摘要：多普勒天氣雷達(dá)在民航機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，當(dāng)雷達(dá)故障或者回波信號(hào)異常時(shí)，將給民航空管一線的工作帶來(lái)一定的影響。本文以江蘇空管GLC-18F型天氣雷達(dá)受到信號(hào)干擾時(shí)的排查過(guò)程為例，分享排查經(jīng)驗(yàn)，供大家參考和交流。

關(guān)鍵詞：多普勒天氣雷達(dá)；干擾；信號(hào)源

一、引言

民航江蘇空管分局的民航機(jī)場(chǎng)C波段多普勒天氣雷達(dá)（以下簡(jiǎn)稱GLC-18F天氣雷達(dá)）是由南京恩瑞特實(shí)業(yè)有限公司為民航機(jī)場(chǎng)研制的新一代全相參脈沖多普勒天氣雷達(dá)，于2014年7月正式投入運(yùn)行。GLC-18F天氣雷達(dá)為民航氣象部門、管制部門和其他相關(guān)用戶設(shè)計(jì)，可連續(xù)探測(cè)周邊天氣、處理和生成各種氣象產(chǎn)品，用以指導(dǎo)業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證航空飛行安全，當(dāng)雷達(dá)信號(hào)因內(nèi)外部的因素而導(dǎo)致顯示異常時(shí)，將對(duì)空管的運(yùn)行一線造成一定的影響。本文分析了一次江蘇空管分局天氣雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)異常的排查過(guò)程，僅供大家學(xué)習(xí)參考。

二、GLC-18F雷達(dá)特性及其在民航機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

GLC-18F雷達(dá)在軍用雷達(dá)和多普勒天氣雷達(dá)設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上，吸取C波段CINRADCB型、X波段天氣雷達(dá)先進(jìn)的BIT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通用化、系列化、模塊化設(shè)計(jì)要求，使雷達(dá)設(shè)計(jì)與氣象業(yè)務(wù)和氣象研究的實(shí)際情況相結(jié)合，提升產(chǎn)品的使用性能。江蘇空管整體雷達(dá)系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備，具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、可維護(hù)性及全天候的連續(xù)工作能力， 具有自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品生成和顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳輸、運(yùn)行監(jiān)控和標(biāo)校等功能。它是分析中小尺度天氣系統(tǒng)，警戒強(qiáng)對(duì)民航飛行安全的有力工具[1]。

在江蘇空管，GLC-18F雷達(dá)的主要服務(wù)群體是氣象預(yù)報(bào)員、管制員以及部分機(jī)場(chǎng)單位。該雷達(dá)具有常規(guī)天氣雷達(dá)探測(cè)降水回波的位置、強(qiáng)度等功能之外， 還以多普勒效應(yīng)為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)定回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相位差，進(jìn)一步得出雷達(dá)電磁波照射體積內(nèi)，降水粒子群相對(duì)雷達(dá)的平均鏡像運(yùn)動(dòng)速度和譜寬，繼而反演出大氣風(fēng)場(chǎng)、氣流垂直速度的分布以及湍流的情況等，不僅如此，通過(guò)雷達(dá)系統(tǒng)的二次軟件計(jì)算，可以最大化程度地提供更多的氣象產(chǎn)品，給氣象預(yù)報(bào)員的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)提供依據(jù)。而在雷雨等復(fù)雜天氣條件下，空管管制員則可利用該天氣雷達(dá)直觀地實(shí)時(shí)掃描回波圖，向機(jī)組提供直觀的天氣信息，同時(shí)以此為重要依據(jù)，提醒機(jī)組提前繞飛，從而在保證飛行安全的前提下又能提高運(yùn)行效率， 是管制員不可或缺的工具。

三、GLC-18F雷達(dá)信號(hào)干擾分析

（一）現(xiàn)象

2019年下半年期間，江蘇空管GLC-18F雷達(dá)不間斷出現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)因干擾而導(dǎo)致雷達(dá)回波異常的現(xiàn)象，受干擾頻率為5400MHz，雷達(dá)工作仰角為1.5°，干擾持續(xù)時(shí)間為24小時(shí)，嚴(yán)重干擾區(qū)域集中在330度—340度。尤其在11月 25日到12月2日期間，異常信號(hào)的干擾尤為嚴(yán)重，在時(shí)間上無(wú)任何規(guī)律可尋，給雷達(dá)的運(yùn)行造成了巨大的影響，同時(shí)也給空管一線的工作帶來(lái)了一定的被動(dòng)。受干擾時(shí)回波信號(hào)如下圖所示，這種情況下，雷達(dá)的正常信號(hào)被淹沒(méi)在干擾信號(hào)中，當(dāng)在惡劣天氣時(shí)，有用的信號(hào)將會(huì)被覆蓋，從而失去雷達(dá)本身的作用。

（二）排查分析

天氣雷達(dá)信號(hào)的干擾較為復(fù)雜，但來(lái)源主要分為內(nèi)部和外部。內(nèi)部主要是雷達(dá)饋線等部件異常，造成信號(hào)泄露等因素。而外部的干擾信號(hào)多為黑電臺(tái)和網(wǎng)橋等信號(hào)干擾造成，無(wú)論是內(nèi)部還是外部的干擾，都會(huì)給排查的過(guò)程帶來(lái)不小的困難。

1.內(nèi)部檢查

江蘇分局GLC-18F天氣雷達(dá)采用雙流危險(xiǎn)天氣，制作短時(shí)天氣預(yù)報(bào)，保障機(jī)熱備形式，除天線公用外，其他發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、饋線、伺服等都是雙路備份。在此情況下，為了排查內(nèi)部干擾，在晴朗天氣關(guān)閉雷達(dá)高壓的情況下，對(duì)雷達(dá)雙機(jī)進(jìn)行互相切換檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在330度—340度方向上干擾信號(hào)依舊存在。由此基本上排除雷達(dá)硬件本身異常帶來(lái)的信號(hào)干擾。

1.外部信號(hào)檢測(cè)

排除雷達(dá)內(nèi)部干擾后，基本上重心放在外部信號(hào)的干擾上。機(jī)場(chǎng)附近的環(huán)境本身較為復(fù)雜，給外部干擾信號(hào)的檢測(cè)工作帶來(lái)一定的難度。為了準(zhǔn)確捕獲干擾信號(hào)的頻率和帶寬范圍，我們?cè)谔炀€信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)前，利用頻譜儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行捕獲和分析，結(jié)果如圖2所示。

由捕獲的信號(hào)波形分析后可以看出此信號(hào)帶較寬，最終一致判斷干擾信號(hào)應(yīng)為非法改制的監(jiān)控網(wǎng)橋，且具有一定高度及較大功率。根據(jù)干擾信號(hào)的特征， 在雷達(dá)周邊1公里、5公里、10公里、20公里以及 30公里處分別進(jìn)行大范圍的信號(hào)探測(cè)。最終于距雷達(dá)站約27公里處的工地附近測(cè)得 -76dbm的5400MHz 穩(wěn)定信號(hào)，穩(wěn)定信號(hào)圖如圖3所示。

經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)后，鎖定工地其中某塔吊網(wǎng)橋?yàn)樾盘?hào)源。該塔吊距離地面100米，設(shè)備監(jiān)測(cè)到其網(wǎng)橋發(fā)射信號(hào)的峰值發(fā)射功率達(dá)到-40dBm，當(dāng)雷達(dá)處于低仰角掃描時(shí)，該信號(hào)能輕松進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，從而造成非雷達(dá)信號(hào)的顯示。經(jīng)協(xié)調(diào)，對(duì)塔吊網(wǎng)橋進(jìn)行了開(kāi)關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)雷達(dá)干擾信號(hào)隨塔吊網(wǎng)橋開(kāi)關(guān)同步出現(xiàn)和消失，由此判定該工地網(wǎng)橋?yàn)榇舜卫走_(dá)干擾的干擾源。

四、總結(jié)和建議

雷達(dá)信號(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確是雷達(dá)應(yīng)用的基礎(chǔ)，一旦信號(hào)受到干擾，雷達(dá)的使用效率將大幅降低。近幾年，隨著監(jiān)管手段的加強(qiáng)，安裝網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的無(wú)線傳輸設(shè)備的工地越來(lái)越多，由于部分設(shè)備制造商對(duì)法律意識(shí)的淡薄，可改頻、無(wú)型號(hào)核準(zhǔn)的“黑網(wǎng)橋”時(shí)有出現(xiàn)，亟待相關(guān)部門聯(lián)合出臺(tái)管理意見(jiàn)，進(jìn)一步規(guī)范。

此外，隨著無(wú)線電業(yè)務(wù)的拓展，高頻段信號(hào)逐漸增多，以前我們自認(rèn)為的安全對(duì)于現(xiàn)在已不再安全。尤其是現(xiàn)在天氣雷達(dá)的靈敏度越來(lái)越高，而工作仰角低，機(jī)場(chǎng)凈空環(huán)境的錯(cuò)覺(jué)，即使遠(yuǎn)距離如網(wǎng)橋等低功率波瓣集中的設(shè)備在一定高度上就可導(dǎo)致雷達(dá)工作異常?；诂F(xiàn)狀， 天氣雷達(dá)廠家可利用信號(hào)識(shí)別編碼和軟件優(yōu)化等手段加強(qiáng)自身抗干擾能力。

參考文獻(xiàn)

[1]白水成，張世昌，李崇福等. 新一代天氣雷（CB）發(fā)射機(jī)的檢測(cè)與維修[C]//第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)第三屆氣象綜合探測(cè)技術(shù)研討會(huì)分會(huì)場(chǎng)論文集.中國(guó)氣象學(xué)會(huì) ，2009.

（作者單位：民航江蘇空管分局；作者簡(jiǎn)介：鐘劉軍，生于1984年，男，碩士，工程師，研究方向：航空氣象探測(cè)設(shè)備）