CN113358966B - 一种民航导航台站电磁环境评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

发明涉及一种民航导航台站电磁环境评估方法及系统，该方法包括步骤：基于电波传播理论确定出有源干扰信号在导航台站处总的电磁干扰场强值，所述总的电磁干扰场强值=直射信号电磁干扰场强值和传输路径损耗信号电磁干扰场强值；利用EMI电磁干扰机测量出有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值，利用测距仪测量出用于测算传输路径损耗信号电磁干扰场强值所需的距离参数；根据测量所得数据测算出所述总的电磁干扰场强值，并将总的电磁干扰场强值与导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估。通过本发明方法进行电磁环境评估，可以提高评估结果的准确性。

Description

一种民航导航台站电磁环境评估方法及系统

技术领域

本发明涉及电磁检测技术领域，特别涉及一种民航导航台站电磁环境评估方法及系统。

背景技术

民航机场导航设备是引导飞机进行航路及终端区飞行的重要设备，是保障航空器航空安全的关键无线电设备。但随着现代无线电设施设备的增多，民航机场周边电磁环境越来越恶劣，机场新建台站或者在机场周边建设无线电设备(如电气化铁路、高压线等)时，需要对民航导航台站的电磁环境进行评估。目前机场电磁环境评估采用的传统方法是：通过实际测试干扰源电场场强值，然后利用自有空间损耗公式得到导航台站处的电磁干扰场强值，与相应台站允许的最大干扰场强值进行对比，如果小于允许的最大干扰场强值，则高压线的电磁干扰不会对导航台站产生影响。传统方法将无线电传输的信道等效为理想的自由空间，因此评估结果不够准确。鉴于此，有必要对评估方法进行进一步研究，改进和完善传统评估方法，为民航机场电磁环境评估提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑了路径传输损耗的民航导航台站电磁环境评估方法，继而提高评估结果的准确性。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种民航导航台站电磁环境评估方法，包括以下步骤：

基于电波传播理论确定出有源干扰信号在导航台站处总的电磁干扰场强值，所述总的电磁干扰场强值＝直射信号电磁干扰场强值和传输路径损耗信号电磁干扰场强值；

利用EMI电磁干扰机测量出有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值，利用测距仪测量出用于测算传输路径损耗信号电磁干扰场强值所需的距离参数；

根据测量所得数据测算出所述总的电磁干扰场强值，并将总的电磁干扰场强值与导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估。

虽然直射信号是主要干扰信号，但是信号在传输过程中会损耗也是客观存在的现象。上述方案中，不仅考虑到了直射信号的电磁干扰，而且还考虑到了传输路径中损耗的信号的电磁干扰，使得评估环境更加客观而不是理想化状态，因此可以提高评估结果的准确性。

在更优化的方案所述传输路径损耗信号电磁干扰场强值为传输路径损耗信号中地面反射信号的电磁干扰场强值。传输路径损耗的信号中，包括地面反射信号，还包括其他路径损失的信号，例如折射信号，但是地面反射信号的影响更为突出，也便于采集，因此本方案中对于传输路径损耗信号的干扰只考虑了地面反射信号，在提高评估结果的基础上也降低了测量难度。

所述总的电磁干扰场强值通过以下公式计算得到：

其中，E_n1(dB)为有源干扰源到测试点的干扰场强值，h1为有源干扰源的高度，h2为导航台站的高度，d2为有源干扰源与导航台站之间的直线距离，d1为有源干扰源与测试点之间的直线距离，d为有源干扰源与导航台站之间的水平距离。

所述根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估的步骤，包括：判断所述总的电磁干扰场强值是否大于等于所述导航台站能够允许的最大干扰场强值，如果是，则有源干扰源对民航导航台站有电磁干扰，反之则没有电磁干扰。

一种民航导航台站电磁环境评估系统，包括：

EMI电磁干扰机，用于测量出有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值；

测距仪，用于测量出测算传输路径损耗信号电磁干扰场强值所需的距离参数；

数据处理装置，用于根据测量所得数据测算出总的电磁干扰场强值，并将总的电磁干扰场强值与导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估；所述总的电磁干扰场强值＝直射信号电磁干扰场强值和传输路径损耗信号电磁干扰场强值。

与现有技术相比，本发明提出的是一种新的更加精确的电磁环境评估方法，在行业内首次考虑了路径衰减因子，提高了评估结果的准确性，对于更准确地对机场导航台站电磁环境评估提供有力支撑，同时能够有效保障机场飞机的航行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是机场导航台站有源干扰源测试布局图。

图2是考虑地面反射造成的路径损耗时导航台站处电磁干扰路径图。

图3为本发明电磁干扰影响评估方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本方法对于有源干扰源对机场导航台站的电磁干扰影响评估方法，主要通过电磁干扰接收机进行电磁场强值测量得到电磁干扰幅值，然后通过自由空间损耗公式推算得到导航台站位置处的电磁干扰幅值，最后结合路径损耗得到真实的干扰场强幅值，进行电磁环境评估。

具体的，请参阅图3，本实施例中提供的一种民航导航台站电磁环境评估方法，包括以下步骤：

S10，利用EMI电磁干扰接收机测试得到有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值，利用测距仪测量有源干扰源的高度、导航台站的高度、有源干扰源与导航台站之间的直线距离、有源干扰源与测试点之间的直线距离、有源干扰源与导航台站之间的水平距离。

需要注意的是，本步骤中有源干扰源的高度、导航台站的高度、有源干扰源与导航台站之间的直线距离、有源干扰源与测试点之间的直线距离、有源干扰源与导航台站之间的水平距离均是用于测算路径损耗的，即测算因传输路径损耗信号造成的电磁干扰。基于传输路径损耗信号所包含的内容不同，测算所需的距离参数也不同，本步骤所测得的这些距离参数仅是用于测算基于地面反射信号造成的电磁干扰，而不包含测算其他传输路径损耗信号造成的电磁干扰所需的数据。

S20，根据电波传播理论，利用自由空间传输损耗L_bf，同时考虑路径衰减因子，及路径损耗，对有源干扰信号在导航台站处的总干扰场强值进行测算。

首先计算由于自由空间损耗得到的导航台站处的电磁干扰场强值。根据ITU-RP.525-2建议书《计算自由空间损耗》，有自由空间基本传输损耗为：

L_bf＝32.4+20log f+20logd(dB) (1)

式中：L_bf为自由空间基本传输损耗(dB)；

f为电磁波的发射频率(MHz)；

d为传输距离(km)；

同时根据电磁波在自由空间的远场传播特性可知，电磁波在远场场强值与传播距离成反比关系，因此根据图1所示，通过EMI电磁干扰接收机得到测试点的电磁干扰场强值E_n，根据反比关系有：

式中：E_n1为测试点处测到的电磁干扰场强值；

E_n2为导航台站处直射波的电磁干扰场强值；

d₁和d₂分别为有源干扰源距离测试点和导航台站的距离。

对上述公式(2)进行对数处理得到：

由于导航台站处不能直接靠近测量，所以通过布置测试点，基于公式(2)的反比关系即可测算出导航台站处的电磁干扰场强值。

然后计算电磁波传播的路径损耗信号所造成的电磁干扰。由于导航台站接收到的有源干扰源的干扰信号由两部分组成，一部分为直射信号(传统方法只考虑了这部分信号的干扰)，另一部分为通过其他路径到达的信号，也就是传输路径中(传播过程中)损耗的信号。通过其他路径到达的信号有多种，但是多数情况下其他绕射信号对导航台站的影响比较小，主要是地面反射影响，因此本方法中仅考虑电磁干扰由于地面反射造成的路径损耗。此处为便于描述，将地面反射的路径损耗等效为A，则电磁干扰总损耗为：

L_b＝L_bf+A (4)

式中：L_b-电磁干扰从干扰源发射点到导航台站接收点之间总的路径损耗；

A-为仅考虑地面反射损耗时的路径损耗。

其中

式中：E_n3-电磁干扰通过地面反射后到达导航台站的场强值；

E₀-为有源干扰源处电磁干扰场强。

假设地面反射系数为1，同样利用距离反比定律可以得到因地面反射而到达导航台站的电磁干扰场强。

设h1为有源干扰源的高度，h2为导航台站的高度，d为有源干扰源到导航台站的水平距离，根据图2可以得到：

根据距离反比定律可以得到：

导航台站位置处考虑地面反射路径损耗的总的电磁干扰场强值为：

将公式(8)变换为对数形式即为：

将步骤S10中测量得到的E_n1、距离d₁和d₂、高度h₁和h₂代入上述公式(9)中，即可计算得出总的电磁干扰场强值。

容易理解的是，对于步骤S10和S20的执行顺序，可以不区分先后。

S30，将测算得到的总的电磁干扰场强值与相应导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估。

机场导航台站最大允许的场强值可以通过《GB 6364航空无线电导航台(站)电磁环境要求》得到，该国标给出了机场内各个导航台站的最小可用场强值以及干扰防护率：

E_max＝E_min-R(dB) (10)

式中：E_max-导航台站处能够允许的最大电磁干扰场强值；

E_min-保障飞机能够正常接收信号该导航台站处最小接收有用信号的场强值；

R-该台站的防护率要求，防护率要求保障了接收信号足够大的信噪比。

最后进行评估：

传统评估方法仅考虑直射波对导航台站的影响。本发明评估方法，加入地面反射波对导航台站的影响因素，提高了电磁环境评估的准确性，为民航新建台站以及其他工业部门新建设施的电磁干扰评估提供了理论和技术支撑。

为了实施上述方法，本实施例中同时提供了一种民航导航台站电磁环境评估系统，包括：

EMI电磁干扰机，用于测量出有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值；

测距仪，用于测量出测算传输路径损耗信号电磁干扰场强值所需的距离参数；

数据处理装置，用于根据测量所得数据测算出总的电磁干扰场强值，并将总的电磁干扰场强值与导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估。数据处理装置例如是计算机、掌上电脑等具有数据逻辑运算能力的电子设备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种民航导航台站电磁环境评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于电波传播理论确定出有源干扰信号在导航台站处总的电磁干扰场强值，所述总的电磁干扰场强值=直射信号电磁干扰场强值+传输路径损耗信号电磁干扰场强值；所述传输路径损耗信号电磁干扰场强值为传输路径损耗信号中地面反射信号的电磁干扰场强值；所述总的电磁干扰场强值通过以下公式计算得到：

其中，E_n1(dB)为有源干扰源到测试点的干扰场强值，h1为有源干扰源的高度，h2为导航台站的高度，d2为有源干扰源与导航台站之间的直线距离，d1为有源干扰源与测试点之间的直线距离，d为有源干扰源与导航台站之间的水平距离；

利用EMI电磁干扰机测量出有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值，利用测距仪测量出用于测算传输路径损耗信号电磁干扰场强值所需的距离参数；

根据测量所得数据测算出所述总的电磁干扰场强值，并将总的电磁干扰场强值与导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估。

2.根据权利要求1所述的民航导航台站电磁环境评估方法，其特征在于，所述根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估的步骤，包括：判断所述总的电磁干扰场强值是否大于等于所述导航台站能够允许的最大干扰场强值，如果是，则有源干扰源对民航导航台站有电磁干扰，反之则没有电磁干扰。

3.一种民航导航台站电磁环境评估系统，其特征在于，包括：

EMI电磁干扰机，用于测量出有源干扰源到一定距离处的测试点的干扰场强值；

测距仪，用于测量出测算传输路径损耗信号电磁干扰场强值所需的距离参数；

数据处理装置，用于根据测量所得数据测算出总的电磁干扰场强值，并将总的电磁干扰场强值与导航台站能够允许的最大干扰场强值进行比较，根据比较结果对有源干扰源对民航导航台站电磁环境影响进行评估；所述总的电磁干扰场强值=直射信号电磁干扰场强值+传输路径损耗信号电磁干扰场强值；所述传输路径损耗信号电磁干扰场强值为传输路径损耗信号中地面反射信号的电磁干扰场强值；所述总的电磁干扰场强值通过以下公式计算得到：

其中，E_n1(dB)为有源干扰源到测试点的干扰场强值，h1为有源干扰源的高度，h2为导航台站的高度，d2为有源干扰源与导航台站之间的直线距离，d1为有源干扰源与测试点之间的直线距离，d为有源干扰源与导航台站之间的水平距离。

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