、通信设备、远程监测环境监测设备和设备端应进行设备控制、软件无线电处理、数据收集分析、记录和通信。该子系统是一个航空电子数据处理和分析平台，由三个应用软件组成:航空电子数据处理和分析软件、航空电子地理信息系统软件和航空电子数据基(Oracle)。机载无线电数据分析和处理软件是平台的核心，它基于平台的框架系统和数据总线，向电子地理信息系统软件传输原始数据或计算数据，能够显示数据分析结果，支持快速访问数据库以供检索航空电子地理信息系统软件可以存储、处理和检索有关设备站的信息。信息可以在应用程序之间交互共享。监测测向设备，利用电台的无线电数据分析和处理平台，将采集到的数据与电台的标称数据进行比较，计算信息，实时收集电台设备在不同时间、不同地点发出的信号的电磁数据 通过评估无线电台频率资源的利用效率，便利监测和分析设备站和地理信息系统平台发出的信号参数，能够直观地显示其管辖范围内的空气管道设备和电磁环境的信号信息 包括设备站信号的无线电频率工作状态和频率使用效率、民航无线电事实干扰和潜在干扰数据。设备可处理监测数据，并生成若干无线电统计

3民航空管无线电信号监测与分析系统应用

3.1中心云端

中心云端位于中心服务器，中心服务器负责数据加工和数据存储两个部分。中心端数据存储按照数据的分类分级进行规划，主要分为4级：0级为监测原始数据，1级为监测频谱统计数据，2级是监测信号数据，3级是台站监管类数据。监测原始数据。包括所有监测采集到的原始数据。一方面，边缘端在存储后的频段扫描、单频测量、单频测向所产生的数据会按需回传。另一方面，实时监测过程中所需要手工存储的数据，可以选择中心统一存储。这些数据统一在中心端集中归档存储和管理。监测频谱统计数据。系统接收边缘端传输上来的1分钟粒度的监测频谱统计数据（电磁环境统计数据、频段电平分布统计数据），依次加工得到5分钟、15分钟、1小时、1天等粒度的统计数据，不同粒度的统计数据按照不同的存储时间存储。监测信号数据。系统接收边缘端传输上来的信号初筛数据，初始化单站信号表，然后针对单站信号表做单频测量得到的中频谱数据进行信号频谱识别，过滤掉一部分虚警信号，最后进行人工确认标记。经过长时间的迭代积累，逐步形成单站信号表，信号表中记录了信号的中心频率、带宽、调制方式、典型中频谱、测向定位结果、台站比对结果等成果数据。

3.2监测方法

民航机场空中管制员及时向上级报告这一情况后，开始定位和定向不明干扰信号。信号功率检测从干扰信号的明确方向开始。在此过程中，需要充分发挥功率测量设备的作用，利用无线电信号衰减公式获取未知干扰信号的距离，动态搜索和跟踪其信号，寻找电视信号发射塔作为干扰源，正确调整传输功率永久降低，解决未知信号干扰问

3.3边缘端

频段扫描原始数据。在7×24小时常态化监测过程中，边缘端数据处理组件会接收频段扫描数据，并存储在前端的工控机。存储的数据是30MHz—6000MHz完整频谱，最快保持1秒钟一个完整谱，如果接收机扫描特别快，取1秒内的最大值曲线。监测数据在工控机存储7天，过期的数据从先向后清理，同时可根据平台的统一配置调度，将需要的数据回传至中心。频段扫描统计数据。在7×24小时常态化监测过程中，边缘端数据处理组件将频段扫描数据按1分钟的粒度进行统计，形成两种类型数据。频段扫描统计数据在前端缓存，由数据管理组件压缩并上传回中心服务器。其中，电磁环境统计数据，记录频段内，每分钟每个频点最大电平值、平均电平值、背景噪声值、5dB、10dB、15dB、20dB的时间占用度；电平分布统计数据，记录频段内，每分钟每个频点在不同电平的出现次数（精确到1dBμV）；信号初筛数据，在7×24小时常态化监测过程中，边缘端数据处理组件将频段扫描数据进行门限识别，超过门限的频点，会记录出现时间发射时长，然后把数据传回中心，作为单站信号表的初始化数据；每周系统会根据信号初筛数据的结果数据，对每个站出现的信号进行单频测量和单频测向，采集信号的中频频谱、I/Q数据、测向数据。

结束语

民航机场和航路的电磁环境复杂，全面控制航空器运行的电磁环境分布是民航航空器无线电精细管理的基础。民航局的无线电信号监测和分析系统在初步测试的基础上，可以分析设备站电磁信号的放射性情况，掌握民航专用频段的实际使用情况和电磁环境的情况，提供支持同时，系统通过比较不同测站时间获得的信号标值结果，控制站设备无线电信号的性能，反映基准状态变化趋势，对机载无线电设备的运行状态和质量进行定性定量分析。

Reference

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