空中無線電監察方式及高度研討

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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、云南省無線電監測中心

近年來我國加大了對無線電監測的投入，各省無線電監測中心在建立全方位的監測體系，形成空地一體的全面覆蓋網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測的平臺，對空中頻率進行監測，這是中國首例實施空中頻率監測的活動［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，實現了對世博園區空中和地面的全方位綜合監測。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測和干擾查處，保障了開閉幕式以及比賽期間的指揮調度、安全保衛、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部充滿的比空氣輕的氣體，如氫氣、氦氣等。現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動機提供部分的升力。發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。

飛艇的優點在于:綠色環保、安全性好。飛艇使用的氣體是氦氣，它能產生浮力且無毒、無害、不燃、不爆等特性;而且飛艇耗油率低，噪聲小，污染小，經濟性好。成本低。飛艇節省能源，續航時間長，航程遠，有效載重量大，比其他航空器更便于維護保養。實現多地點多區域空中監測。飛艇可以充分利用它的動力裝置進行多地點多區域大監測，實現移動式的空中動態無線電監測效果。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，可長時間懸停或緩慢行進。

2011年11月28日至12月3日，“空中無線電監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無線監測測向系統在空中不同高度段對地面不同距離、不同環境的信號源發射點進行頻譜掃描并進行實時監測，在滿足80%的信號源發射點個數能夠監測到的條件下，平臺的最低飛行高度，就是監測系統能夠正常工作的最佳工作高度段。空中無線電監測系統的結構如圖2所示。

為了滿足監測環境的復雜性，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射點，C1～C12點在地圖上的位置見圖3，其相關參數及地面測試數據見表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射信號。飛艇搭載的無線監測測向系統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、不同環境的信號源發射點進行頻譜掃描并進行實時監測。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，因此在進行數據分析時，本文把某個高度段的±25m內都認為是這個高度段。數據處理的結果如表2所示。

根據表2的數據處理結果，用Matlab的對不同高度段同一點的監測信號進行擬合(如圖4所示)。根據圖4可知，在復雜的城市環境下，此次試驗的結果基本符合客觀規律，監測平臺高度越高越能克服多徑衰落，從而獲得更好的監測效果。從圖中可知，隨著監測平臺的升高，監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，其余點監測點的信噪強度比基本上達到飽和狀態或者是平穩狀態，可以滿足對80%以上的信號源發射點的無線電監測任務，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測是可行的，對解決復雜環境的無線電監測提出了一種新的技術和方法，試驗數據和結果討論對云南省空中無線電監測系統的建立和部署具有實際意義。