GPS导航系统在民航应用中存在的干扰及对策分析

李金淑

（民航东北空管局黑龙江分局，黑龙江 哈尔滨 150079）

GPS英文全称为Global Positioning System，中文翻译为全球定位系统，是由美国国防部率先开发与应用，通过多年的应用与研发，目前GPS导航系统具有高精度、智能化、实时性的特点，其在民航中的应用，可对民航飞机进行实时三维导航，为民航控制中心提供飞机的三维位置，以及飞行速度等信息，其是目前民航飞机应用最为广泛的导航系统，为民航飞机的安全飞行提供技术支撑。

1 GPS导航系统在民航中的应用

GPS导航系统在民航中的应用，实现了民航飞机无间隙导航，对于民航的发展有着积极的影响，现阶段，GPS导航系统已经在民航中得到了普遍的应用，从航路的角度来分析，包括了洋区、内陆、农业、林业等导航，在终端区导航方面，可对飞机着路进行全面的监控与管理。GPS导航系统具有全天候、不间断导航的能力，可对不同场景和航路进行导航，保证了民航飞机飞行的安全性，并且提高了空域的利用率。

1.1 航路导航

GPS导航系统以其在民航中应用的优越性，使其在中、远程导航中具有应用的极大优势，目前，GPS导航系统正在逐步取代传统的无线电导航系统，其在导航过程中，无须地面设备的支持，与飞机上安装的计算机设备协同开展导航工作，进行民航飞机航路的规划，增加了民航飞机导航的性能。

1.2 进场/着陆导航

民航飞机进场/着陆可分为非精密与精密导航两个方面，GPS导航系统有着良好的导航精确度，以及其自带的广域增强系统，可对非精密进场/着陆进行精确的操作。在精密进场/着陆中，其运用局域伪距差分技术，可对CAT-1，2类精密进场/着陆进行操作。当下GPS导航系统的导航精确度，可实现对CAT-3b精密进场/着陆的操作。

1.3 监视与管理

GPS导航系统可用于飞机现场的监视与管理，通过对飞机起飞和着陆的监视，可加快飞机起飞和进场的速度，并合理的调度飞机场上的人员、飞机、车辆、设备等，提高飞机现场的运营效率，实现空间资源的最大化利用，并且保证了飞机起飞与着陆的安全性。此外，数字技术、5G通信技术等的应用，增强了GPS导航系统的监视与管理功能，进而实现民航机场最大的经济收益。

1.4 航路监视

民航飞机上安装GPS导航系统后，可实时向民航控制中心传递飞机飞行的位置和动态，促使民航控制中心及时掌握飞机的状况，实现了对飞机飞行的实时监视，保障飞机飞行的安全性，尤其飞机飞行在偏远航路也可进行自动监视，明显提高了飞机管控的效率，极大缓解了机长的飞行压力。

2 排查GPS导航系统的干扰源

依据民航反映的GPS导航系统在飞机进场过程中，出现信号丢失问题，无法接收到卫星导航定位信息，使得飞机在降落和起飞过程中，不能进行精确的定位导航，威胁到飞机飞行的安全。因此，针对民航反映的问题，无线电管理机构需对机场及周边进行干扰信号的排查。第一，机场跑道排查，在其不同的位置设置多个测试点，并在同一测试点同时使用民用GPS导航仪和校飞GPS接收机，去接收卫星信号，最终得到的结果是民用GPS可获得定位信号，但是校飞GPS定位失败，然后在机场附近采取同样的方式检测卫星信号，没有发现干扰问题；第二，在确定干扰源在机场内部后，需要对塔台进行干扰排查，在其楼顶搭设天线，并与放大器进行连接，调整频谱分析仪的频段，以对塔台电磁情况进行全方位的检测，最终检测到一个持续性的信号，调整天线的方向，在检测到强度较大高频信号后，确定信号的来源方向，然后使用手持频谱仪和定向天线进行徒步检测定位，追踪干扰信号的出处；第三，在发现干扰信号源后，使用铁板遮挡信号源，然后在机场内部使用校飞GPS进行接收卫星信号测试，发现校飞GPS运行正常，进而确定干扰信号的出处，最终排除干扰源。

3 塔台通信干扰排查

针对民航塔台地空通信受到干扰问题，排查人员需与民航指挥调度人员进行沟通，获取通信干扰的详细信息，干扰的主要表现是在地空通话过程中，会出现短促杂音，信号强度弱，不连续，偶尔出现，无规律可循，干扰排查的难度很大。排查人员在征得塔台同意后，在塔台位置设置全向接收天线，并运用频谱分析仪、接收机检测信号，但是没有检测到使用信道，通过持续的检测后发现了杂音，然后将接收机与天线进行连接，当塔台通信系统中出现杂音时，接收机没有发现干扰问题。并且排查人员将不同型号的多台接收机与塔台原有的天线连接在一起，也没有检测到干扰信息，由此确定干扰源不在机场内部。排查人员在机场附近选择了一个测点，设置好发射天线，并与矢量信号发生器进行连接，然后发射调制信号，启动塔台通信系统，发现干扰噪音非常明显，通过检查天馈线的运行状态后，判断通信系统出现噪音与干扰信号无关，而是系统信号选择性接收问题，本身抑制干扰功能不足，导致了三阶互调干扰问题。因此，给出的解决方案是保持接收机原有的频率，调整高频天线的架设位置，引进新型的高频天线，并更换性能优异的馈线与屏蔽线，在完成通信系统升级改进后，地空通信杂音问题得到了妥善的处理。

4 GPS接收机干扰信号排查分析

校飞GPS接收机需要不间断接收卫星发送的定位信号，才可及时获取飞机飞行的三维坐标、飞行方向与速度，而卫星定位是由原子钟决定，并且发射出的是扩频信号，会有一定的电离层折射误差，所以需要消除这个误差。民航飞机飞行需要保证绝对的安全，使用的校飞GPS接收机一般会采用双频接收，通过两种伪码计算伪距，以及测量卫星信号传播的时间，从而实现对飞机飞行的实时与高精度定位。民航的导航系统采用了GPS技术、计算机技术与RNP技术等，对飞机飞行进行导航，可使飞机按照既定的航线飞行，由于排查人员在此次干扰信号检测工作中，确定干扰发生在特定的区域，机场的接收终端没有问题，因而确定是无线直放站出现问题，其天线发射出的杂散信号对接收机产生干扰，导致接收机接收到的卫星信号质量下降。

卫星信号需要经过超长距离的传播，会受到空间环境中的各种因素干扰，使得卫星信号在到达地面后，最大电平在-158dBW～-153dBW之间，使用手持频谱仪检测无线直放站天线发出的杂散信号电平则是在-89.94dBm～72.1dBm之间，需要将卫星的点平单位转化为dBm，转换方式为0dBW=10log1W=10log1000mW=30dBm，转换的结果是32.34dBm～37.34dBm。

由于直放站施主天线需要指向其对应的基站小区，方向性非常强，使其可以接收到来自基站的信号，然后再将接收到的信号进行放大，使用重发天线将信号发射出去，当移动台接收到信号后，将信号放大后发送至基站小区。施主天线发送信号具有方向性，发射范围有限，并且发送路径固定，在远距离传输过程中会受到空间环境各种因素的影响，进而消减了信号强度，一旦超出路径传输的范围，则在接收终端只能接收到微弱的信号，需要使用放大器将信号放大，以及运用定向抛物面天线确定信号的方向，然后排查人员才可对信号进行追踪，确定干扰信号的实际位置。

5 结束语

在进行GPS导航系统干扰排查工作时，需要做好以下两点，第一，在实际排查中，要多点、多位置的排查，不可局限于机场内部，还要在机场周边的制高点进行设点检测，以确定干扰区域，在检测时，需要使用手持频谱仪和放大器，以及易于架设的定向天线，还要准备多种类型的接收机，以方便多点检测的比对分析；第二，调查机场周边的无线电台信息，确定无线电台的数量和位置，以为排查工作提供方便，节约排查工作的时间。此外，干扰排查工作不只是检测与对比，排查人员还需与民航机场相关人员进行沟通，获取干扰的关键信息，以为排查工作提供依据和方向。