优化民航地空通信水平与质量的探讨

杜文君

摘要：近两年随着我国国民经济的发展，各行各业都得到了较好的发展，民航事业这两年的发展也在不断加快，飞行流量不断增大，对于航空管制的要求也越来越高。地空通信技术的安全性和稳定性，对于飞机的正常起飞和行驶都有着至关重要的作用，由于目前民航低空通信仍然以VHF（VeryHighFrequency）为主，所以该文就VHF地空通信的技术的实现，以及干扰源对于民航VHF的影响原因和过程分析，提出民航地空通信技术和质量的优化方案。

关键词：民航地空通信；通信质量；VHF通信

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）09-0039-02

VHF（VeryHighFrequency）甚高频地空通信，是我国民航交通管理的主要措施，随着经济全球化的不断加快，我国城镇化建设水平的突飞猛进，电子信息技术和大量的无线电子设备的泛滥，都对我国目前的民航地空通信造成了影响，无线电干扰对民航地空通信的影响案例也越来越多，为人们使用航空出行带来很多安全隐患，由于通信设备的种类非常多，监管力度的匮乏，大量的类型繁杂的通信设备流入市场，对低空通信的通信环境带来了非常大的电磁干扰，造成通信距离缩减、通话质量降低，甚至无法接通等严重的现象，对飞行安全有着非常大安全威胁，由于我国目前机场无线电检查手段主要为专用检查车，所以收效甚微，治标不治本，本文通过研究通信干扰抑制的各种方法，使地空通信信号水平和质量得以优化。

1 民航地空通信类型

现在民航通信主要以语音通话为主，通信过程中数据占比小，方式单一，主要采用VHF通话系统，但是随着我国现在机场数量的增多，民用航空的蓬勃发展，对于空中管制的要求也在不断的增大，对现有的陈旧的设备和相关的技术设施造成了很大的负担，现在民航低空通信主要有三种方式：一种是短波地空通信，一种是甚高频，一种是甚高频地空数据链。在我国民航发展的初期，短波通信是非常安全而且效率较高的通信方式，短波通信主要靠电离层发射发出信号，所以在传播距离上非常的远，但是由于电离层会受到外界环境的变化而变化，所以非常的不稳定，通信质量比较差，目前的情况是，很多偏远地区还在使用，因为这些地方往往没有较为恶劣的电磁波使用环境，虽然存在着种种缺陷，但是短波数据仍然有发展和利用的价值。第二种是甚高频通信，是目前最为主要的通信方式，由于信号传播的过程是沿直线传播的，近年来我国增大了相关通信设备的建设力度，很多较大的机场已经建立了完善的VHF通信系统，以满足日益扩大的地空通信需求，形成了VHF系统覆盖的网络，不仅是大型的使用繁忙的机场，很多小型的机场进行了统一的标准，并通过VHF通信建设和改进了整个航空管制系统。第三种甚高频通讯数据链是基于甚高频通信技术发展而来的，近年来甚高频数据链的发展也非常的迅速，我国民航正在致力于相关的甚高频地空数据链的研究和建造计划，是未来地空通信发展的主要方向。

2 民航VHF地空通信干扰

2.1国内外民航VHF地空通信的干扰现状

就美国而言，美国是航空大国，航班数量和航线都是世界第一，而且，美国的无线电子产业更加的发达，在各个行业中无线电子技术的应用也非常的广泛，无线电的总量和信号的覆盖密度都远远的高于我国，美国民航低空无线干扰的情况也在不断的增长，对空中交通的影响也在逐步的增大，欧洲和美国较为相似，但是欧洲对于航空管制力度较大，相关的法律法律较为完善，由于对于滥用无线电子设备的情况控制较为严格，所以发生干扰的情况较少。

我国通信事业刚刚迎来发展的高峰期，由于缺乏有效的管理手段，这些无线设备对于我国航空安全造成了不小的威胁，民航地空通信的干扰发生次数逐年上升，某些无线电干扰较强的地区，机场甚至施行了被迫关闭的尴尬局面。

2.2民航VHF地空通信的干扰源

从我国民航组织获得的情况和资料显示，我们对机场VHF地空通信的信号干扰源做了具体的分析和总结，主要的干扰源有以下几类：

1）大功率无线电话；

2）频率相似的调频广播电台信号；

3）VHF设备本身的电磁噪声；

4）不合理的机组操作误发的电磁干扰；

5）VHF自身设备的通信串扰，

除了这些主要干扰源，还有其他的相关影响就不一一列出了，一般而言手持无线设备对地空通信的干扰是切实可见的，无论是时间还是地点，而调频广播由于产生的原因不同，发出频率的广播电台有的是正规的，有的则是农村的不正规的小广播电台。在VHF设备的使用过程中，如果操作不合理，日常的维护缺乏完善的管理，都有可能产生较多的信号噪声，这些信号造成将对地空通信的通信质量造成非常大的影响。

2.3常见的民航VHF地空通信干扰类型

主要的干扰类型有互调干扰、交调干扰、副波道干扰、同频干扰、带外干扰、阻塞干扰等，互调干扰的主要原因是前段电路对多个干扰信号的选择不当，而交互干扰则是由于选择的途中没有办法排除掉相似的电波，外部干扰主要是因为外部信号的频率相似，造成了波段的重叠，和同频干扰，带外干扰的干扰机制类似。

3 优化民航VHF地空通信，抑制干扰信号的主要措施

通过上文，我详细的介绍了，目前干扰民航VHF地空通信的主要干扰因素和干扰机制，我们只有熟悉了这些干扰原因和机理，我们才做好相关的应对工作，抑制和避免干扰因素的产生，以此来优化民航VHF地空通信中的信号质量，和民航VHF地空通信的通信技术水平。

1）强化内部管理，优化通信频率分配机制，定期对设备保养和维护。根据目前我国民航VHF地空通信的现状分析，最为切实有效的方法就是，通过管理手段，由于技术的实施和技术革新是需要一个漫长的过程，在这个技术革新到来之前，我们能做的只有，通过管理手段来减少民航VHF地空通信中的复杂的影响罂粟，首先就是优化管理，建立完善的相关设备的检测和维护，加大人员投入，其次就是保证民航VHF地空通信的通信环境，加强市场监管力度，对市场上的无线通信设备进行有效的登记和管理，加大违法滥用无线电设备的惩罚措施，从而保证民航低空通信质量的安全，由于我国复杂的国情，管理难度较大，实际的管理成效也不明显。

2）从源头抑制干扰信号，完善相关的信号预测系统，有效的信号预测系统，能对干扰信号进行的产生源头就能够控制，并对干扰信号的整个发射过程进行监控，严防干扰信号可能会影响到的通信过程。对航线的全部阶段中的干扰信号，分析和详细的计算，只有对干扰信号的产生机理和产生的具体过程，才能提出有效的预防措施。

3）现代化的信号抑制技术。这里我们主要介绍一种盲自适应干扰抑制技术，这种技术能针对不同的干扰类型，适用非常的广泛，主要针对民航VHF地空通信中常见的干扰类型，通过分析通信系统中常见的横模干扰，提出了先进的优化方案，这种方法是对信号本身进行研究的，所以不管任何一种通信系统，都具有非常好的适用性，能对信号进行有效的估算和分析，从而在源头上抑制了干扰信号的强度，主要利用干扰信号的本身的特性，采用非线性最小二乘的方法，对干扰信号的强度做出了估算，避免了干扰抑制算法中函数的是够收敛的问题，盲信号处理技术实现过程中的核心任务是建立匹配度高的数学模型，构造模拟函数并且通过数学分析选择最优解决方法，主要的算法是横模算法，但是由于盲信号处理技术中采用的是直线波，而且传播过程中一般都没有障碍物的遮挡，在算法过程中不需要考虑其他的路径，从而为计算带来一定的便利，而且由于这个算法中底面接受的波和被干扰的波都可以使用公式分析和还原。并且根据算法，和根据电子的有关设计思想，提出单通道的干扰抑制方案，在实际的应用过程中，运算比较简单而且实用性很好。

单通道的抑制方案主要模式如图1。

4）基于语音必选技术的通信质量优化，除了目前常规的优化方案，我们还可以基于语言必选技术，主要针对接受端进行优化和改造。必选设备处理信号的主要途径是，通过收到的信号的质量进行判断，并对接受到的语音信号进行分析和比对，选择最好的那个信号传递给航空管制员，从这个方面对回音和干扰进行抑制，实际上就是对民航VHF地空通信实现过程中，接受到语音信号，做了很好的审核和筛选，并通过现代化的信息技术，对语音信号解码阶段，进行最优化的选择，这个过程中对语音信号进行了优化。语音必选技术，主要使用时监管范围较大的区域，由于台站的覆盖范围有限，语音必选技术能有效的增加单个台站的监管范围，基本的技术实现过程是，通过比较多个不同信噪比的大小，确定最大值，将最大值通过控制电路转换成电子信号以后，传输给后面的分析控制设备，通过详细的算法对语音输入过程进行分析，优化比对后，对电子信号施加外部的补偿或抑制措施，然后进行音频输出，由于这个过程中需要大量的数据分析，并对数据结构有个较好的认识，目前该技术还只应用于实验室阶段，但是在目前航空管理复杂的今天，基于语音必选技术能弱化外部信号干扰的条件，避开恶劣的通信环境的干扰，是一种非常高效的优化方案，是未来民航VHF地空通信质量优化的重要的参考方向。

4 结束语

我国民航发展迅速，人民对于航空出行的需求也不断增大，但由于国民经济对无线通讯技术的促进，对航空通信带来了严峻的挑战，我们只有深刻的认识到对于地空通信安全的各项干扰因素，才能提出切实有效的解决方案，本文主要分析干扰的原因和类型，并针对性的提出了相关的解决方案，对民航地空通信水平和质量提出优化的参考措施。

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