空中無(wú)線電監(jiān)察方式及高度研討

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本文作者：朱仁潔、施繼紅、陳德章、別虎偉、鄧祖高 單位：云南大學(xué)信息學(xué)院、云南省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心

近年來(lái)我國(guó)加大了對(duì)無(wú)線電監(jiān)測(cè)的投入，各省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心在建立全方位的監(jiān)測(cè)體系，形成空地一體的全面覆蓋網(wǎng)絡(luò)做出了巨大的貢獻(xiàn)。在2007年深圳市應(yīng)用警用直升飛機(jī)作為空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)的平臺(tái)，對(duì)空中頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這是中國(guó)首例實(shí)施空中頻率監(jiān)測(cè)的活動(dòng)［5］。在2010年上海舉行的世博會(huì)上，我國(guó)首次將系留氣球應(yīng)用于公共安全領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)世博園區(qū)空中和地面的全方位綜合監(jiān)測(cè)。2011年在深圳舉行的大運(yùn)會(huì)中，深圳市無(wú)線電管理局采用直升飛機(jī)進(jìn)行空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)和干擾查處，保障了開(kāi)閉幕式以及比賽期間的指揮調(diào)度、安全保衛(wèi)、應(yīng)急通信、電視直播等各類(lèi)無(wú)線電設(shè)備的正常運(yùn)行。

飛艇是一種輕于空氣的航空器，主要由巨大的流線型艇體、位于艇體下面的吊艙、起穩(wěn)定控制作用的尾翼和推進(jìn)裝置組成［15］。飛艇飛行示意圖如圖1所示。飛艇獲得的升力主要來(lái)自其內(nèi)部充滿的比空氣輕的氣體，如氫氣、氦氣等?，F(xiàn)代飛艇一般都使用安全性更好的氦氣來(lái)提供升力，另外飛艇上安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)提供部分的升力。發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力主要用在飛艇水平移動(dòng)以及艇載設(shè)備的供電上。

飛艇的優(yōu)點(diǎn)在于:綠色環(huán)保、安全性好。飛艇使用的氣體是氦氣，它能產(chǎn)生浮力且無(wú)毒、無(wú)害、不燃、不爆等特性;而且飛艇耗油率低，噪聲小，污染小，經(jīng)濟(jì)性好。成本低。飛艇節(jié)省能源，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，航程遠(yuǎn)，有效載重量大，比其他航空器更便于維護(hù)保養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)多區(qū)域空中監(jiān)測(cè)。飛艇可以充分利用它的動(dòng)力裝置進(jìn)行多地點(diǎn)多區(qū)域大監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式的空中動(dòng)態(tài)無(wú)線電監(jiān)測(cè)效果。4)空中功能全面，滯留時(shí)間長(zhǎng)。凡是飛機(jī)能做的事飛艇幾乎全能做，留空時(shí)間長(zhǎng)，大型飛艇空中飛行時(shí)間可達(dá)48～72h，可長(zhǎng)時(shí)間懸?；蚓徛羞M(jìn)。

2011年11月28日至12月3日，“空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)及方法可行性研究試驗(yàn)”項(xiàng)目在云南省昆明市呈貢大學(xué)城進(jìn)行地面與空中的試驗(yàn)，試驗(yàn)中利用飛艇搭載DZM-80無(wú)線監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)在空中不同高度段對(duì)地面不同距離、不同環(huán)境的信號(hào)源發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行頻譜掃描并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在滿足80%的信號(hào)源發(fā)射點(diǎn)個(gè)數(shù)能夠監(jiān)測(cè)到的條件下，平臺(tái)的最低飛行高度，就是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠正常工作的最佳工作高度段?？罩袩o(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

為了滿足監(jiān)測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性，選取12個(gè)具有不同距離、不同地理地貌特征的位置作為此次空中實(shí)驗(yàn)的信號(hào)源發(fā)射點(diǎn)，C1～C12點(diǎn)在地圖上的位置見(jiàn)圖3，其相關(guān)參數(shù)及地面測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1?？罩性囼?yàn)時(shí)，C1～C12點(diǎn)用相同的信號(hào)源、以不同的工作頻率同時(shí)發(fā)射信號(hào)。飛艇搭載的無(wú)線監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)在地面計(jì)算機(jī)的控制下，在空中不同高度段對(duì)地面不同距離、不同環(huán)境的信號(hào)源發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行頻譜掃描并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于飛艇在飛行時(shí)受風(fēng)速的影響或人為操控因素的影響，不是懸停在某個(gè)高度段，而是以一定的半徑進(jìn)行盤(pán)旋，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，本文把某個(gè)高度段的±25m內(nèi)都認(rèn)為是這個(gè)高度段。數(shù)據(jù)處理的結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，用Matlab的對(duì)不同高度段同一點(diǎn)的監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行擬合(如圖4所示)。根據(jù)圖4可知，在復(fù)雜的城市環(huán)境下，此次試驗(yàn)的結(jié)果基本符合客觀規(guī)律，監(jiān)測(cè)平臺(tái)高度越高越能克服多徑衰落，從而獲得更好的監(jiān)測(cè)效果。從圖中可知，隨著監(jiān)測(cè)平臺(tái)的升高，監(jiān)測(cè)信號(hào)的信噪強(qiáng)度比亦上升，當(dāng)飛艇的飛行高度達(dá)到100m左右時(shí)，除了C3和C12點(diǎn)外，其余點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信噪強(qiáng)度比基本上達(dá)到飽和狀態(tài)或者是平穩(wěn)狀態(tài)，可以滿足對(duì)80%以上的信號(hào)源發(fā)射點(diǎn)的無(wú)線電監(jiān)測(cè)任務(wù)，因此認(rèn)為100m高度段為本次試驗(yàn)中飛艇飛行的最佳工作高度段。

本試驗(yàn)證明，基于飛艇的空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)是可行的，對(duì)解決復(fù)雜環(huán)境的無(wú)線電監(jiān)測(cè)提出了一種新的技術(shù)和方法，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果討論對(duì)云南省空中無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立和部署具有實(shí)際意義。