一种LDACS对航空L波段系统电磁兼容性评估分析方法

本发明涉及航空通信导航，尤其是涉及一种ldacs对航空l波段系统电磁兼容性评估分析方法。

背景技术：

1、现有的航空通信技术逐渐显现出传输速率低、数据容量有限、带宽频谱利用率低、安全保障机制不完善等问题，无法满足空中交通管理(air traffic management，atm)现代化和数字化管制的需求。因此，atm的现代化、智慧民航的建设需要新型通信、导航和监视(communication navigation and surveillance，cns)技术作为支撑。

2、目前，atm数据通信由航空移动(航线)服务(airmobility(route)services，am(r)s)提供，占用的频带为117.975-137mhz。然而，这一频带在某些地空通信流量热点区域已经趋于饱和，从而难以满足可预见的数据通信需求。因此，世界无线电通信大会(worldradiocommunication conference，wrc)将l波段的960-1164mhz频段分配给am(r)s系统，前提是不能对该频段内运行的航空无线电导航系统(aeronautical radio navigationsystem，arns)造成有害影响。

3、为此，欧洲eurocontrol和美国联邦航空管理局(federal aviationadministration，faa)联合开发了未来通信基础设施(future communicationsinfrastructure，fci)，飞行所有阶段的通信能力由集成到单一通信网络中的一组数据链技术来支持。fci的空地数据链部分将由l波段数字航空通信系统(l-band digitalaeronautical communication system，ldacs)实现。

4、ldacs具有大带宽、高速率、低延迟、高安全等优势，是国际民航组织(international civil aviation organization，icao)认证的第一个真正实现cns一体化集成的系统。ldacs能够支持航空业务日益增长的通信需求，包括机载设备间的通信、地面与空中的通信、空中交通管制与飞行员的通信等。其大带宽和高速率可以满足多种数据传输需求，包括实时飞行数据、航班计划信息、气象数据等。同时，低延迟和高安全性也能够确保通信的可靠性和安全性。与此同时，ldacs将为航空业务的数字化转型提供支持。通ldacs系统，航空业务将能够实现数字化、智能化，提高运行效率和安全性，为未来航空发展提供更加可靠和高效的通信支持。因此，发展ldacs系统对于推动航空通信技术的发展，提升航空业务的效率和安全性具有重要意义。

5、ldacs的发展面临诸多问题，其中与航空l波段其他航空通信导航监视系统的电磁兼容性评估是最亟待解决的问题之一。目前航空l波段(960-1215mhz)内存在多个传统航空通信、导航、监视系统，其中主要包括测距仪(distance measuring equipment，dme)、二次监视雷达(secondary surveillance radar，ssr)、全球卫星导航系统(global navigationsatellite system，gnss)、广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance–broadcast，ads-b)、空中防撞系统(traffic collision avoidance system，tcas)等。作为部署在该频段的新系统，如何采用合理的发射频谱设计和频率规划技术，在提高频谱资源利用率的同时，实现与现有l波段通信导航监视系统空间信号兼容共存，是ldacs要攻克的关键技术之一。解决与航空l波段现有通信导航监视系统的电磁兼容性评估问题，对于ldacs系统的发展至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种ldacs对航空l波段系统电磁兼容性评估分析方法，以解决上述背景技术中提到的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种ldacs对航空l波段系统电磁兼容性评估分析方法，包括以下步骤：

3、s1、构建在ldacs干扰环境下的航空l波段电磁兼容链路预算模型；

4、s2、基于欧洲单一天空空中交通管理研究计划中对机载设备间干扰场景的定义，依据自由空间传播损耗模型估计信号传播的最小功率损耗，提出11种ldacs与现有航空l波段系统空间信号电磁兼容性测试场景；

5、s3、设计ldacs对航空l波段电磁兼容性干扰评估平台；航空l波段主要包括dme和ssr系统；

6、s4、基于s3中的电磁兼容性干扰评估平台得到ldacs与dme电磁兼容性评估方法和ldacs与ssr系统的电磁兼容性评估方法。

7、优选的，s1中的电磁兼容链路预算模型参数包括信号传输特性、环境条件、天线特性及干扰和损耗因素。

8、优选的，s2中自由空间传播损耗模型公式如下：

9、ploss＝32.5+20log f+20log d+ag(db)

10、其中，ag为总的气体吸收；f为ldacs或其他航空l波段系统信号发射频率；d为发射设备到接收设备的距离。

11、优选的，s2中的电磁兼容性测试场景包括：ldacs机载端干扰被干扰系统机载端、ldacs机载端干扰被干扰系统地面站、ldacs地面站干扰被干扰系统机载端、ldacs与被干扰系统机载共址干扰、ldacs机载端干扰地面飞机被干扰系统、ldacs地面飞机干扰空中机载被干扰系统、地面机载ldacs干扰被干扰系统地面站、ldacs地面站干扰地面机载被干扰系统、ldacs地面站干扰被干扰系统地面站、共址地面站干扰和地面ldacs机载端干扰地面被干扰系统机载端。

12、优选的，s3中的电磁兼容性干扰评估平台包括ldacs系统模拟器、现有航空系统模拟器、电磁互操作性评估算法和综合评估平台，其中综合评估平台是由ldacs系统模拟器、现有航空系统模拟器、电磁互操作性评估算法和电磁干扰模拟器集成的。

13、优选的，s4中的ldacs与dme电磁兼容性评估方法包括ldacs与dme空间信号电磁兼容性基础方法、ldacs与dme询问器的电磁兼容评估方法和ldacs与dme应答器的电磁兼容评估方法，具体步骤如下：

14、sa1、基于s2中ldacs与dme空间信号电磁兼容性测试场景，确定ldacs发射机和dme接收机之间的最小预期路径损耗，输入ldacs信号和dme信号；

15、sa2、将ldacs信号与dme信号从零频率偏移开始，以步长增加ldacs信号与dme信号的频率偏移；若ldacs频率的变化在ldacs调谐范围内，则步长为0.5mhz，若使用ldacs调谐范围之外的频率偏移，则dme频率以1mhz的步长变化；

16、sa3、对于每个频率偏移，增加干扰信号ldacs信号电平；

17、sa4、判断dme设备是否达到中断锁定，若达到则进行下一步，反之则返回上一步；

18、sa5、记录ldacs信号功率。

19、优选的，s4中的ldacs与ssr系统的电磁兼容性评估方法包括ldacs对应答机应答率的影响评估、ldacs对应答机非期望应答率的影响评估和ldacs对应答机旁瓣抑制效率的影响评估，具体步骤如下：

20、sb1、加入ssr系统询问器发射的询问信号；

21、sb2、降低ssr系统询问信号的发射功率；

22、sb3、判断应答机应答率的大小，当应答率大于90％时则继续降低询问信号的发射功率，直到应答率等于90％时进行下一步；

23、sb4、根据应答率等于90％确定测试电平为应答机的mtl；

24、sb5、加入ldacs干扰信号，逐步增加干扰信号ldacs的发射功率，直到ssr系统应答机无法应答；

25、sb6、进行兼容性评估。

26、因此，本发明采用上述的一种ldacs对航空l波段系统电磁兼容性评估分析方法，具备以下有益效果：

27、(1)为ldacs对航空l波段系统的电磁兼容性评估提供具体实验测试方法与实验测试指标；

28、(2)依据国际民航组织标准，为l波段电磁兼容性评估分析实验确定11种实验场景，设计了航空l波段电磁兼容性干扰检测与评估平台，提出了在ldacs干扰下的航空l波段电磁兼容性评估链路预算模型；

29、(3)为实现ldacs对ssr、dme信号的影响评估，选定了符合国际民航组织规定的性能指标，并描述了具体的实验测试步骤与分析方法，有助于推动ldacs国际标准化进程，促进系统的推广和应用。

30、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。