机场周边无线电干扰特性分析、识别及监控研究

摘要

随着机场周边的民用、工业、科学与医疗等行业的电子电气设备密度的增加，不可避免的对民用航空通信导航设备带来了电磁干扰问题，尤其是在推进建立综合交通体系的趋势下，机场区域电磁环境日益复杂，干扰事件逐年增加，且具有干扰模式种类多、频谱宽等特点。然而目前国内外对机场电磁干扰的研究主要集中于窄带干扰，对宽带干扰源排查效率低，且机场频发的电磁干扰事件中，宽带干扰类型呈逐年上升的趋势。因此，亟待对机场宽带电磁干扰源排查的分析与研究，从而加强对机场电磁环境的监控与防护。针对机场宽带电磁干扰源的排查问题，本文主要做了以下几个方面的工作：　　(1)首先对机场通导信号及机场周边常见的电磁干扰源信号进行数据采集与分析。机场宽带电磁干扰从干扰源类型上大致分为三大类。第一类，由于各种电子电气设备老化所造成的电磁辐射，如老化灯泡、监控设备等；第二类，高电压、大功率设备产生电火花、电晕等所造成的电磁辐射，如有刷电机、高压输电线、列车弓网电弧等；第三类，各类有源器件对外发射电磁波，如高频感应设备、医用射频设备、信号干扰器等各类高频器件。最终选取了列车电弧、高压线电晕、老化灯泡放电、信号干扰器、大功率电机作为典型电磁干扰源进行数据采集与分析。　　(2)干扰源识别研究。为实现对典型干扰源的分类识别，在分析总结干扰源特征的基础上，对预处理后的频谱数据进行特征提取；选用类内特征集中，类间差别大的特征值作为判别特征完成特征优化，最终选用包络峰值、频谱能量、变异系数作为识别特征；对选用的特征进行优化处理，采用熵值法进行双重赋权，建立特征模板；多种干扰源的特征模板组成干扰源模板库，用模板匹配的方法进行模式识别。实现对机场干扰源简单、高效的快速识别。　　(3)干扰源的定位与监控研究。在快速识别干扰源的基础上，建立动态匹配的电磁干扰特性数据库和精确的监控模型，借助相关干涉仪测向方法，建立机场电磁干扰源的快速定位系统，实现干扰源的识别、定位、监控研究。针对机场工作环境下干扰信号的排查，采用7阵元无源双锥天线，覆盖机场通导信号易受到干扰的频段；圆阵干涉仪测向体制，对空间网格化实测建模，结合干扰源数据库进行干扰源识别，实现对干扰源信号的定位与机场电磁环境的监控。

目录

声明

第1章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作和研究内容

第2章 基础数据采集及影响分析

2.1 引言

2.2 干扰源数据采集

2.2.1 弓网电弧电磁辐射

2.2.2 高压线电晕

2.2.3 灯光设备测试

2.2.4 信号干扰器测试

2.2.5 电机 EMI 测试

2.3 电磁干扰源特性分析

2.3.1 机场导航台设备

2.3.2 干扰源特性研究

2.3.3 信号影响分析

2.3.4 干扰源特性

2.4 本章小结

第3章 特征模板库建立

3.1 引言

3.2 数据分析

3.2.1 原始数据

3.2.2 数据提取与预处理

3.3 特征提取与分析

3.3.1 包络峰值特征

3.3.2 能量分布特征

3.3.3 变异系数特征

3.4 特征优化

3.4.1 类内加权与初始模板建立

3.4.2 类间加权与模板中心矩阵建立

3.4.3 模板适用性分析

3.4.4 阈值确定

3.5 本章小结

第4章 数据库建立与识别研究

4.1 引言

4.2 干扰源识别研究

4.2.1 样本库建立流程

4.2.2 干扰源识别流程

4.3 识别算法

4.3.1 识别方法及流程

4.3.2 识别结果

4.4 本章小结

第5章 系统集成设计

5.1 引言

5.2 系统原理

5.2.1 测向原理

5.2.2 交汇定位与精度分析

5.3 系统集成

5.3.1 系统设备

5.3.2 集成设计

5.4 本章小结

总结

一、本文工作总结及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学术论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目