江北机场天气雷达268°无线电干扰排查案例分析.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sJ u n 收稿日期:作者简介:谢英伟(),男,大学,高级工程师主要从事民航气象技术装备建设与维护维修工作江北机场天气雷达 无线电干扰排查案例分析谢英伟,皮波,朱晓博,聂增臻(民航重庆空管分局,重庆 )摘要:基于 G W i F i技术的无线传输设备对C波段天气雷达回波的干扰,严重影响气象预报准确度,给民航气象工作质量甚至飞机飞行安全带来了一定的影响.文章重点分析了重庆江北机场 C D P天气雷达 方位无线电干扰排查过程案例,并给出天气雷达无电线干扰排查中的注意事项,为从事天气雷达保障的业务人员提供了一定的参考和借鉴.关键词:G W i F i;天气雷达;无线电干扰排查中图分类号:P 文献标识码:B文章编号:X()C a s ea n a l y s i so f r a d i o i n t e r f e r e n c e i n v e s t i g a t i o no fw e a t h e rr a d a r i nJ i a n g b e iA i r p o r tX i eY i n g w e i,P iB o,Z h uX i a o b o,N i eZ e n g z h e n(C h o n g q i n gA i rT r a f f i cC o n t r o lB r a n c ho fC A A C,C h o n g q i n g )A b s t r a c t:T h e G W i F i t e c h n o l o g yb a s e dw i r e l e s st r a n s m i s s i o ne q u i p m e n tc a u s e s i n t e r f e r e n c eo nt h eC b a n dw e a t h e r r a d a re c h o,w h i c hs e v e r e l ya f f e c t st h ea c c u r a c yo fm e t e o r o l o g i c a l f o r e c a s ta n db r i n g sc e r t a i n i n f l u e n c eo nt h em e t e o r o l o g i c a lw o r k i n gq u a l i t yo fc i v i la v i a t i o na n de v e nt h ef l i g h ts a f e t yo fa i r c r a f t T h i sp a p e rp l a c e s a ne m p h a s i so n t h e a n a l y s i so f r a d i o i n t e r f e r e n c e i n v e s t i g a t i o np r o c e s s c a s e sf o rt h e C D P w e a t h e rr a d a r(o r i e n t a t i o n)i n C h o n g q i n gJ i a n g b e iA i r p o r ta n do f f e r st h ep r e c a u t i o n sr e q u i r e d d u r i n gr a d i oi n t e r f e r e n c ei n v e s t i g a t i o nf o r w e a t h e rr a d a r,p r o v i d i n gc e r t a i nr e f e r e n c e s f o r t h eo p e r a t i o np e r s o n n e l e n g a g e d i nt h es a f e g u a r d i n go fw e a t h e r r a d a r K e yw o r d s:G W i F i;w e a t h e r r a d a r;r a d i o i n t e r f e r e n c e i n v e s t i g a t i o n引言天气雷达是保障民航飞行安全的重要气象设备,目前民航领域所使用天气雷达主要为C波段天气雷达,工作频率范围为 MH z .近年来,随着基于 G W i F i技术的无线传输设备不断普及和广泛应用,各地天气雷达受无线电干扰的情况时有发生,给民航飞行安全保障和航空气象工作的正常开展造成了较大影响.对天气雷达干扰排查进行案例分析和经验总结,对于快速排查干扰源、做好天气雷达设备保障工作,具有较好的借鉴和指导意义.江北机场天气雷达受干扰情况介绍重庆江北机场 C D P天气雷达为C波段双偏振双极化多普勒天气雷达,由民航重庆空管分局于 建成,雷达海拔为 m,发射中心频率为 MH z,接收带宽为 MH z.起,该天气雷达受到外部信号干扰,雷达图像上 由最初的束射线状干扰演变为大面积扇形干扰回波,直接影响预报员和管制员对天气雷达的使用.气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n 干扰初现 初,天气雷达回波图上开始出现微弱干扰回波,干扰回波每天仅在几个时间段出现,且出现时间无规律,干扰信号在图像上呈束射线状分布 .干扰持续出现 起,干扰信号开始连续出现,且干扰回波覆盖面积增大,呈窄扇面状分布,并于 左右达到最强.此时,干扰信号仅在某些时间段消失,干扰信号消失时间大多集中在夜间.干扰增强 起,雷达图像上干扰回波面积逐渐增大,在 呈扇形覆盖,信号覆盖由疏至密,且在 位置干扰信号最强,几乎 h持续出现.干扰排查过程干扰出现后,重庆空管分局气象台及时上报干扰情况,填报了干扰申诉单,协调地方无线电管理部门进行排查,同时积极组织技术力量成立干扰排查小组开展排查.雷达站机房内检测和分析排查小组根据此前成功排查 方位雷达干扰的经验,首先在雷达机房内进行干扰信号的检测:关闭雷达发射机,将天线作为干扰信号的接收装置,断开波导末端通向接收机的信号线并接入频谱仪;手工驱动缓慢调整天线的方位和俯仰,找到干扰信号最强的方位角和俯仰角并记录,同时记录干扰信号的频率范围和波形特征.通过在机房内的一系列测试,得到以下信息:)干扰信号方位:主要分布在 ,和 ,其中以 方位干扰信号强度最强;其余方位偶尔能检测到干扰信号,但信号强度较弱.)干扰信号俯仰:干扰信号强度在 仰角最强.)干扰信号频率:主要集中在 MH z,MH z.)干扰信号强度:最强可达 d B m.排查 小 组 将 干 扰 信 号 强 度 最 强 的 方 位 角 、俯仰角 作为重点排查范围,结合三角形正切函数公式,假设干扰源与雷达站的距离为d,干扰源海拔为h,则可推导出公式(),其中 为雷达天线海拔(单位:m).h dt a n()()式中,t a n().根据公式()可以计算出干扰源距雷达站不同距离时干扰源的海拔.以距离,和 k m为例,计算结果分别为:;,.结合锁定的方位、俯仰角度,以雷达天线中心为起点,绘制干扰信号传播路径如图所示.雷达天线位置;距离k m的干扰信号海拔;距离k m的干扰信号海拔;距离 k m的干扰信号海拔.图模拟绘制的干扰信号传播路径 雷达站外分区域排查排查小组根据干扰信号方位信息将排查区域分为距离较近的两路城区和距离较远的中央公园区域,对区域内的疑似点进行定位和摸排.)两路城区的排查.排查小组发现渝北某小学校园内安装有台室外无线网桥,其中台刚好朝向雷达站.该小学位于天气雷达站 方位,与天气雷达站直线距离约 m,无线网桥的高度较雷达天线略低,与雷达天线罩视距可见、无遮挡,可疑度较高.经实地检测,台无线网桥信号分别 工 作 在 MH z,MH z,MH z,MH z个频段,信号强度约为 d B m.个别网桥信号与前期雷达楼测得干扰信号频段重合.协调学校对频率重合的无线网桥进行调整后,排查小组与市无线电监测站一同进行了现场复核和确认,但天气雷达干扰情况未改变.月中旬起,排查小组与市无线电监测站合作,使用手持天线和频谱仪组成的检测设备,在两路城区由近及远继续排查,在朝向中央公园方向测到微弱的疑似干扰信号,方向指向中央公园区域几处在建高楼的施工塔吊.)中央公园区域的排查.月下旬,排查小组与市无线电监测站对中央公园区域的某研究院工地和某悦广场工地进行排查.在某悦广场附近个工地均测到无线网桥信号,怀疑为干扰源,通知个工地施工单位尽快整改.周后,个工地反馈无线网桥工作频率均已调整,但雷达干扰信第期谢英伟,等:江北机场天气雷达 无线电干扰排查案例分析号仍然存在.月初,干扰信号开始呈现缓慢增强趋势,且干扰信号 h持续出现.干扰排查小组立即开展新一轮排查工作.雷达机房内复测月初,排查小组再次在雷达机房进行测试,测试结果如下:)干扰信号方位:干扰信号在方位角 出现,且在 时信号强度最强.)干扰信号俯仰:俯仰角为 时干扰信号强度最强(之前是 最强),俯仰角低于 时干扰信号强度明显减小.)干扰信号频率:干扰信号主要分布在 MH z(与月测试结果不同).)干扰信号强度:最强信号强度为 d B m(与之前相比略有减弱).将此次数据与月份的测试数据对比分析,发现干扰源高度有所增加,推测干扰源可能安装在不断升高的塔吊上.成功排除干扰源月下旬,排查小组与市无线电监测站汇合后,分组开展排查工作:一组在某悦广场工地群附近进行排查;另一组在中央公园附近选择高点进行信号检测.一组在某悦广场工地一标段大门入口处检测到疑似干扰信号,频率在 MH z,与近期机房内检测结果基本一致.进入一标段工地内部进一步检测,未发现明显干扰信号.进入某悦广场二标段工地内,在和塔吊(共有处塔吊)下方检测到疑似干扰信号,协调关闭工地内的台塔吊电源,现场检测干扰信号明显减弱,但雷达上干扰无明显变化.二标段台塔吊保持断电状态,在一标段入口处附近检测到比较明显的干扰信号.协调一标段对工地内的台塔吊进行断电,雷达干扰随之消失,进一步测试明确干扰信号来自该工地塔吊.经进一步核实,该塔吊上共安装有个无线网桥:个为施工方安装,用于智慧工地,月份已按要求进行频率整改;另个为项目销售中心安装,施工方对该情况不了解.经与销售中心协调,对其安装的无线网桥进行频率调整,调整后雷达干扰彻底消失.干扰源分析 干扰源位置与高度信息最终查明的干扰源距天气雷达站 k m,相对雷达站方位角 ,与之前的测算结果完全一致.经 查 询 该 项 目 施 工 图,项 目 场 地 标 高 为 m,该栋楼设计高度为 m(已封顶),且塔吊的高度略高于楼顶,无线网桥安装高度预计为 m,与之前的测算结果吻合.根据次在机房内测量,干扰最强点位俯仰角度由 变为 ,判断干扰源位于不断升高的物体上,并得到了验证.干扰源设备技术参数随着无线传输技术的快速发展,基于 G W i F i技术的无线网桥设备在日常生产、生活中被广泛应用,主要应用在智慧工地、室外安防、摄像头视频数据传输等场景.其具有安装简单、传输速率高等特点.该类设备一般成对使用,采用点对点或点对多点的方式部署,标称传输距离一般为k m,有些甚至达到 k m.综上,由于天气雷达天线口径大、增益高、接收灵敏度强,因此基于 G W i F i技术的无线网桥设备对天气雷达产生干扰的有效距离远大于其标称工作距离.根据某悦广场一标段施工方提供的产品参数信息,所使用无线网桥可选工作频段为 MH z和 MH z.其工作频率设置在 MH z附近且朝向雷达站方向时,便对天气雷达产生了干扰.无线网桥在空气中以电磁波的形式传输,一般情况下,电磁波在自由空间的传播损耗可通过公式()计算:Lp l gd l gf()式中,Lp是传播损耗(单位:d B);d是距离(单位:k m);f是工作频率(单位:MH z).根据某悦广场提供的无线网桥技术参数,无线网桥的发射功率为 d B m,已知天气雷达接收灵敏度为 d B m,可知Lp d B.取f为 MH z(天气雷达工作频率),代入公式(),计算可得d为 k m.由以上可知,理想状态下,在 k m范围内天气雷达均可接收到该款无线网桥的发射信号,而天气雷达天线与某悦广场的干扰源视距可见,距离为气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n k m,综合考虑传输路径中的损耗(无线传输损耗每增加d B,传送距离减少/),也可侧面验证天气雷达会受到该无线网桥信号干扰.结束语结合近a成功排查天气雷达无线电干扰实例,对排查思路和步骤总结如下:)在雷达站进行干扰信号检测和定位在雷达天线罩外进行干扰信号检测:使用手持天线和频谱分析仪在天线罩外进行干扰信号检测时,如果能够接收到干扰信号,通常排查工作会比较简单;若无法检测到干扰信号,则代表干扰源位置较远或发射功率较低,可采取增加增益的方式.雷达收发机房内进行干扰信号检测:关闭天气雷达高压,停止对外发射,将雷达天线作为干扰信号的接收装置;根据回波图上干扰信号出现的方位范围,手工驱动天线缓慢转动,找到干扰信号强度最大的方位角度;确定方位角度后,将天线方位固定在该角度,再手工驱动天线缓慢移动俯仰角度,找出干扰信号强度最大的俯仰角;具备频谱仪的条件下,也可在雷达波导下方的放电管后端N接口处引接干扰信号至频谱仪.雷达机房内使用频谱仪测试时,注意收集干扰信号的特征,包括频率起止范围、发射周期、信号强度等,最好能录制视频或拍照留底,以便外出排查时对检测到的无线电信号进行特征比对和筛选.)使用电子地图,绘制干扰排查范围,确定排查路线.结合在雷达站检测并确定的干扰信号方位、俯仰角度,以雷达天线中心位置为起点,绘制干扰信号传播路径图,并结合三角形函数公式,计算干扰源与雷达站不同距离点位上对应的大致海拔.使用能够显示距离、方位角度等信息的地图软件,圈定干扰排查范围和重点排查区域.)外出排查.与无线电管理机构共同按照地图上确定的范围和线路开展排查,由近及远依次选择建筑高点进行干扰信号检测.对接收到的疑似干扰信号与在雷达站接收到的干扰信号进行特征比对,避免被假的干扰信号所误导.)验证和整改.初步锁定干扰源后,协调干扰源设备管理方进行验证.确定干扰源后,由地方无线电管理机构通知管理方进行频率整改.如管理方拒绝整改的,可向无线电管理机构申请进行执法.)跟踪复核.干扰源频率整改后,在雷达回波图上进行验证,并跟踪观察,确保干扰不再出现.参考文献:张玉龙陕西汉中:排除一起气象雷达干扰J中国无线电,():张兆峰,周上飞甘肃兰州:及时查处一起气象雷达受干扰案件J中国无线电,():康国敏对一起多普勒气象雷达干扰的排查与探讨J中国无线电,():李冰,陈敬华,任坤无线网桥设备干扰移动通信的案例分析与思考J中国无线电,():王亚莉,邵鹏,魏晓敏,等 C波段气象雷达干扰查找初探J中国无线电,():文浩,张乐坚,梁海河,等基于模糊逻辑的新一代天气雷达径向干扰回波识别算法J气象学报,():皮波,谢英伟,李柠江,等重庆江北机场天气雷达干扰排查与实例分析J无线互联科技,():王荣浅谈无线电干扰排查与防范措施J中国无线电,():