民航中波NDB导航信号监测方法探讨

刘 燕，林自豪

（国家无线电监测中心乌鲁木齐监测站，乌鲁木齐 830000）

1 引言

众所周知，利用无线电发射台（信标台）发射出的电波在天空中画出一条条航路，飞机根据这些无线电信号就可以准确地在航路上飞行，由此飞机开始了仪表飞行时代。显然，民航无线电导航系统是飞机航行系统的一个重要分系统，其基本功能是引导飞机按选定航路安全、经济地完成规定的飞行任务。因此，无线电监管部门必须保护民航导航信号的正常发射和使用，对其进行全面监管就显得尤为重要。

我国目前正在使用的无线电导航系统主要有两类：一类叫无方向信标（NDB），也叫中波导航台；另一类是甚高频全向信标（VOR）和测距仪（DME）组成的系统。在中波导航台系统中，飞机使用可以转动的环状天线接收信号，当测到电波最强的方向时，天线停止转动，于是就测出电台与飞机之间的方位，飞机按这个方向飞行，就能准确地飞到电台所在的位置。由于中波导航台价格便宜，设备结实耐用，所以世界上很多中小型机场和发展中国家的多数机场还在使用它，我国广大的西部地区的机场也在使用这种系统。因此，为更加有效地保护民航导航系统正常工作，保证其导航信号不受干扰，本文结合实际情况及日常监测工作经验，本文以乌鲁木齐国际机场NDB导航台为例，详细阐述了NDB导航信号特性及对其进行监测的方法，以期对民航无线电导航信号的监测工作提供参考。

2 NDB导航系统简介

NDB导航系统由地面NDB导航台和机载自动定向机ADF（Automatic Direction Finder）共同组成，NDB台是一种能在360°范围内连续发射无线电波的中波导航台，其专为ADF提供导航信号。ADF通过接收无线电波，测量出导航台相对飞机的方位，确定出飞机的位置，构成近程无线电测角导航系统。

NDB导航台可分为两种，一种叫做航线导航台，供飞机在航线上飞行时定向使用，工作频率范围为190-550kHz，发射功率一般为500W；另一种叫做终端区导航台，供飞机在进近着陆时使用，工作频率范围同航线导航台，发射功率一般为100W。NDB导航台均采用调幅波的方式发射，地波传播，极化方式为垂直极化，使用国际莫尔斯电码拍发。

图1 NDB工作过程示意图

图2 等幅报示意图

图3 调幅报示意图

NDB的工作种类有：调幅报、等幅报、调幅话。NDB工作过程中主要完成辐射导航信号，供ADF定向、辐射台站识别信号、辐射话音信号（中国民航不使用话音功能）三大任务，图1为其工作过程示意图，图2与图3分别是NDB等幅报和调幅报示意图。

等幅报的发射效率较高，作用距离较远；在“空号”期间NDB无信号辐射，会造成方位指示器抖动；航路NDB可以工作在“等幅报”状态。调幅报发射效率较低，作用距离较近；在“空号”期间及不辐射识别码期间，NDB发射等幅载波，在“传号”期间，发射调幅波；终端NDB必须工作在“调幅报”状态。

每个NDB台都必须辐射台站识别码，否则其辐射的场无效。一个NDB台的台站识别码一般是本地地名的2～3个英文字母缩写的莫尔斯电报码。ICAO规定，民航使用的莫尔斯电码“点”的持续时间为0.1～0.160s，“划”的持续时间为“点”的3倍，即0.3～0.480s；一个码字的“传号”之间的间隔为“点”的持续时间，码字与码字之间的间隔为“划”的持续时间。图4为莫尔斯识别码示意图，第1次辐射识别码到第2次辐射识别码的时间T为识别码的辐射周期，识别音频的频率为1020Hz±50Hz。

图4 莫尔斯识别码示意图

NDB天线一般架设在机场跑道中心延长线或者航路上。发射天线一般采用水平长70m、架在两个高约30m铁塔上的T型天线，属于无方向性天线，在水平方向上辐射电磁波。天线及发射信号特征见图5、图6。根据民航要求，终端导航台和航路导航台的覆盖范围分别为50km和150km。在日常监测中发现，终端导航台受城市复杂电磁传播环境影响，能够监测接收到信号的距离有限，因此终端导航台的信号监测，应根据机场周边电磁环境，选择能够接收到NDB导航信号的地点进行监测。

图5 NDB导航台发射天线示意图

3 NDB系统信号监测方法

由以上介绍可以了解到，NDB导航台一般设置在机场跑道沿线方向上，结合NDB导航信号特性，下面以乌鲁木齐机场NDB东远台为例探讨对该系统信号的监测方法。

（1）信号的搜索和发现。此阶段主要是发现NDB导航台信号，这里可以使用固定监测设备或者便携仪表对民航中波导航频段（190-535kHz）进行信号接收，记录频点信息。

图6 NDB导航台发射信号频谱示意图

（2）信号分析。NDB导航台所发射的信号识别类型为莫尔斯电码。分析信号时，音频解调带宽不大于6kHz，解调方式设置为AM。NDB导航近台通常发送一个英文字母的国际莫尔斯电码，远台和航路台发送两个英文字母组成的国际莫尔斯电码。通过仔细监听音频信号有规律的“滴（短音）”、“嗒（长音）”可判断信号是否为NDB导航台信号。

（3）测向及定位。使用测向机对确定的NDB导航台信号进行测向，这里测向带宽应小于3kHz。以东远台NDB信号398 kHz为例，从图7可以看出，该信号相对固定监测站的示向度为324°。

信号的交汇定位需要三个监测地点的示向度交会至一个点或者区域，但大多数的情况是，由于中波信号的传输距离有限，无法使用多个固定监测站对信号交汇定位。根据第二部分的介绍可知，NDB导航台信号一般设置在飞机跑道沿线的两个方向上，因此，可以通过单站测向判断信号在跑道沿线的大致方向后，通过便携式仪表对信号进行逼近查找。以乌鲁木齐机场NDB东远台为例，可以从图8中看出该台信号相对于测试点的大致方位为机场东侧。

图7 NDB东远台示向度测试截图

图8 NDB东远台相对固定站位置截图

4 逼近查找

下面以信号398 kHz为例，介绍逼近查找过程。

⊙ 执行逼近查找时，使用的设备为移动监测车和便携式接收机，设置好监测设备的中心频点、监听带宽以及测向带宽等。

⊙ 至少由三名监测人员组成工作小组，根据监测车给出的示向度逐步向信号发射源逼近。这里应提前规划路线，尽量保证监测车辆在机场跑道沿线方向上行驶。一名监测人员负责设置观察测向设备，另一名监测人员负责观察周围环境。当监测车有较稳定的示向度后，根据指示方向前行，直到目标发射台为止。

图9 逼近查找过程中398kHz信号截图

⊙ 逼近查找过程中及信号发射地点的NDB导航台信号频谱图如图9、图10所示。

5 结束语

随着民航无线电通信安全问题的频繁发生，加强对民航通信频率监测及对其电磁环境区域进行保护性监测的重要性在无线电管理领域中的地位顿时突显。民航无线电导航通信除NDB系统之外，还有甚高频全向信标（VOR）、测距（DME）、仪表着陆（ILS）等导航系统，这些系统虽采用不同的工作频率及方式，但均采用摩尔斯电码发送识别信号，调制方式相同。因此，本文以NDB导航系统为例，深入分析NDB导航信号特性，结合日常监测工作经验，给出了对NDB导航系统信号进行搜索截获、分析、测向定位和逼近查找的一般监测方法，对监测其他导航信号起到抛砖引玉的作用，具有重要的实用价值。

图10 信号发射地点398kHz信号截图

[1] 无线电业务大全（中）.工业和信息化部无线电管理局，2009年12月

[2] 罗建军等.组合导航原理及应用[M].西安：西北工业大学出版社，2012年