民用移动通信信号

关键词： 信号 辐射 民用 移动

民用移动通信信号（精选六篇）

民用移动通信信号 篇1

在现代战争中,随着现代电子技术的发展,有源雷达面临着4大威胁:电子干扰、反辐射导弹、超低空突防及隐身技术。因此,雷达系统必须具有四抗能力,才能在战争中生存[1]。相对的,基于民用移动通信信号的无源雷达由于系统本身不辐射电磁波的工作特性而具有隐蔽接收,不易被敌方发现、工作于米波频段,对这一频段材料隐身效果差等优点[1,2,3]。因此,针对基于民用移动通信信号的无源雷达展开相关技术成为未来雷达发展的一个重要方向[1,4]。

基于民用移动通信信号的无源定位系统利用GSM基站信号或CDMA基站信号作为照射源,通过接收运动目标对这些照射源的反射信号,来获取目标空间位置信息,从而实现对目标定位。而TDOA定位则是一种重要的无源定位方法,它是通过处理接收站采集到的信号到达时间的测量数据来实现对辐射源的定位,适用于基于民用移动通信信号的无源定位系统。对于TDOA方法而言,由于其应用的广泛性,引起了众多学者的研究[5,6,7,8,9],较为经典的如Chan提出的最小二乘算法[5],Foy提出的Taylor级数法[6]。其中,Chan氏算法[5]与一些定位算法的基本原理一样,如Friendlander所提出的去距离最小二乘法[7],Chan和Yau提出的近似极大似然法[8]以及Stoica和Li提出的渐进迭代最小二乘法[9]等,都是将关于距离差的非线性方程进行一定的转化,再将目标达到各基站的距离作为未知数,从而得到一个线性方程组,再对该方程组进行求解从而得到目标的位置,之后利用目标到达各基站的距离作为一种约束关系,进一步提高对目标位置的定位精度。而Taylor级数展开算法的基本原理则是将距离差在接近真实目标的位置处进行一阶Taylor展开,再利用已经获得的距离差进行迭代求解,直到前后两次迭代获得的位置距离小于一个设定的门限。该算法虽然定位精度较高,在测量误差较小时,可以接近卡拉美罗下限,但是需要一个较好的初始值来近似目标位置,若该初始值离目标位置较远,则直接进行迭代有可能产生迭代发散或者收敛到一个错误的值。

本文主要针对基于民用移动通信信号的无源定位系统中Chan氏算法和Taylor级数算法展开研究,通过对两种算法实现过程进行分析,并在不同的基站配置下,利用蒙特卡罗仿真与各基站配置情况下的定位精度卡拉美罗下限进行了比较,发现当测量误差的均方差较小时,利用Chan氏算法和Taylor级数算法均可以逼近于卡拉美罗下限。

1 基于民用移动通信信号的无源定位模型

如图1所示为某一时刻基于民用移动通信信号的雷达目标定位模型。系统通过不同移动基站和一个系统接收站相互配合来完成对空中目标的定位。当目标进入探测区域时,照射到目标上的基站辐射信号会被反射,这些反射波信号的部分能量会被接收站所接收。通过利用直达波信号与目标反射信号进行广义相关,即可获得目标回波信号的时延。

在获得各基站目标回波信号时延后,可利用TDOA算法对目标进行定位。以接收站位置为原点建立坐标系,同时定义基站i坐标位置为Xi=[xi ,yi],i=1,2,⋯,N(N为基站的个数),目标位于x=[x,y]处。在不考虑噪声的情况下,假设基站i发射信号与基站j发射信号的到达时差为τi*,j,由于电磁波在空气中的传播速度恒定,因此可以得出:

式中:Ri=‖x-Xi‖和Rj=‖x-Xj‖分别表示从目标到基站i和基站j的距离,符号“*”表示没有噪声时的实际值。利用式(1)可以构造一条双曲线,并且在不考虑噪声的情况下,目标必然位于该双曲线上。

由于每一基站对应的目标回波时延已知,在不考虑噪声的情况下,可得到有多个基站对所形成的距离差ri*,j,从而构成双曲线方程组,对该方程组求解(即查找双曲线的焦点),便可得到目标的位置。由该方程组的性质可知,利用不同基站作为参考基站计算时延差,所构造的双曲线方程组,等效于利用某一特定基站作为参考基站所构造的方程组。因此,本文假定以基站1作为参考基站,则基站i对应的距离差为:

对式(2)进行移向并求平方可以得到:

整理后,可得:

对式(4)所构成的方程组进行求解,即可完成对目标的定位。

2 经典的TDOA定位算法

2.1 Chan氏算法

在Chan氏算法中,将式(2)中目标达到各基站的距离Ri视为一个未知数,并进行相应的转化,从而得到如式(4)的一个线性方程组,通过对该方程组求解从而得到目标位置的粗略估计结果。然后,利用Ri=x-Xi作为约束关系,再对目标位置进行一次求解,以此来进一步提高对目标位置的定位精度。

由双曲线方程组的性质可知,当双曲线的个数达到两个以上时,才会存在交点,通过寻找交点完成对目标的定位,这就要求基站数目必须在三个以上才能实现对目标的定位。由于计算方式不同,可将三个基站和三个以上基站情况进行分开讨论:

(1)三个基站情况下

当有效的测量基站数量为三个时,通过对回波信号与直达波信号进行广义相关,可以得到三个有效的到达测量值,代入式(4)进行求解。但在求解之前,要求假设R1已知,则通过求解可得到目标位置:

可见,利用式(5)得到的x和y的值,均可利用距离R1表示,然后将这一结果代入R1=‖x-X1‖中,得到一个关于R1的一元方程,求解得到R1的值,由此可获得目标的位置坐标[x,y]。

(2)三个以上基站情况下

在有效测量基站数目在三个以上时,可以获得TDOA的测量值数目将大于或等于式(4)中未知值的数目,此时可充分用获得的TDOA测量值冗余特性得到更加准确的目标位置坐标。具体方法是:在目标与无源雷达系统距离较远的情况下,可假设目标到各基站的距离相等,且均为R1,利用最小二乘算法对式(4)求解,利用所得结果和附加的Ri=‖x-Xi‖作为约束条件进行第二次求解,最终得到目标更为精确的估计位置。

在考虑噪声的情况下,由于在接收站计算所得到的距离差为:

式中:ni,1表示基站i对应的测量误差。因此:

对上式进行移项,并求平方:

整理得到:

用向量表示为:

其中,

定义向量n=[n2,1,…,nN,1]T,那么:

其中,符号“⊙”表示Schur乘积(各元素分别相乘),且:

符号“diag{}⋅”表示以括号中向量为对角线元素的对角矩阵。对于远程目标而言,通常情况下,测量误差远远小于目标和各基站之间的距离,即n≪Ri*,所以可以将式(11)中的第二项忽略掉,即:

那么可以得知误差矢量ψ的均值和协方差矩阵分别为:

式中Q=E[nnT]表示测量误差的协方差矩阵。在式(10)中,za中元素R1与目标的位置有关,因此该式仍是一个非线性方程组,为此可首先假定距离R1与目标的位置无关,再通过最小二乘算法进行第一次求解,则za的估计值为:

由于矩阵B中含有目标与各基站之间的距离,误差矢量ψ的协方差矩阵Ψ仍是一个未知量,因而需要做进一步的近似。

当目标距离较远时,可以近似B≈R1*I,那么:

当目标距离较近时,利用上式进行计算可以得到一个初始解,然后利用该初始解得到的矩阵B,将矩阵B代入式(15),计算出误差矢量ψ的协方差矩阵Ψ,并将Ψ代入式(17)就可以得到更为准确的目标位置。为进一步提高精度可以将式(15)和式(17)进行多次迭代处理,但一般只需要一次计算就可以得到较为精确的结果[10]。

在上述过程中,假定了R1与目标位置x无关。然而,实际上R1=‖x-X1‖,正是有目标位置x所决定的。因此可利用这一距离约束关系,结合最小二乘算法进一步提高定位精度。具体方法是:

首先计算通过式(17)得到的za的协方差矩阵。由于矩阵Ga中包含随机量ri,1,因此可以采用一阶扰动分析方法进行计算,在有噪声的情况下,式(10)表明:

其中,ΔGa=Ga-Ga*,Δh=h-h*。

令za=za*+Δza,由式(15)可得:

保留一阶扰动分量,可以得到[5]:

从而可以得知矢量za的均值和协方差矩阵分别为:

同时定义矢量za的第1和第2个元素为:

式中:e1和e2分别为两个元素的估计误差。利用距离约束关系R1=‖x-X1‖可以得到:

其中:

利用最小二乘算法可知:

其中:

同样,与第一步最小二乘算法相似,由于矩阵Ψ′中含有辐射源的真实位置,它也是一个未知量。但B′可利用式(17)得到za的计算结果值进行近似,Ga*可以利用Ga近似。由此,完成对矢量za′的估计。但是需要注意的是,所以目标的位置估计结果可能有4种可能性,即:

不过,可以通过结合式(17)得到的结果与式(29)的结果进行比较,从而决定最终的定位解。

2.2 Taylor级数算法

Taylor方法是一种基于Taylor级数展开的最小二乘估计的迭代算法。其方法为:首先,在目标位置的初始猜测点用Taylor级数展开,并忽略高次项的影响,将非线性方程转变为线性方程;然后,采用最小二乘算法对目标估计值的偏移量进行估计,并用估计的偏移量修正目标位置,不断迭代,直到估计的目标位置接近真实位置。

前面已知:

其中:

假定目标的坐标初始猜测值为(x0,y0)(非真实坐标),将上式利用Taylor级数在该坐标处展开,忽略高次项,得到:

其中:

此时利用最小二乘算法可得:

式中Q为测量误差的协方差矩阵。在下次递归中,令:

设定一个门限ε,如果|Δx|+|Δy|<ε,停止迭代,否则重新代入该迭代公式,重新计算得到一个新的Δ,再次进行判定。当迭代结束后,得到的(x0,y0)值即为目标位置估计值。

从Taylor级数展开可以得知,在进行计算前,需要一个与实际值较为接近的初始猜测值,才能保证算法收敛,否则有可能导致算法结果收敛到一个错误的值或不能收敛。

但是,可以采用Chan氏算法中第一次最小二乘算法计算得到的估计值来作为目标的初始猜测值。

3 数值仿真与分析

在仿真中,以接收站为原点建立坐标系,并采用了两种基站网络结构,分别为:A类基站坐标分别为[0,0],[-R,0],[R,0],[0,-R],[0,R];B类基站坐标分别为:[0,0],[3 R,0],[3 R 2,1.5R],[-3 R 2,1.5R],[-3 R,0],[-3 R 2,-1.5R]和[3 R 2,-1.5R],其中R=20 km。

针对以上两种基站网络结构,目标位于[25,25]km处,各基站对应的测距误差的均方差相同,图2(a)给出了在A类基站网络结构下,其卡拉美罗下限、Chan氏算法定位误差的均方值、Taylor级数算法定位误差的均方值随测距误差变化的曲线和Taylor级数算法联合Chan氏算法时定位误差的均方值随测距误差变化的曲线。单独使用Taylor级数算法时假设目标的初始位置为[24,26]km。图2(b)则给出了B类基站网络结构下,四种定位误差变换曲线。为了保证仿真的正确性,在每种TDOA测量误差条件下,进行1 000次蒙特卡罗仿真。

从图2中可以看出在仿真条件要求的情况下,B类基站网络结构对应的各算法的性能优于A类基站网络结构,这主要是因为前者可以比后者多提供两组TDOA测量值,即利用更多的信息完成对目标的定位。

4 结论

本文详细分析了基于民用移动通信信号的无源定位系统的定位模型和适用于该系统的Chan氏算法和Taylor级数算法的实现过程,并在不同的基站配置下,利用蒙特卡罗仿真与各基站配置情况下的定位精度卡拉美罗下限进行了比较,发现当测量误差的均方差较小时,利用Chan氏算法和Taylor级数算法均可以逼近于卡拉美罗下限。

摘要：基于民用移动通信信号的无源雷达系统具有隐蔽性好、反隐身能力及抗干扰能力强、系统简单可靠等优点,近年来受到各国的重视,得到了较快的发展。针对基于民用移动通信信号的无源定位系统中Chan氏算法和Taylor级数算法的实现过程展开分析研究,并在不同的基站配置下,与其相应的定位精度卡拉美罗下限进行了比较,发现当测量误差的均方差较小时,利用Chan氏算法和Taylor级数算法均可以逼近卡拉美罗下限。

关键词：民用移动通信信号,TDOA定位,Chan氏算法,Taylor算法

参考文献

[1]杨广平.外辐射源雷达关键技术研究[J].现代雷达,2008,30(8):5-9.

[2]徐伟杰,王俊基.基于TOA测量的T～n R型无源雷达目标跟踪算法[J].系统工程与电子技术,2010,32(3):512-517.

[3]王卓,王立志.一种单源单站模式下空间无源定位新技术研究[J].现代电子技术,2011,34(15):15-18.

[4]杨向星,张群,梁贤姣,等.基于CDMA信号的TDOA定位时延参数获取算法[J].科学技术与工程,2012,12(27):6944-6947.

[5]CHAN Y T,HO K C.A simple and efficient estimator for hy perbolic location[J].IEEE Transactions on Signal Processing,1994,42(8):1905-1915.

[6]FOY W H.Position location solutions by Taylor series estima tion[J].IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Sys tems,1976,12(2):187-194.

[7]FRIEDLANDER B.A passive localization algorithm and its ac curacy analysis[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,1987,12(1):234-245.

[8]CHAN Y T,HANG Y C,CHING P C.Exact and approximatemaximum likelihood localization algorithms[J].IEEE Transac tion on Vehicular Technology,2006,55(1):10-16.

[9]STOICA P,LI J.Lecture notes source localization from range difference measurements[J].IEEE Signal Processing Maga zine,2006,23(6):63-66.

《民用航空通信导航监视工作规则》 篇2

第一条 为了规范民用航空通信导航监视(以下简称通信导航监视)工作，保障民用航空活动的安全、正常和高效，依据《中华人民共和国民用航空法》、《中华人民共和国飞行基本规则》和《民用机场管理条例》，制定本规则。

第二条 本规则适用于在中华人民共和国领域内以及根据我国缔结或者参加的国际条约的规定，提供通信导航监视服务以及与通信导航监视服务有关的活动。

本规则是组织实施通信导航监视工作的依据。提供通信导航监视服务的单位以及其他与通信导航监视工作有关的单位和个人，应当遵守本规则。

第三条 中国民用航空局(以下简称民航局)负责统一管理全国通信导航监视工作，民航地区管理局(以下简称地区管理局)负责监督管理本地区通信导航监视工作。

第四条 通信导航监视工作的主要任务是通过配置和管理相应的人员及设施设备，为民用航空活动提供准确、及时、连续、可靠的通信导航监视服务。

第五条 组织与实施通信导航监视工作，贯彻安全第一、保障可靠、服务优质的方针，遵循科学配置、协调运行、集中统一、分工负责的原则。

第六条 民航局鼓励和支持通信导航监视领域的科学技术研究与应用、人才培养、国际合作与交流，不断提高通信导航监视服务水平。对通信导航监视工作做出突出贡献的单位和个人，给予奖励。

第七条 本规则所用术语的含义在本规则附件《定义》中规定。

第二章 机构与人员

第一节 机 构

第八条 通信导航监视服务由通信导航监视运行保障单位提供。通信导航监视运行保障单位应当在指定的职责范围内提供通信导航监视服务。

第九条 通信导航监视运行保障单位应当具备下列基本条件：

(一)具有健全的组织机构和管理制度;

(二)具有满足通信导航监视服务保障工作需要的，持有有效执照的民用航空电信人员;

(三)具有开展通信导航监视服务保障工作所需的设施设备，以及必备的仪器仪表、备件、器材和工具;

(四)具有必备的有关通信导航监视资料。

第十条 通信导航监视服务保障组织体系由全国、地区和机场通信导航监视运行保障单位等三级运行保障单位组成。

(一)全国通信导航监视运行保障单位负责全国通信导航监视服务及设施设备的运行与管理，以及全国范围内民航专用航空电信网络的运行保障、状态监控和应急处置等工作，负责统一组织协调并提供国家间的相应通信导航监视服务。

(二)地区通信导航监视运行保障单位提供本地区范围内的通信导航监视服务，负责本地区通信导航监视设施设备的运行与管理、应急处置和维护维修等运行保障工作。

(三)机场通信导航监视运行保障单位提供本单位所承担的通信导航监视服务，负责本单位通信导航监视设施设备的运行与管理、应急处置和维护维修等运行保障工作。

全国和地区通信导航监视运行保障单位由民航局设立或者批准设立。

民用运输机场应当设置通信导航监视运行保障单位，民用通用机场根据运行需要设置通信导航监视运行保障单位。民用机场设置通信导航监视运行保障单位的，应当按照《民用机场使用许可规定》的要求取得民用机场使用许可证后方可提供通信导航监视服务。

地区通信导航监视运行保障单位可以同时承担所在机场的通信导航监视运行保障单位的工作职责。

第十一条 各级通信导航监视运行保障单位根据工作职责，可以承担通信、导航、监视专业中的一项或者多项服务保障工作。

第十二条 空中交通管理单位、民用航空企业、机场以及其他与民用航空安全生产运行相关的单位应当按照民用航空有关法律、法规、规章和标准的要求，积极配合通信导航监视服务保障工作的实施。

第二节 人员执照

第十三条 从事通信导航监视服务保障工作的技术人员(以下简称航空电信人员)实行执照管理制度。航空电信人员执照由民航局统一管理。

第十四条 航空电信人员应当按照《民用航空电信人员执照管理规则》要求取得电信人员执照，并按照规定保持其有效。未持有有效执照的人员，不得独立从事通信导航监视服务保障工作。

第十五条 航空电信人员执照类别包括通信专业、导航专业和监视专业三类。

第十六条 航空电信人员执照的申请、颁发、管理和监督，按照《民用航空电信人员执照管理规则》执行。

第三节 人员培训

第十七条 航空电信人员应当按照规定接受岗位培训和考核。

通信导航监视运行保障单位应当按照民航局有关规定组织航空电信人员岗位培训和考核。

第十八条 航空电信人员岗位培训由通信导航监视运行保障单位或者民航局指定的培训机构实施。

第十九条 民航局指定的航空电信人员岗位培训机构目录，由民航局制定并定期公布。

第二十条 通信导航监视运行保障单位应当每年组织通信导航监视从业人员进行专业培训，确保其专业知识更新。

专业培训考试(核)记录应当记入个人技术档案。

第三章 设施与设备

第一节 设备准入

第二十一条 使用直接关系民用航空飞行活动安全的通信导航监视设备，应当符合民航局有关规定。

第二十二条 购置和使用实行使用许可管理的通信导航监视设备，应当从民航局定期公布的《民用航空通信导航监视设备使用许可目录》中选取。

购置和使用不实行使用许可管理的通信导航监视设备，应当符合国家和民用航空有关法律、法规、规章、规范性文件和技术标准的要求，确保设备的安全性、可用性和可靠性。

第二节 规划与建设

第二十三条 通信导航监视的发展与建设由民航局组织制定相关规划。

第二十四条 通信导航监视发展与建设应当服从国家和民航发展总体规划，以运行需求为引导，坚持统一规划、科学合理、资源共享的原则，提高系统综合保障服务能力，确保飞行安全。

第二十五条 通信导航监视运行保障单位以及与通信导航监视服务有关的单位负责提出通信导航监视服务发展和建设相关规划的需求和建议。

通信导航监视运行保障单位负责通信导航监视发展和建设相关规划的组织实施。

第二十六条 新建、改建、扩建通信导航监视设施设备时，应当符合通信导航监视发展和建设的相关规划，并按有关规定建设防雷设施、安全保卫设施、消防设施以及环境监控和告警装置等设施设备。

第二十七条 民航局和地区管理局对通信导航监视工程的立项、可行性研究、初步设计、工程实施和验收实施管理。

第二十八条 通信导航监视工程的建设管理应当按照民航局有关规定执行。

第二十九条 新建、改建、扩建的通信导航监视设施设备投入使用后的评估按照民航局有关规定执行。

民航局或者地区管理局可以根据需要组织评估。

第三节 设施设备的设置

第三十条 通信导航监视运行保障单位应当根据运行需求和民航局相关规定，配置通信导航监视设施设备，并保证设施设备在规定使用周期内正常运行。

设施设备根据其使用年限和实际工作状况以及技术发展进行更新改造时，应当按照有关规定执行。

第三十一条 通信导航监视运行保障单位应当根据空中交通管制运行需求、空中航行服务需求及飞行程序设计方案要求设置或者迁移无线电通信导航监视台(站)。

第三十二条 用于提供应急服务或通用航空保障等非固定台(站)址的无线电通信导航监视台(站)应当在批准的范围内设置和使用。

第三十三条 无线电通信导航监视台(站)的选址工作由通信导航监视运行保障单位或者空管项目建设单位负责并自行或会同从事民航专业工程设计、咨询的单位组织实施。

第三十四条 通信导航监视运行保障单位设置或者迁移无线电通信导航监视台(站)址时，应当向所在地地区管理局提交台(站)址选址报告。

第三十五条 无线电通信导航监视台(站)的选址报告应当包括以下主要内容：

(一)编制依据;

(二)台(站)运行需求分析;

(三)电磁环境和地理环境分析;

(四)预选台(站)址的设备信号覆盖分析;

(五)新建台(站)条件(供电、通信等)分析;

(六)结论;

(七)附件。

第三十六条 无线电导航台(站)址应当同时满足导航台(站)场地设置规范、电磁环境要求和飞行程序设计方案。不能同时满足的，负责选址的单位应当与飞行程序设计单位会商，对飞行程序设计方案或者比选台(站)址进行调整，直至符合运行需求为止。

第三十七条 无线电通信导航监视台(站)或设备的频率、呼号、地址等代码资源由民航局统一规划和管理。

无线电通信导航监视台(站)无线电频率、呼号的指配和使用应当遵守《中国民用航空无线电管理规定》及其他有关规定。

其他代码资源的使用和指配应当遵守民航局有关规定。

第三十八条 通信导航监视运行保障单位需要撤销无线电通信导航监视台(站)时，应当向审批机关申请办理撤销手续。

第四节 新技术应用

第三十九条 通信导航监视新技术应用(以下简称新技术应用)政策、规划、规章和标准由民航局统一制定和发布。民航局负责统一组织指导和管理新技术应用活动，地区管理局负责监督管理本地区新技术应用活动。

通信导航监视新技术是指用于通信导航监视服务，支持一种或者多种新的运行概念、运行方式，所使用的技术、设备、系统以及它们的集成。

第四十条 通信导航监视运行保障单位实施新技术应用，应当贯彻和执行有关新技术应用的政策、规划、规章和标准。并建立相应的管理程序和制度。

第四十一条 新技术应用前，应当按照民航局相关规定进行验证。

未通过验证的新技术不得用于提供通信导航监视服务。

第四十二条 实施新技术应用的单位应当具备应用条件，制定安全保证措施，并对应用活动的安全负责。

第五节 设备开放与运行

第四十三条 用于民用航空导航设备的开放与运行管理，按照《民用航空导航设备开放与运行管理规定》执行。

用于民用航空通信和监视设备的开放与运行管理按照民航局有关规定执行。

第四十四条 通信导航监视运行保障单位应当执行国家和民用航空的有关规定，保证通信导航监视设备的开放、运行和关闭符合民航局的相关规定和标准，保持通信导航监视设备的持续适用。

第四十五条 通信导航监视运行保障单位应当会同航空情报服务机构保证开放运行的通信导航监视设备资料的完整性、准确性、及时性和一致性。

第六节 设施设备及其电磁环境保护

第四十六条 通信导航监视设施设备及其电磁环境的保护工作应当按照国家和民用航空的有关规定具体实施。

通信导航监视设备正常运行所需的场地和设施应当满足电磁环境保护要求。

第四十七条 任何单位或者个人不得侵占、破坏或者擅自移动通信导航监视设施设备。

禁止任何危害通信导航监视设施设备及无线电通信导航监视设施设备电磁环境的行为。

第四十八条 通信导航监视运行保障单位应当按照国家和民用航空有关法律、法规、规章和标准的要求，对通信导航监视设施设备及其电磁环境保护区域釆取必要的防护措施。

第四十九条 通信导航监视运行保障单位应当向地方政府提出对有关无线电通信导航监视台(站)的电磁环境保护的范围和要求。

无线电通信导航监视台(站)的电磁环境保护工作应当由设施设备所在地地区管理局协调所在地地方政府按照国家和民用航空的有关规定和标准执行。

第五十条 通信导航监视设备的无线电频率受到有害干扰时，通信导航监视运行保障单位在进行自查后，应当及时报告所在地地方无线电管理机构和地区管理局，并配合所在地地方无线电管理机构排除有害干扰。

第五十一条 在民用航空无线电台(站)电磁环境保护区域内进行工程施工或者设置使用各类设施设备，应当按照国家和民用航空有关台(站)设置和电磁环境保护规定执行。

第四章 通信导航监视服务

民用移动通信信号 篇3

在历次民用飞机适航条款的修订中, 舱门设计的相关条款经过多次调整, 舱门的要求越来越高, 因此舱门的设计也越来越复杂、功能也日趋自动化[1,2]。舱门信号系统作为舱门完整实现功能的必不可少的部分, 在型号研制中逐步作为一个独立的电子电气处理系统。

舱门信号系统的功能一般为实现对飞机各个舱门状态的告警与指示, 控制舱门各作动器、舱门滑梯、飞行锁, 显示客舱残余压力。舱门信号系统一般由传感器、控制器、舱门驱动器、显示组件构成。舱门信号系统可能与航电系统、指示记录系统、客舱压力系统、起落架系统、飞控系统等交联。

从上述舱门信号系统的功能来看, 舱门信号系统中人机接口的比重较大。舱门信号系统主要通过告警信息, 顶部板指示灯, 声音告警等通告驾驶员相关舱门状态及危险情况;主要通过指示灯, 控制板等接口通告乘务员舱门状态及提示操作步骤。上述人机接口设计必须简明, 有效并排除误操作等不利因素。

传统的舱门信号系统人机接口相对单调, 一般只有接近传感器探测舱门状态这一单一的功能。这显然不能符合当前民用飞机关于舱门越来越高的适航要求。

同时民用客机的舱门设计越来越庞大, 很多具有电, 液压驱动的部分更是需要良好的人机接口来使操作便利并准确。民用飞机设计过程复杂异常, 如何迅速的设计出符合满足适航条款、客户需求且人机接口完备的舱门信号系统成为一大挑战。

本文针对上述挑战提出了一种交互式的舱门信号系统设计理念, 并应用于某民用飞机舱门信号系统设计。

2 舱门信号系统人机接口模块

本节基于适航条款的分析, 给出舱门信号系统模块库。模块库包括模块定义, 模块与需求间的拓补关系及模块相互间的关联。

2.1 适航条款分析

根据CCAR25-R4运输类飞机的适航标准规定783条款[1], 相关分析如表1:

2.2 人机接口模块

模块定义即将人机接口关联性较强的设备归为一个模块, 本节首先详述各设备的功能, 检查设备功能是否完整的实现表1所定义的功能需求。再由设备的功能推出设备间的相互关联, 根据设备间的关联来推出舱门信号系统的人机接口模块。

表2给出了舱门信号系统人机接口设备的功能, 图1给出了各设备间的相互关联。

图1给出了某民用飞机的舱门信号系统各设备间的相互关联, 在民用飞机中一般有乘客门、货舱门、电子电气设备舱门等。根据前述的分析再结合设计经验, 得到民用飞机舱门信号系统的人机接口模块库, 如表3所示:

3 某民用飞机舱门信号系统设计实例

根据第2章的设计理念及人机接口模块库。先给出某民用飞机舱门信号系统设计实例并详述其中的人机接口。某干线民用飞机, 航程载荷大, 机身大, 舱门数量多, 表3中的模块全部使用, 得到图2的某干线飞机舱门信号系统。舱门信号系统的人机接口较为复杂, 分为机组, 乘组和地勤人员三个部分的接口。

乘组人机接口:某干线飞机共八个乘客门, 每个乘客门有一个显示面板为乘务员显示门舱门打开、关闭、上闩及上锁的状态。每个乘客门有滑梯预位指示灯及残余压力指示灯, 分别用来给乘务员提供滑梯预位指示及客舱残余压力告警。

乘客门由电动机辅助打开, 每个乘客门安装有打开和关闭开关供乘务员操作。乘客门打开和关闭都有严格的放错设计及操作程序, 来防止舱门在起飞或空中意外打开。

具体来说控制器检测飞机起飞及在空中时会给舱门驱动电机掉电, 从源头上防止舱门被意外电动开启。同时在操作程序上, 乘务员在飞机降落后, 必须检查滑梯预位指示灯及残余压力指示灯确保滑梯未预位且客舱释压完毕才能电动开启舱门。

此外, 乘务员座椅附近的航电客舱核心系统显示面板上也有舱门状态的实时显示。

地勤人员人机接口:货舱门也有电动打开和关闭按钮, 同时有指示货舱门打开、关闭、上闩和上锁各个位置的指示面板。货舱门也提供残余压力指示灯的指示告警。其防错设计及打开程序与前述客舱门类似, 这里不赘述。

机组人机接口:指示记录仪给出的告警信息及简图页显示的舱门状态。当任何门未关闭且锁定时, 即给出**door not locked的告警信息。同时机组成员可通过简图页实时得到舱门状态, 绿色代表舱门已关闭且上锁, 黄色代表舱门未关闭或上锁。

维护人机接口:机载维护系统可显示各传感器的维护信息, 当有传感器故障或传感器需要调整时均会显示相应信息, 以供维修人员参照。

4 总结

本文提出了一种交互式舱门信号系统设计理念来适应当前民用飞机舱门多样化、复杂化、自动化的设计需求。系统设计中着重基于人机接口模块的优化设计。

文中研究了某民用飞机的舱门信号系统的设计, 并给出了人机接口的详细描述。虽然人机交互设计是围绕舱门信号系统展开的。但是随着多电飞机的日趋流行, 各种飞机机电系统自动化程度的不断提高, 良好的人机接口越来越重要, 交互式设计理念也会应用到更多的民机机电系统设计中。

摘要：针对民用飞机舱门信号系统日趋复杂化和多样化的需求, 提出了一种交互式设计理念。设计既符合民用飞机系统的一般设计过程, 又有良好的人机接口, 易于机组乘组操作。基于此设计理念研究了某民用飞机的舱门信号系统设计。

关键词：人机接口,民用飞机,舱门,信号系统

参考文献

[1]FAA.美国联邦航空条例FAR-25部, 2009.

[2]徐李云, 孙欢庆.舱门信号控制系统设计.航空制造技术, 2012.

[3]伊恩·莫伊尔·阿伦·西布里奇.民用航空电子系统.北京:航空工业出版史, 2009.

[4]陈圣灵, 侯成晶.传感器技术及应用电路.北京:中国电力出版史, 2009.

民用通信对雷达的干扰 篇4

一、雷达干扰

随着社会的进步和发展, 当前各种通信技术、网络技术不断的得到应用, 其更新换代速度非常快, 这个通信技术、通信设备在使用的过程中, 通过接受通信信号完成通信任务。在通信的过程中, 产生的、接收的各种信号, 其产生的频率与雷达信号有一定的关系。

在通信的过程中, 产生的通信信号不同, 不同的通信需求, 通信距离, 产生的信号强度不同, 这些信号有频率产生, 民用通信设备众多, 通信基站点分布广泛, 形成了一个民用通信网。雷达技术的发展, 使得其广泛的应用在各个方面, 例如航空、气象、航天等, 在雷达工作站的工作中, 雷达发射的信号、接收的信号, 决定着雷达工作的质量, 以及其雷达工作的安全性。

当民用通信系统产生的信号频率, 与雷达工作产生的信号频率相同时, 且两者同时工作, 民用通信信号频率, 将会影响雷达的信号频率, 严重时, 使得雷达工作瘫痪。综合进行分析, 在雷达工作的过程中产生的干扰有很多中, 在民用通信日渐发展壮大的影响下, 民用通信对雷达工作产生的干扰越来越大, 所以为了保证雷达工作的安全性, 不仅要民用通信信号频率上入手, 还要从雷达技术上入手, 增强雷达的抗干扰和反干扰性能[1]。

通信信号分为多种, 目前在通信市场中, 产生的通信信号有3种, 分别为调频、调相、调幅。而雷达信号主要以调频信号、相位编码信号为主, 在雷达信号与民用通信信号, 同时使用频率信号时, 并且产生相同的频率, 将对, 雷达的工作产生巨大的影响。为了消除民用通信信号对雷达信号产生的干扰, 需要将雷达的抗干扰、反干扰性能提升, 进而消除民用通信对雷达的干扰。

二、民用通信对雷达干扰的消除

民用通信的频率使用范围不断的扩大和变化, 使得雷达受到越来越多的民用通信的影响, 而且这种民用通信信号的影响强度在不断的提升。雷达受到民用通信的干扰, 其工作质量受到影响。民用通信信号对雷达信号的干扰, 因为民用通信信号带较窄, 所以将其称之为窄带干扰。在消除民用通信信号对雷达干扰中, 需要根据雷达的实际工作环境、频率信号等, 在信号理论的基础上, 选择具有高精度、可以远距离作用等性能的调频信号。其次制定信号干扰处理方案, 进行民用通信信号干扰的处理。调频信号在脉冲压缩之后, 可以提高信号的距离分辨率、速度分辨率两者之间存在的矛盾。在雷达系统中, 按照信号脉压系统, 形成一个信号过滤系统, 使得雷达在工作的过程中, 接受的、发射的信号, 与工作中所需的信号完美的结合, 将民用通信信号产生的干扰排除。

为了提升雷达工作中, 频率信号的特性, 还需要增加一个匹配网络加窗函数[2]。从雷达频域上可以清楚的看到雷达信号的动态, 根据雷达频率信号的动态变化, 判断雷达信号的受干扰程度。除了以上这些方法之外, 在当前的通信网络中, 消除民通通信对雷达的干扰还有很多种方法, 利用动态目标检索, 最小二乘法等, 这些方法均可以对雷达的干扰信号进行抑制和控制。建立雷达信号反干扰仿真模型, 对各种民用通信信号对雷达信号产生的干扰进行分析, 制定抗干扰对策、方案, 保证, 雷达的正常工作。

在当前这个科学技术、网络技术、通信技术发达的社会中, 通信与雷达密切的联系着人们的生活和工作。随着通信技术、雷达技术的发展, 在各个地方信号基站点广泛的分布着, 形成了一个信号接收网络。民用通信与雷达之间产生的信号干扰, 会产生较大的影响, 尤其是对雷达工作。所以需要在今后的工作和技术发展中, 不断的提升雷达的抗干扰和反干扰性能。

三、小结

民用通信逐渐的发展起来, 民用通信中的频率信号, 与雷达频率信号相同时, 将影响到雷达的信号发射和接收, 影响雷达的正常工作, 尤其是航空、航天、气象等雷达使用要求较好的领域, 对雷达信号接收和发射的质量有非常高的要求。民用通信信号雷达信号的干扰需要消除, 需要将雷达的抗干扰性能提升, 为其工作的顺利进行提供保障。

摘要：随着科学技术、通信技术的发展, 雷达技术现已经广泛的应用到各个方面。通信技术的发展, 使得当前社会中, 各种通信系统的信号接收、发射站点分布越来越密集, 这些通信系统站点的频率使用范围在不断地扩展和变化。民用通信作为通信系统中的重要组成部分, 其基站点分布的城市的各个角落, 为此使得雷达受到越来越多的干扰, 雷达受到民用通信的干扰, 促进了雷达抗干扰技术的发展, 本文针对民用通信对雷达的干扰, 以及相关的内容进行分析研究。

关键词：民用通信,雷达,干扰

参考文献

[1]刘营营, 荣兴兴.通信信号对雷达信号干扰的分析[J].电子世界, 2013 (20) :95-96.

民用通信对雷达的干扰 篇5

关键词：民用通信,雷达,信号,干扰

一、民用信号对雷达产生的干扰

目前常用的通信信号有三种, 调幅、调相和调频, 而相位编码信号和调频信号是雷达信号的主要形式。当雷达和通信设备都处于工作状态的情况下, 如果两者产生的信号频率相同, 则通信信号会对雷达信号造成严重影响, 甚至导致雷达不能正常工作。如今随着民用通信技术的快速发展, 其对雷达产生的干扰将越来越明显, 所以为了确保雷达的正常、稳定运行, 需要对雷达技术和民用通信信号频率两个方面进行改进, 提高雷达的抗干扰能力。

二、民用信号对雷达信号的干扰的消除

随着民用通信信号频率范围的逐渐扩大, 对雷达产生的干扰越来越明显, 给雷达的正常工作造成极大的影响, 所以通过一定技术手段最大程度的消除民用通信对雷达产生的干扰, 保证雷达的正常工作是非常关键的问题。首先结合雷达的信号、频率以及工作环境状况, 依据相关信号理论基础, 选取有远距离作用效果且精度相对较高的频率信号, 制定有效的信号干扰处理方案, 对通信信号干扰进行抑制。通过调频信号的脉冲压缩缓解速度、距离分辨率之间的矛盾。在雷达的工作过程中, 通过信号脉压系统形成雷达的信号过滤系统, 对雷达发射信号、接收信号以及所需要的相关信号进行有效结合, 进而消除通信信号带来的干扰。

为了强化雷达频率信号的特征, 需要添加匹配网络加窗函数, 对雷达工作状态下信号的动态状态进行准确显示, 然后结合信号的变化掌握通信信号对雷达信号的干扰程度。在实际应用当中, 有很多种方法可以用来消除民用通信信号对雷达产生的干扰, 常用的有最小二乘法、动态目标搜索以及特征子空间投影方法等等, 这些都是能够对通信信号进行有效控制和抑制的信号抗干扰方法。通过对雷达信号反干扰仿真模型的构建, 分析雷达受到的信号干扰, 制定有效的抗干扰方案, 进而使通信设备对雷达产生的信号干扰控制在最小程度, 确保雷达的正常工作。下面简单介绍一下基于最小二乘法的抗干扰方法:

第二, 选取离散频点。n的值与频率采样的间隔有着直接关系, 即n值随着频率采样间隔的减小而增大, 最终获取的数字就越精确。在实际应用当中, 频率的采用率对误差有一定影响, 即误差随离散点的增加而减小。另外一个方面, 如果在相同频率的采样点输入的带限干扰功率偏大的情况下会导致抑制效果较差, 所以该方法比较适合用于功率较小的通信信号干扰[2]。

三、结语

本文主要对民用通信信号对雷达产生的干扰进行了分析和探讨, 并简单阐述了消除民用通信信号干扰的措施和方法。雷达技术和通信技术是社会实际生活当中应用比较广泛的两种技术, 尤其是雷达技术如今已经发展到各个行业领域, 如气象预测、导航定位、物象识别等等方面, 在人们的工作和生活中发挥着重要作用。所以在通信技术迅速发展、通信设备日益更新的形势下, 要保证雷达的正常工作就需要进一步完善雷达工作性能, 尤其是提高雷达的抗干扰能力。

参考文献

[1]刘营营, 荣兴兴.通信信号对雷达信号干扰的分析[J].电子世界, 2013 (20) .

民用通信系统电磁脉冲防护技术研究 篇6

1944年和1951年,美国的J.L.Fowler与前苏联的A.D.Caxarov分别提出了由炸药驱动的通量压缩发生器(EMFCG)概念,美国、前苏联和英国等军事大国逐步重视爆磁压缩发生器的研究,历经长时间的理论探索和实验研究,许多国家的爆磁压缩电磁脉冲弹开始进入实用阶段。

此类电磁脉冲炸弹(EMPB),不像普通炸弹一样造成大面积伤亡,仅对电子设备造成毁伤。但是此类电磁脉冲武器,不仅仅会对军事设施造成严重破坏,对民用系统也会造成同样的破坏。现代及未来城市,民用通信设备将以基站组成的蜂窝通信系统为基础,针对这种非大规模杀伤武器对民用城市的威胁,需要研究电磁脉冲武器的物理特性与防护措施。

2电磁脉冲武器简介

通常情况下,我们所研究的都是非核电磁脉冲弹,电磁脉冲由弹头携带的大功率微波发生器瞬间释放,其幅度取决于微波功率发生器的功率大小。

可以应用于EMPB设计的技术有爆炸磁通量压缩发生器(FCG)、炸药或推进剂驱动的磁流体动力(MHD)发生器和一系列的高功率微波器件,其中关键技术是虚阴极振荡器或阴极振荡器。美国已在这些技术方面测试,并有相当数量的工作已经发表在未分类的文献。

3电磁脉冲的物理特点及其毁伤途径

EMPB的工作原理如下:起爆在螺旋状导线内的炸药,以压缩磁通量的方式提升螺旋状导线上的电流,此电流导入虚阴极管,以谐振方式产生高频电波,由微波天线发射出电磁脉冲波。电磁炸弹的作战影响范围,与能量大小、能量的空间与频谱分布有着直接关系。

4时频特性

5电子脉冲武器毁伤途径

从毁伤系统接受电磁脉冲干扰的角度来看,主要由“前门耦合”和“后门耦合”两种传播途径,将能量耦合到目标中的电子系统,从而对目标系统的产生毁伤效应。

前门耦合是指能量通过目标上的天线、传输线等媒质线性耦合到其接收和发射系统内,一般发生在通信设备有关天线部位。后门耦合是指通过目标上的缝隙或孔洞耦合进入系统,一般情况下,发生在电磁炸弹发出的电磁场在固定布线和电缆上产生巨大瞬变电流的时候。

6总结与分析

分析电磁脉冲能量的时频特性后,结合其毁伤途径的特点,可以得到以下结论:

(1)EMPD的能量在时域上分布在纳秒级范围内,而频域上的分布较为均匀,能量被分散,频域能量密度远低于时域能量密度,而民用通信系统的无线设备前端有较好的双工隔离设备,在双工设备良好的矩形系数将有效遏制EMPD的攻击效果。

(2)在“后门耦合”方面,民用设备依据现有EMC测试标准具有抗干扰能力,但是由于该标准无法覆盖EMPD的全部攻击频段和能量范围,需要在此方面做进一步抗电磁脉冲加固,比如电缆、屏蔽腔体、电源系统隔离都需要做防护。

(3)在“前门耦合”方面,EMPD对民用通信系统真正的“前门耦合”有效威胁来自带内,工作频带内的电磁脉冲威胁无法通过频域选择性器件滤除,前端设备在带内需要进行抗电磁脉冲加强设计,比如引入限幅器等能量隔离手段。

摘要：随着电磁对抗技术不断发展,电磁脉冲炸弹的研究已经步入成熟阶段,国外先后报道了可用作武器的电磁脉冲炸弹等武器。此类武器可以对军事设施实施破坏的同时,对民用通信设备同样具有较大的破坏作用。本文针对电磁脉冲武器对民用系统构成的威胁,分析电磁脉冲特性,并对电磁脉冲的威胁进行具体分析,提出一些防护措施。

关键词：电磁脉冲,傅里叶变换,时频特性

参考文献

[1]Jean-Pierre Beranger.Making Use of the PML Absorbing Boundary Condition in Coupling and Scattering FDTD Computer Codes.IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility.2003,190-197.

[2]VG Baryshevsky,AE Borisevich,AA Gurinovich,GY Drobyshev.A compact high power microwave(HPM)source European Pulsed Power Conference,2009:1-4.