海上電磁環(huán)境干擾分析與監(jiān)測獲獎科研報告

海上電磁環(huán)境干擾分析與監(jiān)測獲獎科研報告【摘要】伴隨海上生產(chǎn)運輸?shù)然顒拥脑黾?，海上航行安全已?jīng)是大眾關(guān)注的焦點之一，而海上通信是保障航行安全的必要手段，而通信的安全離不開良好的電磁環(huán)境，海上電磁環(huán)境干擾監(jiān)測是保障海上航行安全的重要舉措。本文通過分析海上電磁環(huán)境干擾與監(jiān)測技術(shù)，助力維護良好的海上無線電秩序，為航行安全提供通信保障。

【關(guān)鍵詞】無線電;干擾;監(jiān)測;航行安全

1電磁干擾與海上無線電系統(tǒng)概述

電磁干擾是指電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降，其產(chǎn)生的條件為，其中，S為電磁干擾源，E為電磁能量，R為敏感物的敏感度，f為頻率，為方位，t為時間，r為距離。電磁干擾能中斷、阻礙、降低或限制電子設(shè)備有效性能，其對通信設(shè)備和通信系統(tǒng)的影響尤為明顯，信號接收機受電磁干擾的影響，不能準備識別和接收各種信號，使語音信號不清晰，圖像信號失真畸變，雷達顯示器、傳真和電視等接收端不能得到正確的信息，嚴重影響正常無線電通信秩序。

現(xiàn)代海上航行離不開無線電系統(tǒng)，而其中海上通信尤為重要，是船舶與船舶、船舶與岸保持聯(lián)系的必要手段。按照國際無線電咨詢委員會（CCIR）指配，海上無線電通信需要使用專用頻率保持通信暢通，用于遇險、緊急、安全和日常等通信問題。常用的頻率有中頻（MF）頻帶1605-4000KHz、高頻（HF）頻帶4000-27500KHz、甚高頻（VHF）頻帶156-174MHz、微波頻段等。

2海上電磁環(huán)境及干擾分析

受海上船舶移動性強和監(jiān)管不便等影響，海上電磁環(huán)境干擾監(jiān)管相較于陸地一直處于相對落后的狀態(tài)，且存在電磁環(huán)境復(fù)雜、干擾距離影響遠、無常態(tài)化監(jiān)管手段與機制等特點。不同于陸地遇險營救情況，海上船舶遇到緊急情況，一旦受到電磁干擾后將嚴重影響船岸營救信息的獲得，嚴重危害船舶航行安全與船上人員的生命安全。

海上電磁干擾源主要涉及自身船舶正常干擾和受無線電磁波影響的非正常干擾。一方面，船載無線電系統(tǒng)設(shè)備多而雜，而船上空間狹小，電子系統(tǒng)和設(shè)備高度集中在船舶狹小的空間，電磁環(huán)境復(fù)雜而多變，必然會帶來復(fù)雜的電磁干擾。另一方面，海上電磁環(huán)境受偽基站、非法使用VHF大功率設(shè)備等影響，嚴重干擾正常電磁波環(huán)境，例如當GPS信號受到干擾，會造成船舶AIS位置偏移等現(xiàn)象，影響船舶管理機構(gòu)與海上航行船舶對其位置的判斷，嚴重影響通航指揮和航行安全;同時存在違規(guī)長期占用海上安全通信等重要頻率行為，干擾船舶正常通信，為航運安全埋下隱患。

3海上電磁環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀分析

3.1難以滿足海上交通建設(shè)需求

海上無線電是海上交通的關(guān)鍵，是保障海上交通安全的重要手段，但是我國海上通信領(lǐng)域中針對電磁環(huán)境方面的研究尚處于起步階段。與此同時，近年來隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，海上交通事業(yè)也隨著快速發(fā)展，再加之海上生產(chǎn)等方面建設(shè)，使得各種通信基站大量涌現(xiàn)，相應(yīng)的基站中所發(fā)射出的電磁波也隨著增多，并且相互干擾的現(xiàn)象更加突出，這會給海上電磁環(huán)境帶來極為不利的影響。另外，由于海上無線電的監(jiān)管設(shè)施裝備有限，再加之更新速度不及時，嚴重影響了海上電磁環(huán)境監(jiān)管能力，針對海上電磁環(huán)境方面的數(shù)據(jù)缺乏有效的監(jiān)測，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)的積累和統(tǒng)籌工作不到位。這些問題的存在，不僅難以滿足我國海上交通建設(shè)需求，而且還會給海洋強國建設(shè)帶來不利影響。

3.2海上電磁環(huán)境監(jiān)測水平有待提升

由于海上無法提供監(jiān)測設(shè)備的支撐點及電源保障，海上建設(shè)監(jiān)管設(shè)施不便，導(dǎo)致海上監(jiān)管能力和水平一直較低。同時，基于岸基的海上電磁環(huán)境監(jiān)測設(shè)施缺乏針對性，且未在全國建立統(tǒng)一的全覆蓋的海上電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，海上電磁環(huán)境監(jiān)測一直處于一定狀態(tài)下的空白窗口。受海上船舶移動性強和監(jiān)管不便等影響，海上電磁環(huán)境干擾監(jiān)管相較于陸地一直處于相對落后的狀態(tài)，且存在電磁環(huán)境復(fù)雜、干擾距離影響遠、無常態(tài)化監(jiān)管手段與機制等特，因此對監(jiān)測技術(shù)有著較高的要求，需要較高的監(jiān)測與分析技術(shù)作為保障。但是從目前的實際技術(shù)水平來講，仍存在較大的提升空間，難以滿足海上電磁環(huán)境監(jiān)測工作的需求。

3.3智能化水平不高

與陸上應(yīng)用相比，海上電磁環(huán)境監(jiān)測仍存在較大的差距，不僅針對海上電磁環(huán)境監(jiān)測方面的研究不夠深入，而且相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)存在一定的滯后性，這會給海上電磁環(huán)境監(jiān)測的時效性與準確性帶來十分不利的影響。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，萬物互聯(lián)已經(jīng)成為社會發(fā)展的主流趨勢，同時也是頻譜監(jiān)管所面臨的常態(tài)。而在電磁生態(tài)復(fù)雜性、多樣性以及關(guān)聯(lián)性不斷增強的背景下，亟需借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來強化海上電磁環(huán)境監(jiān)測與分析，不斷提升海上電磁環(huán)境監(jiān)測自動化與智能化水平的提升，確保海上通信質(zhì)量。但是目前海上電磁環(huán)境監(jiān)測的智能化水平依然有待加強，對互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的應(yīng)用仍有較大的提升空間。

4海上電磁環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

為有效降低海上電磁環(huán)境干擾，應(yīng)采取提高船舶自身電磁兼容性與技術(shù)監(jiān)管相結(jié)合的方式同步發(fā)力。針對自身船舶正常干擾，船舶本身可采取降低干擾源所產(chǎn)生的干擾能量、阻斷或減少電磁干擾的傳播耦合路徑、屏蔽敏感物等措施有效抑制干擾，以提高電磁兼容性。針對受無線電磁波影響的非正常干擾，可加強海上電磁環(huán)境干擾監(jiān)管設(shè)施設(shè)備建設(shè)，加強電磁環(huán)境監(jiān)測，同時健全監(jiān)管機制，重點查處打擊電磁干擾源。

針對海上電磁環(huán)境特點，可采取移動監(jiān)測與固定點監(jiān)測并行措施，實現(xiàn)海上電磁環(huán)境掃描，獲取海上無線電電磁環(huán)境數(shù)據(jù)，建立電磁環(huán)境監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)平臺，形成常態(tài)化電磁環(huán)境監(jiān)測機制。對于移動監(jiān)測，可在海事公務(wù)船艇、救助船艇等公務(wù)船艇安裝無線電移動監(jiān)測設(shè)備，實時收集船舶所經(jīng)范圍的電磁環(huán)境情況;對于固定點監(jiān)測，可采取海岸與海上固定點相互補充的形式建設(shè)針對海上的電磁環(huán)境監(jiān)測點，如海岸附近可在利用燈塔及其場地建設(shè)無線電監(jiān)測站點，海上可利用風(fēng)電場、航標設(shè)施等布設(shè)電磁傳感器，獲取電磁環(huán)境數(shù)據(jù)。

在電磁環(huán)境掃描中，可采用定點寬頻掃描與定頻平面掃描相結(jié)合方式，利用電磁干擾檢測設(shè)備，查找電磁干擾問題頻率并定位干擾源。一是通過寬頻掃描識別設(shè)備的電磁干擾問題頻率，即通過設(shè)定掃描區(qū)域與頻率范圍，進行初步的寬頻率范圍掃描，并記錄各頻率的幅值，識別出電磁干擾問題頻率。二是通過單頻掃描成像定位干擾源及分析輻射情況，即把中心頻率設(shè)定到問題頻率附近，進行細粒度移動平面掃描，記錄問題頻率下的幅值，并將測量結(jié)果繪制成色溫圖，精確定位干擾源和分析輻射強度和范圍。

5海上電磁環(huán)境監(jiān)測發(fā)展建議

首先要站在長遠發(fā)展的角度，制定行業(yè)標準并加強相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)。根據(jù)我國海上電磁環(huán)境現(xiàn)狀，結(jié)合海上電磁環(huán)境監(jiān)測實際需求，進一步完善監(jiān)管制度，明確水上無線電管理條例，為海上電磁環(huán)境監(jiān)測工作的開展提供依據(jù)和保障，促進海上電磁環(huán)境管理規(guī)范化水平的提升。其次，建設(shè)海上電磁環(huán)境數(shù)據(jù)中心試點，先建設(shè)區(qū)域性電磁環(huán)境數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建電磁環(huán)境大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，實現(xiàn)海上電磁環(huán)境監(jiān)視常態(tài)化以及智能化的海上無線電管理等。要加強技術(shù)創(chuàng)新與人才培養(yǎng)，為海上電磁環(huán)境監(jiān)測奠定堅實的基礎(chǔ)。最后，要不斷夯實電磁環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)。電磁環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用能夠為海上電磁環(huán)境監(jiān)測提供有