3U8633 雷達對民航的貢獻

2021-09-01 20:54:21 字數 2775 閱讀 8997

應用提出問題

解決方案

前景展望

參考資訊

電子科技大學 格拉斯哥學院 2017級 張雅寧

在2023年的5月14日,乙個非常平凡的一天,執行了十多年飛行任務的機長劉傳建再一次的執行從重慶飛往**的飛行任務, 本來以為這又會是一次非常平凡的飛行,但是在飛機上飛行途中出了問題,前擋風玻璃破碎,他以自己多年的經驗,臨危不亂處理了這次事故,保住了全飛機人的性命。他被人們稱為英雄機長,而人們不了解的是他背後有許多人與機器的配合才實現了這次史詩級的迫降。從這件事情的發生來看,雷達對民航是非常重要的檢測工具。

每一架在天空中飛的飛機,都不是隨便亂飛的,它們的每乙個改變,每乙個資料都是需要實時記錄的,包括高度,起飛時間,運動軌跡,具體地點,機艙內部狀況,這些資料都是通過雷達實時監測來傳輸到地面的。每一次的行動都必須要跟地面管理人員匯報,得到允許後才可以行動,正是有了嚴格的管理,飛機在天上才不至於打架,他們確保了我們每次飛行的安全。

那天早晨他們突然發現3u8633次航班突然偏離航道,飛機急速下降,西部戰區指揮中心立即通知相關空域的軍旅增設雷達加強監控。劉傳建機長從飛機中發射回來了飛機機械故障訊號7700,這使得地面人員馬上調配飛機的執行,在短短幾分鐘之內調停調離多架飛機,給這次備降做好充分的保障,是這次成功取得的基礎。

我們都知道在幾千公尺的高空一般的手機訊號是不可能執行的,因此這一切的監管,記錄,機長實時的匯報都是要靠雷達來完成的。這也就是我們所說的空中交通管制,目的是保證飛行安全和有秩序飛行。

空中交通管制應用的技術裝置有:

1.導航裝置

2. 雷達系統

3. 二次雷達

4. 通訊裝置

雷達包括發射機、發射天線、接收機、接收天線,處理部分以及顯示器。還有電源裝置、資料錄取裝置、抗干擾裝置等輔助裝置。雷達的發射機向各個方向發射電磁波,物體碰到電磁波會反射,接收天線能夠接收到電磁波然後送至資料處理裝置提取所需要的資料。地面接收的飛行員的語音是通過飛行員資料通訊系統傳輸給地面的,民航無線電使用118兆赫茲~136.975兆赫茲,飛行員和管制員可以在同乙個指定的甚高頻波道內,通過傳送器和接收機,建立雙向的語音通話,它穩定、清晰,輻射距離較遠,受干擾較小。

二次雷達的原理是地面雷達裝置發射無線電波,回波來自空中飛機的應答機**的輻射電波,地面雷達依據回波得出相應資訊。這裡的地面二次雷達稱為詢問器,其詢問電波採用1030mhz無線電波。飛機上的機載裝置稱為應答機,其發射給地面雷達的電波是1090mhz。二次雷達檢測只能對空中的有源反射目標進行檢測。下圖為一次雷達和二次雷達的示意圖。一般機場採用一次雷達和二次雷達相結合的方式。

相較於一次雷達而言二次雷達干擾雜波少,發射功率小,目標不存在閃爍現象且高度精度較高,但位置精度較低。一次雷達不需機載裝置配合工作。

1. 距離:根據雷達發射的訊號與接收到的訊號之間的延時,可測得目標的距離。

2. 速度:確定的時間間隔對目標距離的連續測量,可獲得目標相對於雷達的速度。

3. 高度:地面雷達發射c模式詢問,飛機應答機返回應答資訊為飛機高度資訊,確定了距離之後,通過仰角計算高度。

4.飛機**:地面雷達發射a模式詢問,飛機應答機返回應答資訊為飛機識別**。

民航使用的詢問模式

詢問模式定義

a識別碼

c高度碼

從以上的介紹中我們可以知道雷達在民用航空的安全保障上面起到了很的的作用,但是這之中還存在著一些問題需要優化讓雷達的效能變得更好。根據上述優缺點的闡述中,我們發現雷達在訊號抗干擾和位置測量精準度上還可以有很大的改進。對於雷達訊號抗干擾的問題,我們知道現在的磁場環境越來越複雜,因此對於雷達電磁波訊號的接受就會受到干擾,威脅著雷達正常作用的發揮。對於位置的測量,我們知道二次雷達對於這個的精準度不是很高,有一定的誤差,但是這個可能會對於在地面的人的判斷有一定的影響,雖然這點影響不至於讓飛機造成事故但是測量肯定是越準確越利於判斷。基於這些問題我們該做出什麼樣的調整才能使系統更加優化呢?

針對這兩個問題,我們提出來以下解決方案。首先對於雷達抗干擾技術,我有這樣幾個想法,第一可以利用雷達網來發射與接收訊號,從上文的敘述中,我們知道了目標位置的測量可以通過雷達接受到訊號的傾斜角以及距離來測定出結果,這樣如果我們利用多個雷達來測量,得到傾斜角度和距離資訊後,利用它們與位置資訊來做擬合函式,得出一條直線,這條直線就是在去除掉壞資料後得到的比較完美的位置資訊。第二,可以提高發射訊號的功率以及佔比百分率,我們知道訊號的功率越大他的發射的成功率就越高,電磁波在傳送的過程中抗干擾性能越強,收到的資訊也不會收到影響。訊號的干擾往往與波的頻率密切相關,因此我覺得我們可以利用這一特性,時常更改波的頻率,減少影響提公升雷達抗干擾的能力。實際上位置資訊的不準確有一部分原因也是由於雷達的抗干擾性能不好而影響的。我們知道對於距離分辨力,訊號瞬時頻寬決定分辨力大小。對於方位分辨力,主要由方位向的波束寬度決定,該值一般取決於天線陣面的水平寬度。因此我們就需要來提公升這兩個決定因素,可以通過提高他們的解析度來實現。

雷達對於中國民航的作用是非常大的,在空中一切資訊的傳輸基本上都要靠雷達來完成,如果雷達的訊號一旦被干擾了,那麼飛機上的資料以及飛行員的語音頻號就不能夠及時的傳送的地面,地面人員也就不能夠及時給出調整資訊資訊,這是非常危險的,因此我們可以通過使用雷達網,提高發射訊號的功率和提高瞬時頻寬和波束寬度來提高解析度來改善雷達的抗干擾性能。目前為止這些方案有的還停留在理論階段,還不能夠很好的實現,但是這些方法對於提高雷達的精確度還是很好的,精確度高,乘客的安全才更***。

飛行員是如何與地面聯絡的;中國民航報2014-03-07;孫震;

雷達抗干擾技術現狀及發展趨勢研究;張凱旋 李淑華;

狀態壓縮模版3 地雷

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