期刊VIP學術指導 符合學術規范和道德
保障品質 保證專業,沒有后顧之憂
下面是兩篇無線電投稿論文范文,第一篇論文介紹了空中無線電監測系統組網定位方法,空中監測作為近年來新出現的無線電監測手段,是傳統監測模式的一種補充。第二篇論文介紹了高山無線電監測站防雷措施研究,對高山無線電監測站雷電防護具有重要意義。
《空中無線電監測系統組網定位方法》
摘要:提出空中無線電監測系統的組網定位方法,通過實驗驗證了其有效性(可行性)。
關鍵詞:無線電監測空中監測組網定位技術
引言
對于有機場或者處于航線上的地區來說,無線電監管機構可能會經常性地接到關于航空干擾的投訴。目前投訴主要有兩類:一類是干擾信號影響了地空通信頻率,飛行員在航線上意外收聽到廣播內容,這種情況多數由廣播頻段的互調信號造成;另一類干擾更為嚴重,是飛機起降時發生GPS信號丟失,很可能影響到機場的正常運轉,已出現的案例是濫用GPS干擾器造成定位信息被干擾。以上的干擾信號基本上只有在特定位置的高空中才能收到,在地面上使用常規的監測設備無法收到干擾信號,要對其進行定位和排查更是無從談起。
空中無線電監測具有巨大的優勢,無線電波在地面傳播會經過不同介質的反射、折射而使傳輸信息變得混亂,而空中傳播除按距離信號功率衰減外幾乎不受其他影響,因此空中監測得到的干擾源位置、方向準確性高。空中監測設備配合地面上的監測系統,不僅可用來彌補固定測向站點分布不足的問題,還將可監測的信號空間高度提升至500米,從而能有效提升本地技術管理水平。
1組網定位方法的必要性
空中監測系統雖然可以升入高空中,更容易接收到干擾信號和確定其來向,但某些(特別是廣播頻段)干擾信號覆蓋范圍很大,在較近的測試區域內很難實現有效交叉定位。如果要多次升空定位,每次測試地點的選擇就尤為重要。在相近的位置升空不會對判斷信號發射點帶來實際幫助,因為很可能產生兩次重復的結果。多數情況下,兩個測試點之間距離在10公里以上是基本的要求。按照這樣的規律,雖然借助了空中監測系統,排查航空干擾仍然需要在較大的范圍內進行樣本采集,當然也必須花費大量的時間和人力。
如果有若干套空中監測設備,分別在多個地點同時對某一目標信號進行定向,并將結果匯總到一起,就能很快確定其大致位置,大大節省成本和資源。此外,對于大多數由“黑廣播”產生的互調干擾信號,基本無法通過內容推斷其所在地。在當前測試點上空收到,并不意味著信號就來自所管轄區域。在過去的一些案例中,為了實現更好的覆蓋效果,不法分子選擇將“黑廣播”發射設備架設在高山之上,而這樣的地形又往往處于多個行政機構交界的地段。對于這樣的情況,在最終確定目標信號的精確位置前,很難劃定管轄責任屬于哪一機構。因此,對于在地理位置上鄰近的行政機構來說,可以建立航空干擾信號的聯合查處機制,并形成一套快速共享、交換信息的方法,以求提高工作效率,更好地完成其監管職能,最大限度地減小航空干擾對正常空中交通秩序的影響。
2組網定位方法的技術方法
要在多個測試點之間做到快速、精準地交換測試結果信息,使用傳統的短信或者電話方式溝通顯然是不可取的。較為合理的做法是將空中無線電監測設備接入公眾移動網絡,直接進行結果數據的傳輸。考慮到有多于兩套設備共享數據的情況,兩兩間直接信息對傳效率也非常低。這就需要部署一套云端的服務系統,所有空中監測設備均與其連接,測試的結果信息上傳到服務系統,由服務系統進行分發。網絡結構圖見圖。
此外,需要考慮單設備和云端服務系統之間的通信邏輯關系,既要及時上報本地的測向結果,又要不斷查詢異地的測向結果。整體流程見圖2。因為空中信號測向精準度較高,因此選用經典的三角函數交叉定位法即能達到較好的定位效果。結果的展現配合電子地圖,使用軟件可直接在圖上標注測向線和計算出的交會區域。一般來說,利用三套空中監測設備給出的示向度基本就能得出大致的目標區域。但如果計算出的交會區域過大,可以考慮增補測試點,直至交會區域精確到幾百米的范圍內。最后,使用地面設備靠近此區域進行排查。
3結束語
本文對于使用若干空中監測系統聯合定位同一干擾信號的技術方法,以及多地無線電管理機構協同查處航空干擾的模式進行了探討,提出了實現思路和方法,并通過實驗驗證了的可行性和有效性。下一步計劃就定位精度和不同信號的覆蓋模型等問題進行更加深入的研究。
參考文獻:
[1]成都點陣科技有限公司,西華大學.一種基于多旋翼機器人的地面遙控的空中無線電監測系統:中國,201410303894.1[P].2014-06-30
[2]戴昭穎.空中無線電監測覆蓋模型的研究和仿真[D].云南大學2012年碩士學位論文
[3]崔凱濤.多旋翼無線電監測空中機器人關鍵技術研究[D].西華大學2015年碩士學位論文
單位:江蘇省揚州市無線電管理處 成都點陣科技有限公司
《高山無線電監測站防雷措施研究》
摘要:本文基于山東泰安高山無線電監測站防雷工程設計和應用經驗,對高山無線電監測站防雷工程中的設計標準選用、接地網設計、避雷針選型、機房屏蔽和日常運維等有效措施進行了分析和總結,并從防雷標準、環境因素、建設實施等幾方面給出了建議,對高山無線電監測站雷電防護具有重要意義。
關鍵詞:高山;無線電;監測站;防雷;措施
引言
高山無線電監測站由于架設位置高,非常容易成為雷擊目標,造成監測設備遭受雷擊損害,因此高山無線電監測站雷電防護一直備受關注。山東省泰安無線電管理處的一座高山監測站位于泰山主峰玉皇頂東側的日觀峰,海拔1533.7米,是山東省海拔最高的監測站,山東泰安年雷暴日28天,屬于中雷區,泰安的這座高山站建站十余年,幾乎未遭受雷擊災害。本文對該監測站防雷設施進行了技術調研,對高山無線電監測站幾點重要的防雷措施進行了分析和總結。圖1為泰安高山無線電監測站及部分防雷設施。
1防雷措施分析
1.1高防護等級設計標準
泰安高山站與山頂的氣象站共址,按照《GB50057建筑物防雷設計規范》中的關于建筑物的防雷分類劃分,氣象站很難歸入第一和第二類建筑物,但防雷設計人員反映實際設計施工標準不低于第二類建筑物的防雷等級,也就是高防護等級設計標準是高山監測站雷擊防護的設計施工保障。目前,在即將發布的《無線電監測站雷電防護技術要求》行業標準中,將無線電監測站劃分為兩類:位于強雷區或多雷區的無線電監測設施以及位于山頂、海邊、河流附近等雷擊風險較高地帶的無線電監測設施應劃分為一類,重要性和設備價值較高的無線電監測設施也可劃分為一類;不屬于一類的其他無線電監測設施劃分為二類。從分類標準中可以看出,高山監測站可按一類防護等級進行設計,為高山監測站防雷設計提供了指導依據。
1.2高性能接地網
高性能的接地網是高山監測站防雷工程中重要的措施之一。所有的雷電流都通過接地網進行泄放,而高山監測站通常土壤中巖石較多,電阻率較高,接地電阻很難降低,另外山地地貌復雜,必須依據地形因地制宜進行設計施工,尤其是部分山地為國家保護區域,施工范圍要符合環境保護要求,這對接地網的設計和施工都提出了嚴峻的考驗。泰安高山無線電監測站,位于泰山氣象站內,泰山巖石多為變質巖,電阻率高達102歐姆•米至105歐姆•米,理論上接地網很難做到低電阻。而泰安高山站借用了山東泰安氣象站的接地網,2017年接地電阻測試結果為1.09歐姆,遠遠低于國標規定值(<10歐姆),雷電流釋放效果非常好。根據泰安防雷辦提供的設計資料,泰安高山站接地網采用了總長約為1580米的40mm×4mm鍍鋅扁鋼作為水平接地極、1.5米長的50mm×50mm×5mm的角鋼作為垂直接地極,并且沿水平接地極加注了大量的降阻劑,設計分布圖見圖2。根據圖紙數據計算,接地網面積高達10000平方米。無線電監測站的機房、天線塔1和天線塔2等設施可以就近接地。設計人員還反映,實際施工時在山頂根據地形和巖石分布情況,盡量擴大接地網分布范圍。經過技術調研和查閱資料,高山接地網通常使用“深井”技術,就是在合適的土壤位置,通過打深敷設垂直接地,將接地網向縱深擴展,進一步擴大接地網面積。接地網采用抗腐蝕性材料,增加接地網壽命,這與平原接地網設計原則相同,此處不再贅述。綜上,高山監測站接地網設計施工的要點可以總結為三點:擴大面積、加降阻劑和“深井”輔助。
1.3新型避雷針
高山監測站由于地處山頂,因此避雷針接閃次數肯定高于平原監測站,那么對避雷針(接閃器)的性能提出了較高的要求。山東泰安氣象站在10年前就采用了法國提前高性能放電式避雷針,大大增加保護半徑,在實際中得到了良好的應用驗證。普通避雷針對雷電的吸引力有限,其保護范圍也十分有限,并且避雷針和引下線在流過雷電流時,所產生的電磁場,會損壞其作用范圍內的系統和設備,造成雷擊二次效應。目前隨著防雷元器件技術發展,已經出現了很多新型高性能避雷針,見圖3,主要有優化避雷針、閃盾避雷針和提前放電避雷針等。主要特點是:對雷電吸引力強,保護范圍大,顯著減小雷電流流經避雷針和引下線時的雷電感應,降低雷電流入地瞬間的地電位反擊;對雷電流的幅度衰減大于80%;雷電流前沿上升陡度(di/dt)下降到之前的1/33;沖擊通流容量大于300kA;在相同的安裝高度下,比普通避雷針的保護半徑大數倍等。
1.4高等級的機房屏蔽
屏蔽是一項非常有效的防護雷脈沖的措施。通常機房會采用接地網格和靜電地板的方式加強機房屏蔽,而高等級的機房屏蔽會對機房外墻加屏蔽,進一步提高屏蔽等級。經過調研,泰安高山監測站使用的機房外墻內除了自有鋼筋作為屏蔽網以外,還在墻內敷設了金屬網,提高屏蔽效果。外墻屏蔽施工圖見圖4。可見高山監測站在預算允許范圍內可適當提高機房的屏蔽等級,例如采取六面金屬網格屏蔽、設備裝入金屬機柜、使用金屬門等方式,避免破壞墻體的同時又提高了機房對雷脈沖的防護等級。
1.5注重施工細節
防雷是一項工程,細節決定成敗,防雷施工中有很多細節需要注意,例如設備等電位連接、SPD饋線安裝位置、焊接點防腐處理、信號線和電源線布線等。調研中發現泰安高山監測站機房內做了大量的等電位連接,墻上塑鋁板的固定架都進行了等電位連接,見圖5,可見施工過程非常注意細節處理。
1.6重視后期的運維保養
再好的接地工程,沒有后續的維護保養也會出現防雷漏洞,氣象站和泰安監測站非常重視維護保養,每年定期做了大量的運維工作,其中就包括防雷設施保養,尤其是雷雨季來臨之前和雷擊發生后做好防雷設施檢查維護工作。
2結論和建議
從本次對泰安高山無線電監測站防雷設施的調研,結合相關資料,可見高山監測站防雷措施對保障設備和人身安全非常必要,泰安高山監測站防雷工程經受了長時間檢驗,實現了良好的防雷效果,最后有以下建議供參考:(1)高山監測站防雷措施必須依據國家和行業標準因地制宜進行設計和施工,這是防雷設計的理論依據;(2)高山監測站在最初建站選址時除了考慮信號接收性能外,還需將地理環境因素加以考慮,例如土壤電阻率、巖石結構、是否為風口、植被是否可以破壞和恢復等;(3)高山監測站如果為自建,可以在建設之初就結合當地的地質情況,在地基內加降阻材料,降低后期接地網設計難度;(4)新型避雷針可以組合使用,有意識地轉移雷電接閃點,實現保護重要目標的效果,例如閃盾避雷針和提前放電式避雷針組合使用。
參考文獻:
[1]陳良,萬峻.對短波固定站測向系統防雷方案的探討[J].中國無線電,2014,01:68~69
[2]GB50057-2010,建筑物防雷設計規范[S]
[3]潘忠林.現代防雷技術與工程[M],成都:電子科技大學出版社,2012年
[4]NFC17-102-1995,法國(建筑物)防雷標準[S]
[5]陳良,梅芳.使用提前放閃電避雷針對短波測向天線場直擊雷防護[J].數字通信世界,2016(4):52~55
作者:陳良 趙甫胤 劉杰 薛其峰 單位:國家無線電監測中心成都監測站 山東省泰安無線電監測
推薦閱讀:《無線電工程》(月刊)創刊于1971年,是由工業和信息化部主管、中國電子科技集團公司第五十四研究所主辦的學術性電子科技期刊。