空中無線電監(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：云南大學信息學院、云南省無線電監(jiān)測中心

近年來我國加大了對無線電監(jiān)測的投入，各省無線電監(jiān)測中心在建立全方位的監(jiān)測體系，形成空地一體的全面覆蓋網(wǎng)絡做出了巨大的貢獻。在2007年深圳市應用警用直升飛機作為空中無線電監(jiān)測的平臺，對空中頻率進行監(jiān)測，這是中國首例實施空中頻率監(jiān)測的活動［5］。在2010年上海舉行的世博會上，我國首次將系留氣球應用于公共安全領域，實現(xiàn)了對世博園區(qū)空中和地面的全方位綜合監(jiān)測。2011年在深圳舉行的大運會中，深圳市無線電管理局采用直升飛機進行空中無線電監(jiān)測和干擾查處，保障了開閉幕式以及比賽期間的指揮調(diào)度、安全保衛(wèi)、應急通信、電視直播等各類無線電設備的正常運行。

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提供升力，另外飛艇上安裝的發(fā)動機提供部分的升力。發(fā)動機提供的動力主要用在飛艇水平移動以及艇載設備的供電上。

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

2011年11月28日至12月3日，“空中無線電監(jiān)測平臺技術及方法可行性研究試驗”項目在云南省昆明市呈貢大學城進行地面與空中的試驗，試驗中利用飛艇搭載DZM-80無線監(jiān)測測向系統(tǒng)在空中不同高度段對地面不同距離、不同環(huán)境的信號源發(fā)射點進行頻譜掃描并進行實時監(jiān)測，在滿足80%的信號源發(fā)射點個數(shù)能夠監(jiān)測到的條件下，平臺的最低飛行高度，就是監(jiān)測系統(tǒng)能夠正常工作的最佳工作高度段?？罩袩o線電監(jiān)測系統(tǒng)的結構如圖2所示。

為了滿足監(jiān)測環(huán)境的復雜性，選取12個具有不同距離、不同地理地貌特征的位置作為此次空中實驗的信號源發(fā)射點，C1～C12點在地圖上的位置見圖3，其相關參數(shù)及地面測試數(shù)據(jù)見表1。空中試驗時，C1～C12點用相同的信號源、以不同的工作頻率同時發(fā)射信號。飛艇搭載的無線監(jiān)測測向系統(tǒng)在地面計算機的控制下，在空中不同高度段對地面不同距離、不同環(huán)境的信號源發(fā)射點進行頻譜掃描并進行實時監(jiān)測。由于飛艇在飛行時受風速的影響或人為操控因素的影響，不是懸停在某個高度段，而是以一定的半徑進行盤旋，因此在進行數(shù)據(jù)分析時，本文把某個高度段的±25m內(nèi)都認為是這個高度段。數(shù)據(jù)處理的結果如表2所示。

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)處理結果，用Matlab的對不同高度段同一點的監(jiān)測信號進行擬合(如圖4所示)。根據(jù)圖4可知，在復雜的城市環(huán)境下，此次試驗的結果基本符合客觀規(guī)律，監(jiān)測平臺高度越高越能克服多徑衰落，從而獲得更好的監(jiān)測效果。從圖中可知，隨著監(jiān)測平臺的升高，監(jiān)測信號的信噪強度比亦上升，當飛艇的飛行高度達到100m左右時，除了C3和C12點外，其余點監(jiān)測點的信噪強度比基本上達到飽和狀態(tài)或者是平穩(wěn)狀態(tài)，可以滿足對80%以上的信號源發(fā)射點的無線電監(jiān)測任務，因此認為100m高度段為本次試驗中飛艇飛行的最佳工作高度段。

本試驗證明，基于飛艇的空中無線電監(jiān)測是可行的，對解決復雜環(huán)境的無線電監(jiān)測提出了一種新的技術和方法，試驗數(shù)據(jù)和結果討論對云南省空中無線電監(jiān)測系統(tǒng)的建立和部署具有實際意義。