基於頻譜的機場周邊寬帶電磁干擾源識別

近些年來,各種電子電氣化設備和信息技術設施的快速發展,民航通信導航設備的電磁環境日趨複雜[1-2],電磁干擾問題越發頻繁。通導設備的電磁干擾從頻帶特徵上可分為兩類。第一,窄帶干擾。例如“黑廣播”或各類交互調等引發的干擾等,由於頻譜峯值明顯,目標方向明確,較容易識別,干擾源排查總體上有章可循,利用現有的無線電監測體系,憑藉現有頻譜備案數據,結合排查人員的相關經驗,都能實現干擾類型判斷和快速定位[3]。第二,寬帶干擾。如電氣化列車弓網電弧、高壓線電暈、街燈廣告牌、機場監控設備老化、信號干擾器等所產生的輻射發射,多為新型干擾源。由於此類干擾源特徵不易把握,且干擾數據難以系統地採集,目前還未有切實有效的干擾源識別方案。一旦發生干擾,對於大範圍複雜電磁環境的排查研究,通常需要處理海量數據,提取干擾發生的時間和頻點等報表信息、監聽信號的內容等方法,獲取有價值的信息,再利用手持式儀器進行現場排查干擾,逐步縮小干擾範圍[4-5],排查干擾源耗時長。若能快速判斷干擾源類型,就能極大地縮小排查範圍,從而快速地解決電磁干擾問題,保障機場通導設備的安全服役。

干擾源排查通常採集的是頻譜數據,但是目前基於頻譜進行目標識別的實用性研究較淺,且無針對性,無法對機場的電磁干擾源進行識別。為準確把握干擾源特徵,設計一種快速識別干擾源的方案,首先對典型的機場寬帶電磁干擾源進行了頻譜數據採集,對不易把握特徵的電磁干擾信號進行頻譜分析,基於電磁波頻譜本身具有的物理特徵,進行人工特徵選擇,規避在機器學習中,所提取的特徵“黑箱”難以解釋的弊端,方便實時調試。採用熵值法,在類內類間賦予雙重權值,使特徵具有區分度,最後使用的方法進行模式識別[6-7]。實驗結果説明此方法對干擾源的識別率高,對機場的電磁干擾排查具有實用價值。

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