CN113395722B - 一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法及装置 - Google Patents

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CN113395722B CN202110646372.1A CN202110646372A CN113395722B CN 113395722 B CN113395722 B CN 113395722B CN 202110646372 A CN202110646372 A CN 202110646372A CN 113395722 B CN113395722 B CN 113395722B
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Abstract

本发明属于自动检测应用技术领域，尤其涉及一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法及装置，其包括民航无线电台站开场测试和民航无线电干扰自动检测，本发明解决了现有技术存在的主要问题是开场测试难度大、精度低，且无线电干扰严重的问题，具有通过台站开场测试和干扰自动检测等多种测试和干扰分析算法，能检测出地空通信频段、导航频段、雷达监视频段和GPS信号的干扰信号，查明干扰产生机理和干扰类型的有益技术效果。

Description

一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法及装置
技术领域
本发明属于自动检测应用技术领域，尤其涉及一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法及装置。
背景技术
常用民航无线电台站设备包括地空通信台站、导航台站和监视雷达台站等三大类，实现对飞机无线指挥调度、飞行和着陆过程引导和对飞机飞行过程监视等功能；民航各类无线电台站的正常运行是保证民航飞机正常、安全飞行、民航生产作业正常运行的基础条件；由于民航无线电台站设备的极端重要性，需要实时或定期检测掌握其工作状态，了解和确认其功能和性能指标的完好性；
目前在用民航无线电台站设备的测试主要采用现场传导测试方法，主要采用两种方式：一种是将测试仪表直接接到被测发射机的馈管端口，另一种是将仪表接到被测发射机的监测端口；第一种方法需要断开被测发射机的天馈线，断开难度大，工作效率低；第二种方法实际很难获得准确的耦合器衰减值，且因为输出通道的差异还会影响参数测量的准确性；两种方法都需要申请停机测试，都会直接影响管制用户的正常工作；若能找到有效、便利、快捷的开场测试方法，则可以解决上述问题，条件具备时还可实现实时监测，这对保证民航无线电台站的正常运行、保障民航运营安全具有积极意义；
此外，近年来随着各行业无线电台站大量增加、电磁环境不断恶化，航空无线电设备特别是甚高频地空通信专用频道和通信信号遭受无线电干扰的事件越来越多，并呈逐年上升趋势；这些干扰造成地空通信距离缩短，通话质量下降，严重时导致飞行员与空中交通管制员无法进行交流，对飞行安全和民航系统正常运营造成直接威胁和严重影响，有关部门急需能对民航台站受扰信号进行自动监测、分析和测向定位的干扰监测设备；
为了良好地解决上述技术难题，我们发明研制了能够对民航各类无线电台站进行开场参数测试、信号质量评估监管及能对台站受扰信号自动检测、干扰源自动分析和测向定位的专用检测仪器；
其中，现有技术存在的主要问题是开场测试难度大、精度低，且无线电干扰严重的问题。
发明内容
本发明提供一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法及装置，以解决上述背景技术中提出现有技术存在的主要问题是开场测试难度大、精度低，且无线电干扰严重的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法，包括：
民航无线电台站开场测试：基于民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数，将信号测量参数通过参数比对处理，检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量；
民航无线电干扰自动检测：基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号，通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围，并通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型。
进一步，所述无线电信号测量和记录处理包括：
无线电信号测量：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过国际电信联盟ITU参数测量形成的ITU信号测量参数；
无线电信号记录：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，获取记录信号测量参数；
所述记录参数包括如频谱记录、调制模式识别和参数估计记录、解调语音记录以及IQ语音记录等相关记录。
进一步，所述参数比对处理包括：
基于经统计确定的信号测量参数与民航无线电历史数据，通过数据比对处理，确定发射信号参数与标称值的偏差及变化情况的参数状态。
进一步，所述数据比对处理包括：
开场信号强度比对：
若∣L测量-L标称∣≥δL或∣S测量-S标称∣≥δS，则判定开场信号强度发生异常；
所述L测量为开场信号强度电平测量值；
所述L标称为开场信号强度电平标称值；
所述δL为开场信号强度允许最大偏差值；
所述S测量为开场信号场强测量值；
所述S标称为开场信号场强标称值；
所述δS为开场信号场强允许最大偏差值；
开场信号带宽比对：
若∣BW测量-BW标称∣≥δBW，则判定开场信号带宽发生异常；
所述BW测量为开场信号带宽测量值；
所述BW标称为开场信号带宽标称值；
所述δBW为开场信号带宽允许最大偏差值；
开场中心频率比对：
若∣f测量-f标称∣≥δf，则判定开场信号中心频率发生异常；
所述f测量为开场中心频率测量值；
所述f标称为开场中心频率标称值；
所述δf为开场中心频率允许最大偏差值；
开场调制模式比对：
若M测量≠M标称，则判定开场信号的调制模式发生异常；
所述M测量为开场信号调制模式测量值；
所述M标称为开场信号调制模式标称值；
开场频点或工作频段的底噪比对：
若N测量-N标称≥δN，则判定开场信号所在的频点或工作频段的底噪发生异常。
所述N测量为开场信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N标称为开场信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN为开场信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值。
进一步，所述数据比对处理包括：
数据比对方法：每次对上述台站进行开场测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同时段和地点测量获得的数据，信号幅度采用电平值或场强值。
进一步，所述民航无线电台站设备发射的无线电信号包括：
VHF地空通信台站～VHF地空通信无线电台站信号；
导航台站～仪表着陆系统～指点信标信号；
导航台站～仪表着陆系统～航向信标信号；
导航台站～仪表着陆系统～下滑信标信号；
导航台站～全向信标台信号；
导航台站～测距仪信号；
监视雷达台站～空管近程一次监视雷达；
监视雷达台站～空管远程一次监视雷达；
监视雷达台站～空管二次雷达；
卫星导航系统～GPS信号；
其测量的民航无线电台站信号参数和数据包括：
信号幅度或场强；
中心频率及带宽；
调制模式和调制参数；
底噪及载噪比；
信号IQ数据；
频谱图；
解调话音；
测量时间；
地点；
经纬度；
测量设备ID；
天线ID和极化形式；
测量人员。
进一步，所述干扰检测处理包括：
干扰信号带宽比对：
若∣BW’测量-BW’标称∣≥δBW’，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰调制模式比对；
所述BW’测量为干扰信号带宽测量值；
所述BW’标称为干扰信号带宽标称值；
所述δBW’为干扰信号带宽允许最大偏差值；
干扰调制模式比对：
若M’测量≠M’标称，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰频点或工作频段的底噪比对；
所述M’测量为干扰信号调制模式测量值；
所述M’标称为干扰信号调制模式标称值；
干扰频点或工作频段的底噪比对：
若N’测量-N’标称≥δN’，则判定未发生干扰；
所述N’测量为干扰信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N’标称为干扰信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN’为干扰信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值；
若判定疑似存在干扰，则将民航无线电台周边产生的异常电磁环境干扰频谱图与正常电磁环境干扰频谱图进行比对判断；
若比对结果是已知干扰源，则自动识别和申诉干扰是否构成潜在干扰威胁；
若比对结果是未知干扰源，则通过干扰源测量和记录处理确定干扰类型。
进一步，所述干扰源测量和记录处理包括：
若再次判定疑似存在干扰，则分离提取干扰信号生成干扰分离信号，将干扰分离信号通过参数测量、调制模式识别、语音解调处理后确定并记录干扰特征及参数，根据干扰特征及参数确定干扰类型。
进一步，所述定位干扰源处理包括：
若干扰类型确定，则通过测向天线测向干扰信号或干扰源信号，通过GIS上绘制方向图和来波最大场强示向线；通过在多地点测向进行交汇定位或通过车载移动测向逼近，定位干扰信号或干扰源信号。
一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测装置，包括民航无线电台站开场测试模块和民航无线电干扰自动检测模块；
所述民航无线电台站开场测试模块用于实现上述民航无线电台站开场测试；
所述民航无线电干扰自动检测模块用于上述民航无线电干扰自动检测。本发明的有益效果为：
本发明采用民航无线电台站开场测试：基于民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数，将信号测量参数通过参数比对处理，检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量；民航无线电干扰自动检测：基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号，通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围，并通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型，由于本民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法是一种干扰发生前的预防性数据采集，便于掌握已有的电磁环境数据，具体主要是分为两部分，即对内功能(“民航无线电台站信号的开场测试功能”)简单的说，就是对民航无线电台站设备发射的无线电信号进行开场测试和采集记录，通过与台站标称数据及历史数据相比对，了解发射信号参数与标称值的偏差及变化情况，实现对台站设备运行状态和质量的开路检测和评估，具体的说，就是主要是对民航台站设备的无线电发射进行开场测试和数据采集，所有测试结果存入数据分析处理系统并进行统计分析，实现对发射设备的射频部分运行状态和质量的辅助监测。在数据分析处理中心系统中，通过台站标称数据及与不同时间的历史数据、不同位置的数据的比对，掌握设备性能变化情况和可能存在的受扰情况。对外功能(“民航无线电专用频段和有关频段监测功能”)，简单的说：对民航VHF地空通信频段、各导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道和载波信号进行实时监测和测量，应用频谱模板比对、信号参数测量比对、信号底噪模板比对、信号波形检测等多项干扰检测算法，自动识别信道上的干扰信号或混叠在通信载波上的干扰信号，自动分析确定干扰的危害或威胁程度、干扰产生机理，应用相关分析等干扰分析算法自动监测查找干扰源信号，测量分析干扰源信号的特征和属性从而确定干扰源类型。具体的说，就是主要是扫描监测测量民航无线电专用频段和易对民航产生干扰的FM广播、电视等频段的电磁环境信息，采集全频段频谱和底噪频谱数据，检测发现未注册非法信号和疑似干扰信号，并记入监测数据库。每次进行扫描监测测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同的时间段(每日)和地点测量获得的数据，记录和展示的电磁频谱幅度可采用电平值或场强值，如使用电平值需消除天线增益及线缆损耗的影响实现归一化，场强值则可使用天线因子计算而获得，其中具体的还包括通过台站周边电磁环境数据的变化缩小潜在干扰的范围；通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型；
综上所述，通过台站开场测试和干扰自动检测等多种测试和干扰分析算法，能检测出地空通信频段、导航频段、雷达监视频段和GPS信号的干扰信号，查明干扰产生机理和干扰类型。
附图说明
图1是本发明一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法的总流程图；
图2是本发明一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法的具体流程图；
图3是本发明一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法的民航无线电台站开场测试的流程图；
图4是本发明一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法的民航无线电干扰自动检测的流程图；
图5是本发明一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法的民航无线电干扰自动检测的干扰检测处理算法的流程图；
图1中：
S101-民航无线电台站开场测试；
S102-民航无线电干扰自动检测；
图2中：
S201-基于民航无线电台站设备发射的无线电信号；
S202-通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数；
S203-将信号测量参数通过参数比对处理；
S204-检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量；
S211-基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号；
S212-通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围；
S213-并通过干扰检测处理确定信号干扰参数；
S214-基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据；
S215-基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型；
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：
如图1、2所示，一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法，包括：
民航无线电台站开场测试S101：基于民航无线电台站设备发射的无线电信号S201，通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数S202，将信号测量参数通过参数比对处理S203，检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量S204；
民航无线电干扰自动检测S102：基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号S211，通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围S212，并通过干扰检测处理确定信号干扰参数S213，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据S214，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型S215。
本发明采用民航无线电台站开场测试：基于民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数，将信号测量参数通过参数比对处理，检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量；民航无线电干扰自动检测：基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号，通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围，并通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型，由于本民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法是一种干扰发生前的预防性数据采集，便于掌握已有的电磁环境数据，具体主要是分为两部分，即对内功能(“民航无线电台站信号的开场测试功能”)简单的说，就是对民航无线电台站设备发射的无线电信号进行开场测试和采集记录，通过与台站标称数据及历史数据相比对，了解发射信号参数与标称值的偏差及变化情况，实现对台站设备运行状态和质量的开路检测和评估，具体的说，就是主要是对民航台站设备的无线电发射进行开场测试和数据采集，所有测试结果存入数据分析处理系统并进行统计分析，实现对发射设备的射频部分运行状态和质量的辅助监测。在数据分析处理中心系统中，通过台站标称数据及与不同时间的历史数据、不同位置的数据的比对，掌握设备性能变化情况和可能存在的受扰情况。对外功能(“民航无线电专用频段和有关频段监测功能”)，简单的说：对民航VHF地空通信频段、各导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道和载波信号进行实时监测和测量，应用频谱模板比对、信号参数测量比对、信号底噪模板比对、信号波形检测等多项干扰检测算法，自动识别信道上的干扰信号或混叠在通信载波上的干扰信号，自动分析确定干扰的危害或威胁程度、干扰产生机理，应用相关分析等干扰分析算法自动监测查找干扰源信号，测量分析干扰源信号的特征和属性从而确定干扰源类型。具体的说，就是主要是扫描监测测量民航无线电专用频段和易对民航产生干扰的FM广播、电视等频段的电磁环境信息，采集全频段频谱和底噪频谱数据，检测发现未注册非法信号和疑似干扰信号，并记入监测数据库。每次进行扫描监测测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同的时间段(每日)和地点测量获得的数据，记录和展示的电磁频谱幅度可采用电平值或场强值，如使用电平值需消除天线增益及线缆损耗的影响实现归一化，场强值则可使用天线因子计算而获得，其中具体的还包括通过台站周边电磁环境数据的变化缩小潜在干扰的范围；通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型；
综上所述，通过台站开场测试和干扰自动检测等多种测试和干扰分析算法，能检测出地空通信频段、导航频段、雷达监视频段和GPS信号的干扰信号，查明干扰产生机理和干扰类型。
如图3所示，所述无线电信号测量和记录处理包括：
无线电信号测量：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过国际电信联盟ITU参数测量形成的ITU信号测量参数；
无线电信号记录：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，获取记录信号测量参数；
所述记录参数包括如频谱记录、调制模式识别和参数估计记录、解调语音记录以及IQ语音记录等相关记录。
本发明采用所述无线电信号测量和记录处理包括：无线电信号测量：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过国际电信联盟ITU参数测量形成的ITU信号测量参数；无线电信号记录：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，获取记录信号测量参数；所述记录参数包括如频谱记录、调制模式识别和参数估计记录、解调语音记录以及IQ语音记录等相关记录，由于无线电台站开场测试包括到达指定测试地架设设备，设备开机自检并初始化系统，民航台站发射参数并制定测量任务，民航各台站信号进行ITU参数测量、频谱记录、调制模式识别与参数估计、解调语音记录、IQ数据库记录，并记入民航台站信号测量数据库，民航台站信号测量数据库将记入的民航台站信号数据返回于“民航台站发射参数并制定测量任务”，并基于记入的民航台站信号数据。
所述参数比对处理包括：
基于经统计确定的信号测量参数与民航无线电历史数据，通过数据比对处理，确定发射信号参数与标称值的偏差及变化情况的参数状态。
本发明采用所述参数比对处理包括：基于经统计确定的信号测量参数与民航无线电历史数据，通过数据比对处理，确定发射信号参数与标称值的偏差及变化情况的参数状态，由于，将统计测量获知的信号测量参数与历史统计数据比较获知信号变化信息存入信号变化数据库，并基于信号变化数据库，发现信号发射异常和参数变化异常状态，并将信号发射异常和参数变化异常状态存入信号异常数据库，同步检测台站信号是否存在疑似干扰，并存入疑似干扰数据库，接下来判断“台站信号测量是否完毕”，若未测量完毕，则返回“无线电信号测量和记录处理”，若测量完毕，则生成并输出：(1)民航电台站信号当次测量报告、(2)民航台站信号统计报告、(3)民航台站信号异常报告等。
所述数据比对处理包括：
开场信号强度比对：
若∣L测量-L标称∣≥δL或∣S测量-S标称∣≥δS，则判定开场信号强度发生异常；
所述L测量为开场信号强度电平测量值；
所述L标称为开场信号强度电平标称值；
所述δL为开场信号强度允许最大偏差值；
所述S测量为开场信号场强测量值；
所述S标称为开场信号场强标称值；
所述δS为开场信号场强允许最大偏差值；
开场信号带宽比对：
若∣BW测量-BW标称∣≥δBW，则判定开场信号带宽发生异常；
所述BW测量为开场信号带宽测量值；
所述BW标称为开场信号带宽标称值；
所述δBW为开场信号带宽允许最大偏差值；
开场中心频率比对：
若∣f测量-f标称∣≥δf，则判定开场信号中心频率发生异常；
所述f测量为开场中心频率测量值；
所述f标称为开场中心频率标称值；
所述δf为开场中心频率允许最大偏差值；
开场调制模式比对：
若M测量≠M标称，则判定开场信号的调制模式发生异常；
所述M测量为开场信号调制模式测量值；
所述M标称为开场信号调制模式标称值；
开场频点或工作频段的底噪比对：
若N测量-N标称≥δN，则判定开场信号所在的频点或工作频段的底噪发生异常。
所述N测量为开场信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N标称为开场信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN为开场信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值。
本发明采用所述数据比对处理包括：具体判断方法为：
(1)如|L测量-L标称|≥δL或|S测量-S标称|≥δS，则判定被测信号强度发生异常；
(2)如|BW测量-BW标称|≥δBW，则判定被测信号带宽发生异常；
(3)|f测量-f标称|≥δf，则判定被测信号中心频率发生异常；
(4)如M测量≠M标称，则判定被测信号的调制模式发生异常；
(5)如N测量-N标称≥δN，则判定被测信号所在的频点或工作频段的底噪发生异常。
上式各相关参数包括：
L测量、L标称、δL分别为信号电平测量值、标称值和允许最大偏差值；
S测量、S标称、δBW分别为信号场强测量值、标称值和和允许最大偏差值；
BW测量、BW标称、δBW分别为信号带宽测量值、标称值和允许最大偏差值；
M测量、M标称分别为信号调制模式测量值和标称值；
N测量、N标称分别为信号所在频点或工作频段的噪声测量值、标称值和允许最大值。
上式中各测量值、标称值应分别取平均值作为判断数据。但测量时需同时记录最大值和最小值。
所述数据比对处理包括：
数据比对方法：每次对上述台站进行开场测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同时段和地点测量获得的数据，信号幅度采用电平值或场强值。
本发明采用所述数据比对处理包括：数据比对方法：每次对上述台站进行开场测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同时段和地点测量获得的数据，信号幅度采用电平值或场强值，由于通过每次对上述台站进行开场测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同时段和地点测量获得的数据，信号幅度可采用电平值或场强值，因此，保持了数据的可比性。
所述民航无线电台站设备发射的无线电信号包括：
VHF地空通信台站～VHF地空通信无线电台站信号；
导航台站～仪表着陆系统～指点信标信号；
导航台站～仪表着陆系统～航向信标信号；
导航台站～仪表着陆系统～下滑信标信号；
导航台站～全向信标台信号；
导航台站～测距仪信号；
监视雷达台站～空管近程一次监视雷达；
监视雷达台站～空管远程一次监视雷达；
监视雷达台站～空管二次雷达；
卫星导航系统～GPS信号；
其测量的民航无线电台站信号参数和数据包括：
信号幅度或场强；
中心频率及带宽；
调制模式和调制参数；
底噪及载噪比；
信号IQ数据；
频谱图；
解调话音；
测量时间；
地点；
经纬度；
测量设备ID；
天线ID和极化形式；
测量人员。
本发明采用所述民航无线电台站设备发射的无线电信号包括：
(1)VHF地空通信台站：
VHF地空通信无线电台站信号(117-137MHz)；
(2)导航台站：
仪表着陆系统-指点信标信号(74.6-75.4MHz)；
仪表着陆系统-航向信标信号(108-112MHz)；
仪表着陆系统-下滑信标信号(328.6-335.4MHz)；
全向信标台信号(108-118MHz)；
测距仪信号(906-1215MHz)；
(3)监视雷达台站：
空管近程一次监视雷达(A路2760MHz，B路2840MHz)；
空管远程一次监视雷达(1250-1350MHz)；
空管二次雷达(TX：1030MHz，RX：1090MHz)；
(4)卫星导航系统信号：
GPS信号(L1:1575.42±10MHz)；
测量的民航无线电台站信号参数和数据包括：
信号幅度或场强；
中心频率、带宽；
调制模式和调制参数；
底噪、载噪比；
信号IQ数据；
频谱图；
解调话音；
测量时间、地点、经纬度、测量设备ID、天线ID和极化形式、测量人员。
如图4、5所示，所述干扰检测处理包括：
干扰信号带宽比对：
若∣BW’测量-BW’标称∣≥δBW’，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰调制模式比对；
所述BW’测量为干扰信号带宽测量值；
所述BW’标称为干扰信号带宽标称值；
所述δBW’为干扰信号带宽允许最大偏差值；
干扰调制模式比对：
若M’测量≠M’标称，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰频点或工作频段的底噪比对；
所述M’测量为干扰信号调制模式测量值；
所述M’标称为干扰信号调制模式标称值；
干扰频点或工作频段的底噪比对：
若N’测量-N’标称≥δN’，则判定未发生干扰；
所述N’测量为干扰信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N’标称为干扰信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN’为干扰信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值；
若判定疑似存在干扰，则将民航无线电台周边产生的异常电磁环境干扰频谱图与正常电磁环境干扰频谱图进行比对判断；
若比对结果是已知干扰源，则自动识别和申诉干扰是否构成潜在干扰威胁；
若比对结果是未知干扰源，则通过干扰源测量和记录处理确定干扰类型。
本发明采用民航无线电干扰自动检测包括：到达指定测试地架设设备，设备开机自检并初始化系统，民航台站发射参数并制定测量任务，判断“是否使用获得的疑似干扰数据”，若使用，则进行干扰检测处理，即对疑似干扰信号和非法信号进行ITU参数测量、干扰类型分析、记录干扰信号ITU参数、频谱图、IQ数据和解调语音，并存入干扰信号数据库；若不使用，则进行民航专用频段监测和台站信号测量，检测发现存在的疑似非法信号和干扰信号，存入非法信号数据库和疑似干扰信号数据库，非法信号数据库和疑似干扰信号数据库保存的非法信号数据和疑似干扰信号数据反馈于判断“是否使用获得的疑似干扰数据”过程，同时，查找干扰源信号，对干扰源信号进行ITU参数测量，记录源信号ITU参数、频谱图、IQ数据、解调语音，并存入干扰信号数据库，并进行干扰信号告警，并显示干扰信息，判断全部信号测量完毕，若未测量完毕，则返回干扰检测处理，若测量完毕，则生成并输出：民航干扰信号检测报告和民航非法信号检测报告；
所述干扰检测处理包括：启动干扰检测，接收机置频在被检测信号频点，被测量被检测信号的参数，包括中心频率、带宽、信噪比和底噪，将“被测量被检测信号的参数”与“被检测信号的参数的标称值”相比较，具体的比较方法为：
(1)干扰信号带宽比对：
若∣BW’测量-BW’标称∣≥δBW’，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰调制模式比对；
所述BW’测量为干扰信号带宽测量值；
所述BW’标称为干扰信号带宽标称值；
所述δBW’为干扰信号带宽允许最大偏差值；
(2)干扰调制模式比对：
若M’测量≠M’标称，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰频点或工作频段的底噪比对；
所述M’测量为干扰信号调制模式测量值；
所述M’标称为干扰信号调制模式标称值；
(3)干扰频点或工作频段的底噪比对：
若N’测量-N’标称≥δN’，则判定未发生干扰；
所述N’测量为干扰信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N’标称为干扰信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN’为干扰信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值；
若判定疑似存在干扰，则将民航无线电台周边产生的异常电磁环境干扰频谱图与正常电磁环境干扰频谱图进行比对判断；
若比对结果是已知干扰源，则自动识别和申诉干扰是否构成潜在干扰威胁；
若比对结果是未知干扰源，则通过干扰源测量和记录处理确定干扰类型。
所述干扰源测量和记录处理包括：
若再次判定疑似存在干扰，则分离提取干扰信号生成干扰分离信号，将干扰分离信号通过参数测量、调制模式识别、语音解调处理后确定并记录干扰特征及参数，根据干扰特征及参数确定干扰类型。
本发明采用所述干扰源测量和记录处理包括：若再次判定疑似存在干扰，则分离提取干扰信号生成干扰分离信号，将干扰分离信号通过参数测量、调制模式识别、语音解调处理后确定并记录干扰特征及参数，根据干扰特征及参数确定干扰类型，由于外界干扰一旦发生，在未查明干扰前，干扰源是不确定的，此时用户只是申诉被干扰的频率，干扰有可能是同频，也可能是杂散，带外辐射、互调等的产物造成，若判定疑似存在干扰，则将台站周边异常电磁环境干扰频谱图与之前台站周边正常电磁环境数据库频谱图模板比对，若是已存储的非民航的电磁数据发生明显的变化(如调频广播)，则该变化有可能为潜在干扰源，系统自动识别与申诉干扰是否构成潜在干扰威胁。若是台站周边电磁环境数据库中之前没有的信号，则有可能是新的潜在干扰源，则需要按照进行干扰分离信号，通过参数测量、调制模式识别、语音解调处理后确定并记录干扰特征及参数，根据干扰特征及参数确定干扰类型。
所述定位干扰源处理包括：
若干扰类型确定，则通过测向天线测向干扰信号或干扰源信号，通过GIS上绘制方向图和来波最大场强示向线；通过在多地点测向进行交汇定位或通过车载移动测向逼近，定位干扰信号或干扰源信号。
本发明采用所述定位干扰源处理包括：若干扰类型确定，则通过测向天线测向干扰信号或干扰源信号，通过GIS上绘制方向图和来波最大场强示向线；通过在多地点测向进行交汇定位或通过车载移动测向逼近，定位干扰信号或干扰源信号，由于使用手持式测向天线对发现的干扰信号或干扰源信号进行测向，在GIS上绘制方向图和来波最大场强示向线；通过在多地点测向进行交汇定位或通过车载移动测向逼近，可查找到干扰信号或干扰源信号，换句话说，“定位干扰源处理”是干扰发生之后的一种干扰排查过程。“民航无线电干扰的测向、定位和逼近查找功能”使用测向天线对发现的干扰信号或干扰源信号进行测向，在GIS上绘制方向图和来波最大场强示向线；通过在多地点对干扰信号或干扰源信号进行测向，在GIS上对信号进行交汇定位；通过人工携带设备或车载方式在行进中测向，可逼近和查找干扰信号或干扰源信号。
本发明同时提供一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测装置，包括民航无线电台站开场测试模块和民航无线电干扰自动检测模块；
所述民航无线电台站开场测试模块用于实现上述民航无线电台站开场测试S101；
所述民航无线电干扰自动检测模块用于实现上述民航无线电干扰自动检测S102。
本发明同时提供一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测装置，包括民航无线电台站开场测试模块和民航无线电干扰自动检测模块；所述民航无线电台站开场测试模块用于实现上述民航无线电台站开场测试；所述民航无线电干扰自动检测模块用于实现上述民航无线电干扰自动检测，基于民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法，本发明同时实现了一种具有实用性的民航无线电台站开场测试和干扰自动检测装置。
工作原理：
本发明通过民航无线电台站开场测试：基于民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数，将信号测量参数通过参数比对处理，检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量；民航无线电干扰自动检测：基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号，通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围，并通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型，由于本民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法是一种干扰发生前的预防性数据采集，便于掌握已有的电磁环境数据，具体主要是分为两部分，即对内功能(“民航无线电台站信号的开场测试功能”)简单的说，就是对民航无线电台站设备发射的无线电信号进行开场测试和采集记录，通过与台站标称数据及历史数据相比对，了解发射信号参数与标称值的偏差及变化情况，实现对台站设备运行状态和质量的开路检测和评估，具体的说，就是主要是对民航台站设备的无线电发射进行开场测试和数据采集，所有测试结果存入数据分析处理系统并进行统计分析，实现对发射设备的射频部分运行状态和质量的辅助监测。在数据分析处理中心系统中，通过台站标称数据及与不同时间的历史数据、不同位置的数据的比对，掌握设备性能变化情况和可能存在的受扰情况。对外功能(“民航无线电专用频段和有关频段监测功能”)，简单的说：对民航VHF地空通信频段、各导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道和载波信号进行实时监测和测量，应用频谱模板比对、信号参数测量比对、信号底噪模板比对、信号波形检测等多项干扰检测算法，自动识别信道上的干扰信号或混叠在通信载波上的干扰信号，自动分析确定干扰的危害或威胁程度、干扰产生机理，应用相关分析等干扰分析算法自动监测查找干扰源信号，测量分析干扰源信号的特征和属性从而确定干扰源类型。具体的说，就是主要是扫描监测测量民航无线电专用频段和易对民航产生干扰的FM广播、电视等频段的电磁环境信息，采集全频段频谱和底噪频谱数据，检测发现未注册非法信号和疑似干扰信号，并记入监测数据库。每次进行扫描监测测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同的时间段(每日)和地点测量获得的数据，记录和展示的电磁频谱幅度可采用电平值或场强值，如使用电平值需消除天线增益及线缆损耗的影响实现归一化，场强值则可使用天线因子计算而获得，其中具体的还包括通过台站周边电磁环境数据的变化缩小潜在干扰的范围；通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型，本发明解决了现有技术存在的主要问题是开场测试难度大、精度低，且无线电干扰严重的问题，具有通过台站开场测试和干扰自动检测等多种测试和干扰分析算法，能检测出地空通信频段、导航频段、雷达监视频段和GPS信号的干扰信号，查明干扰产生机理和干扰类型的有益技术效果。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，包括：
民航无线电台站开场测试：基于民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过无线电信号测量和记录处理统计确定信号测量参数，将信号测量参数通过参数比对处理，检测和评估民航无线电台站设备的运行状态和质量；
所述无线电信号测量和记录处理包括：
无线电信号测量：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，通过国际电信联盟ITU参数测量形成的ITU信号测量参数；
无线电信号记录：基于采集的民航无线电台站设备发射的无线电信号，获取记录信号测量参数；
记录参数包括如频谱记录、调制模式识别和参数估计记录、解调语音记录以及IQ语音记录等相关记录；
所述参数比对处理包括：
基于经统计确定的信号测量参数与民航无线电历史数据，通过数据比对处理，确定发射信号参数与标称值的偏差及变化情况的参数状态；
民航无线电干扰自动检测：基于民航甚高频VHF的地空通信频段、导航频段和雷达监视频段内指配的工作信道信号和载波信号，通过民航无线电台站周边电磁环境新增数据的变化缩小潜在干扰的范围，并通过干扰检测处理确定信号干扰参数，基于信号干扰参数通过干扰源测量和记录处理确定电磁环境新增数据，基于电磁环境新增数据通过定位干扰源处理确定干扰源类型。
2.根据权利要求1所述的开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，所述数据比对处理包括：
开场信号强度比对：
若∣L测量-L标称∣≥δL或∣S测量-S标称∣≥δS，则判定开场信号强度发生异常；
所述L测量为开场信号强度电平测量值；
所述L标称为开场信号强度电平标称值；
所述δL为开场信号强度允许最大偏差值；
所述S测量为开场信号场强测量值；
所述S标称为开场信号场强标称值；
所述δS为开场信号场强允许最大偏差值；
开场信号带宽比对：
若∣BW测量-BW标称∣≥δBW，则判定开场信号带宽发生异常；
所述BW测量为开场信号带宽测量值；
所述BW标称为开场信号带宽标称值；
所述δBW为开场信号带宽允许最大偏差值；
开场中心频率比对：
若∣f测量-f标称∣≥δf，则判定开场信号中心频率发生异常；
所述f测量为开场中心频率测量值；
所述f标称为开场中心频率标称值；
所述δf为开场中心频率允许最大偏差值；
开场调制模式比对：
若M测量≠M标称，则判定开场信号的调制模式发生异常；
所述M测量为开场信号调制模式测量值；
所述M标称为开场信号调制模式标称值；
开场频点或工作频段的底噪比对：
若N测量-N标称≥δN，则判定开场信号所在的频点或工作频段的底噪发生异常；
所述N测量为开场信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N标称为开场信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN为开场信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值。
3.根据权利要求2所述的开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，所述数据比对处理包括：
数据比对方法：每次对上述台站进行开场测量需使用同一监测天线和方法，比较的数据需使用在相同时段和地点测量获得的数据，信号幅度采用电平值或场强值。
4.根据权利要求1所述的开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，所述民航无线电台站设备发射的无线电信号包括：
VHF地空通信台站～VHF地空通信无线电台站信号；
导航台站～仪表着陆系统～指点信标信号；
导航台站～仪表着陆系统～航向信标信号；
导航台站～仪表着陆系统～下滑信标信号；
导航台站～全向信标台信号；
导航台站～测距仪信号；
监视雷达台站～空管近程一次监视雷达；
监视雷达台站～空管远程一次监视雷达；
监视雷达台站～空管二次雷达；
卫星导航系统～GPS信号；
其测量的民航无线电台站信号参数和数据包括：
信号幅度或场强；
中心频率及带宽；
调制模式和调制参数；
底噪及载噪比；
信号IQ数据；
频谱图；
解调话音；
测量时间；
地点；
经纬度；
测量设备ID；
天线ID和极化形式；
测量人员。
5.根据权利要求1所述的开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，所述干扰检测处理包括：
干扰信号带宽比对：
若∣BW’测量-BW’标称∣≥δBW’，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰调制模式比对；
所述BW’测量为干扰信号带宽测量值；
所述BW’标称为干扰信号带宽标称值；
所述δBW’为干扰信号带宽允许最大偏差值；
干扰调制模式比对：
若M’测量≠M’标称，则判定疑似存在干扰，否则进入干扰频点或工作频段的底噪比对；
所述M’测量为干扰信号调制模式测量值；
所述M’标称为干扰信号调制模式标称值；
干扰频点或工作频段的底噪比对：
若N’测量-N’标称≥δN’，则判定未发生干扰；
所述N’测量为干扰信号所在频点或工作频段的噪声测量值；
所述N’标称为干扰信号所在频点或工作频段的噪声标称值；
所述δN’为干扰信号所在频点或工作频段的噪声允许最大偏差值；
若判定疑似存在干扰，则将民航无线电台周边产生的异常电磁环境干扰频谱图与正常电磁环境干扰频谱图进行比对判断；
若比对结果是已知干扰源，则自动识别和申诉干扰是否构成潜在干扰威胁；
若比对结果是未知干扰源，则通过干扰源测量和记录处理确定干扰类型。
6.根据权利要求5所述的开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，所述干扰源测量和记录处理包括：
若再次判定疑似存在干扰，则分离提取干扰信号生成干扰分离信号，将干扰分离信号通过参数测量、调制模式识别、语音解调处理后确定并记录干扰特征及参数，根据干扰特征及参数确定干扰类型。
7.根据权利要求6所述的开场测试和干扰自动检测方法，其特征在于，所述定位干扰源处理包括：
若干扰类型确定，则通过测向天线测向干扰信号或干扰源信号，通过GIS上绘制方向图和来波最大场强示向线；通过在多地点测向进行交汇定位或通过车载移动测向逼近，定位干扰信号或干扰源信号。
8.一种民航无线电台站开场测试和干扰自动检测装置，其特征在于，包括民航无线电台站开场测试模块和民航无线电干扰自动检测模块；
所述民航无线电台站开场测试模块用于实现如权利要求1～权利要求4任一项所述的民航无线电台站开场测试；
所述民航无线电干扰自动检测模块用于实现如权利要求5～权利要求7任一项所述的民航无线电干扰自动检测。
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