空管设备电磁干扰源定位算法研究

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  引言:
  科技的发展促进了航空管理的技术飞跃,通信导航建设设备保有量在此环境下逐渐增加。同时,受到无线电频谱资源紧张的影响,私人广播电台、视频无线传输、移动通讯站等无线电的发射系统,都会成为电磁干扰源,对民航的空管设备造成影响,严重时甚至会导致地空通信中断的产生,因此,必须在充分了解电磁干扰概念的基础上,对其分类条件进行明确的划分,从而采取有针对性的科学计算模型对其进行有效的管理,降低电磁干扰源对空管设备的影响条件。
  一、无线电干扰基本概念与类型划分
  (一)无线电干扰概念
  简而言之,无线电干扰源就是以无线电磁波形式存在的信号,由于其存在与应用条件,影响并阻碍了电磁信号的高质量通信。甚至在空管设备使用中,这种影响甚至会直接导致无线电磁信号的终端。从连接方式分析,无线电磁干扰信号通过直接或间接的耦合方式,将自身的信号内容在常规无线电磁线路中进行叠加,从而造成了不可逆的损失条件。
  (二)无线电干扰分类
  根据无线电磁的应用原理,可以将其干扰类型划分为互调干扰、交调干扰与副波道干扰这三个较为典型的干扰类型。首先,在互调干扰中,无线电磁信号在正常进行收发传递的过程中,在端口处受到干扰源的影响,并出现了变频的问题,这种变化属于非线性的作用关系,在具体的语音通信中表现出明显的呼啸声;其次,交调干扰最为典型,虽与互调干扰有相似之处,两者的差异表现也极为明显,在交调干扰的影响下,最先出现变化的是变频器,并在其传导作用中,降低了无线电磁通信的质量,即便是在处理难度上,交调干扰也表现出较强的处置难度;第三,副波道干扰的表现较为特殊,如果某个特定的电磁信号在变频器的处理后成为了干扰信号,就可被称作副波道干扰,因此这种干扰方式也被形象的成为寄生波道干扰。通过以上三种无线电磁干扰类型的分析不难看出,变频器的应用兼具了正向与负面的两方面作用水平,不仅是电磁传导的有效工具,同时,也是放大干扰信号的基本条件。
  二、空管设备的电磁干扰源定位算法
  (一)电磁波衰减模型
  为了保证对空管设备电磁干扰源定位的准确性水平,在计算方法与模型中,必须加入相应的地球曲率半径条件下产生的误差条件,并由此修正误差对定位模型数据计算的影响效果,增加远距离位置定位测算的精度条件。
  对空间信号展开检测的过程中,诸如下滑信标一类的精密设备,可以帮助飞机提供良好的垂直方向引导信号,从而保证数据的准确性水平。例如,当下滑的标称值为3°时,这一参数信息是在水平平面下提出的,如果下滑的距离增加,大地坐标与相应引导天线的位置条件会发生些许的变化,因此对于地球曲率信息误差的修正是十分有必要的,距离条件越大,误差参数的影响效果就越明显。
  当检测数据在几公里以上时,受到地区半径条件的影响,GPS坐标位置必须进行重新的定位与计算,并重新计算出信号发射电磁监控点之间的相对高度和水平距离,从而保证整体信号的稳定性水平[1]。在进行距离修正计算的过程中,可以将发射点定义为PT,将接收点定位PR,在假设两点还把高度一致的条件下,假想PO为地球的几何中心点。在此数据模型的基础上,将大地坐标数据作为参数条件,PR与PD之间的水平距离条件是扇形的恒定阈值a,高度条件就可定义为具体的hR-hT,在此计算方法下产生的位置点坐标就可用(a,hR-hT)来表示,然而却与实际的位置点(A,H)有明显的差异性条件。例如,当地坐标相距15km时,其高度差值的数值条件达到了13m以上。而这一条件会随着具体距离数值的增加而不断扩大。
  在自由空间的耗损中,有功率条件的电磁辐射源可以用具体的数值P0指代,在距离条件为r的位置处功率计算就可用PS=P0/4πr2来表示[2]。将这一计算公式进行延展,将球面的位置条件r带入,就可产生法向面积为S的模型,此时这一面积条件下可以接收到的最大功率条件Pr的数值与PsSmax相等,计算公式可以表示为
  Pr=PsSmax=P0Smax/4πr2
  由此,仅需计算这一区域的最大面积值Smax就可完成计算内容。
  在此过程中,可尝试引入波长条件X,并将此范围视作波长包围的整体区域,将波长视作此面积的周长条件,在不同的形状下,展现出差异性的面积条件。在定积最大原理的指导下,当形状出现等边三角形时,就会在面积上达到峰值[3]。由此可将面积基本定义为:
  S3=X2/12√3≈X2/20.4
  如果这一图形为正方形,则表示为:
  S4=X2/16
  当形状为正六边形,则可将具体定义为:
  S6=X2/8√3≈X2/13.6
  然后,将此公式进行延展,可以得到圆形的最大面积计算公式,并表示为:
  Smax=X2/4π
  由此将光速C=3×108m/s的数据带入,并将距离设置为公里,频率设置为兆赫兹,就可完成计算模型的设计内容,并表示为:
  Lossf(dB)=-32.437-20log10r(km)-20log10f(MHz)
  由此公式作为自由空间耗损的表达内容,并有效的验证距离与衰减的正比例关系,而当频率增加时,也会表现出衰减率的增加。
  (二)无线电定位模型
  在对干扰源进行定位的过程中,其原理内容是建立在无线电磁自由空间耗损模型的基础上的,将二次雷达的工作频率保持在1090MHz的条件时,可以直接的出以下的公式模型:
  X-37.5-20lg(P1)=Q1
  X-37.5-20lg(P2)=Q2
  X-37.5-20lg(P3)=Q3
  在公式中,X作为位置的数值,P1、P2、P3则分别代表三个点检测的信号强度水平,当Q1、Q2、Q3为未知的数量单位时,表示点位与点位与干扰源的距离条件[4]。当Q1、Q2、Q3所对应的点位条件分别固定时,可以应A、B、C完成指代,后沟根据坐标条件(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),并由此将干扰点的位置设置为(X4,Y4),然后分别将A、B两点设置在X轴上,直接映射到新建立的直角坐标系中,就可将A点的坐标设置为(0,0)、B点坐标为(XB,0)、C点的坐标为(XC,YC)。由此,在进行镜象对称的处理中,应用频谱仪器或是场强仪器对天线雷达进行连接,将天线的主播束对准计算模型中求出的两点位置,从而将强信号定义为真实的干扰源,完成整体数据内容的计算。
  总结:
  在应用电磁波衰减模型与无线电定位模型的过程中,可以在电磁比幅计算的基础上,大致的估算出干扰点所在的位置,并在天線瑞利界之外的干扰源进行探测。同时,发挥电磁波衰减定律的指导作用,在综合分析地球曲率半径的基本条件下,增加远距离干扰源的估算精确度。同时,在二次雷达设备中,可以有效的完成800m-50km距离区间的干扰计算,为提高精确度条件创作基本前提。
  参考文献:
  [1]郑良广,王飞,侯晓伟.传导性电磁兼容干扰信号自动处理研究[J].电子设计工程,2018,26(03):125-128.
  [2]曾涛,龚熙.自动气象站温度传感器在现场检定中电磁干扰源的探讨[J].电子测试,2017(19):8-9.
  [3]陈少昌,任圣君,章耀文.基于盲波束形成的电磁干扰源定位[J].微型机与应用,2017,36(10):89-91.
  [4]曹亮杰.关于电磁兼容与电磁防护相关研究探讨[J].中国新通信,2016,18(08):133.
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