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保驾护航：上海无线电监测边海工程
文／周 洪
随着经济社会和国防建设的发展,以及“海洋强国”战略、“一带一路”倡议的实施,上海海上区域的无线电台站数量快速增长,周边电磁环境日趋复杂.因此,如何管理和建设上海无线电监测边海工程至关重要.
边海工程是根据有关文件精神和《国家无线电管理规划（2016-2020年）》中“边海地区无线电管理技术设施建设工程”的有关要求提出的概念,指在我国边境区域和沿海重要区域、重要海域开展的无线电管理技术设施建设工程,建设内容包括固定和移动相结合的无线电监测设施及其载体、信息系统以及相应的配套设施.根据《国家无线电管理规划( 2016-2020年)》,在“十三五”期间,95%以上的一、二类陆路边境口岸区域实现VHF（Very High Frequency,甚高频）/UHF( UltraHigh Frequency,特高频)频段监测覆盖；在重要海域及沿海地区开展固移结合的VHF/UHF无线电监测网试点工程,其中80%的重点岛屿基本实现固定监测站覆盖.至“十三五”期末,要初步具备重要海域内重点业务的无线电安全保障能力.
作为航运中心,上海面向东海和黄海,长江口更是重要的航道,且在管理上需与江浙两省联动,因而边海工程的任务相当艰巨.建设海上无线电监测网监测设施,有助于维护水上无线电设备的安全运行,保障海上运输安全.此外,海上重大活动和重点项目也亟需无线电管理部门的保驾护航. 《上海市无线电管理“十三五”规划》明确提出, “十三五”期间要加强空域、水域和边海监测系统建设,上海已从2016年开始着手沿海岸边水上固定监测站的建设.
沿海岸边水上无线电固定监测站建设
由于建在陆地上,沿海岸边水上无线电监测站的建设相对岛礁而言,各方面条件都较为成熟.上海水上无线电监测从“十二五”期末开始准备,2016年启动,至当年10月已建成了横沙岛站和小洋山站两个固定站,2017年则启动了金山化工区和外高桥自贸试验区两个水上无线电监测站的建设.需要解释的是,小洋山站从地理位置上看,可以列入岛礁监测站,但由于小洋山深水港和东海大桥的建成,小洋山已和陆地连接,交通便捷,因此第一时间将小洋山列入岸边站来建设.
水上无线电固定监测站除了配备日常固定监测站的常规功能外,还增加了水上频段专用监测设备、AIS( AutomaticIdentification System.船舶自动识别系统)专用接收机和水上监测系统软件.4个水上无线电监测站建成后,配合现在已有的、靠近海域的固定监测站——崇明站、长兴站、浦东机场站、临港站、奉贤站、金山站,基本能形成对长江口及上海沿海条线全覆盖,扼守长江与东海交汇区域,保障重要航道的航行安全.
水上频段专用监测设备用来实现对水上频段不问断的电磁环境监测,对水上重要信道进行实时控守,能够同时监听多路水上语音通信频率,并且具备同时传输多路预设频率的频谱数据；AIS专用接收机能够识别出船舶的船名、类型、经纬度等相关信息；常规无线电监测测向设备可以对VHF/UHF全频段范围内的电磁环境进行监测,并对设定频率进行来波方向测量.
水上监测系统软件则能够对上传的AIS设备所采集的数据、水上频段专用监测接收设备的数据和常规无线电监测测向设备数据及信息进行融合.在水上监测系统软件端可将水上通信专用频率设置为重点监听范围,当有违法使用专用频率通信等状况时,可以立即引导无线电测向设备进行测向,得到一个示向度方位,结合AIS设备接收船舶的位置信息（经纬度）,从而确定重点排查对象.通过该系统可以快速缩小排查范围,达到快速识别船舶非洁使用水上专用通信频率的目的.
海域岛礁监测站建设探讨
在沿海岸边条线全覆盖之后,上海逐步考虑向海域中的岛礁进行覆盖,主要考虑在以下三个较为重要的岛屿岛礁上建设无线电监测站.
佘山岛处在东海、黄海以及长江口的汇合处,属上海市崇明区,是上海最东端的岛屿.余山岛位于上海市崇明岛以东35公里,离上海市直线距离41海里,具备一定的基本建设条件,但相对比较艰苦.前去余山岛要考虑气象、潮汐等因素,仅海上行驶单程大概需要2个多小时,如要当天来回,岛上操作时间不会超过2个小时.佘山岛全岛面积不足0.1平方公里,环境高湿、高盐,对设备的防风、防潮、防腐蚀要求很高.如果建成无线电监测站,即使措施到位,也不能避免设备返修频次会比市里陆地上高,由于来回一次相当不易,给设备维保带来较大难度,因而会降低设备利用率.岛上目前只能利用微波通信到横沙岛,再由横沙岛转光纤专线来传输数据,转接过程中可能会产生一定的延时,给系统软件带来未知的问题.
鸡骨礁位于长江口外,由3个小礁石组成,是一座几乎完全用钢筋水泥搭建的人工岛.由于面积太小,建设难度较高.
大戢山介乎上海芦潮港与嵊泗泗礁岛之间,岛上设有灯塔,是重要的导航重地.大戢山与小洋山的直线距离大约在20公里.由于小洋山深水港的地位和东海大桥的建成,小洋山水上无线电监测站已于2016年建成.大戢山和小洋山结合,可以覆盖杭州湾区域的各岛.
就目前横沙岛和小洋山岛两个站建成后的使用情况来看,由于架设高度足够,海面上阻隔较少,覆盖情况较理想.因此,4个岸边固定站建成之后,按圆形覆盖区域计算,至少可以增加7000平方公里水域的覆盖区域.下一步可考虑将固定监测站延伸到岛礁上,以建设2个岛礁固定监测站计算,水上覆盖区域可以增加到10000平方公里以上,相当于上海陆地面积的两倍以上.在佘山岛、鸡骨礁、大戢山建设水上无线电监测站很有意义,但限于交通条件,需要选取足够稳定可靠的设备,从而降低设备维保压力,提高完好率.
为覆盖更广阔的海域,使用移动监测的方式、利用巡航执法船只架设可搬移式无线电监测站可能更加适合.由于架设高度的限制,可搬移站的覆盖范围肯定没有固定站大,但海上活动目标具有较强的移动性,利用巡航执法船的快速机动能力,发现目标可以逐步逼近,弥补可搬移站覆盖范围不足的缺点,加大执法力度.同时,也可以考虑利用无人机搭载监测设备,对船舶移动监测进行补充.且在通信不畅通的情况下,可以利用无人机进行本地数据的采集存储,回到有4G网络覆盖的区域后再进行传输.
此外,还可以在渔船上架设接收传感器,利用渔船的数量形成类似网格化监测的效果,但由于渔船并不是静止的,这个方案对网络传输和软件算法都有较高的要求.比如利用TDOA（Time Difference of arrival,利用时间差进行定位）技术进行定位时,如何选取最适合的已架设接收传感器的渔船进行计算,以及如何在保证有效准确度的情况下提高定位速度,需要在不断的实践中收集大量数据后,通过数据的对比分析来逐步完善.网络传输方面,近海如长江口地区,有4G公用移动信号覆盖,数据传输可利用现有的4G通道；在没有4G公用移动通信基站信号覆盖的区域,可以考虑使用卫星移动通信进行辅助传输.但目前该方式实施难度较大,但在需大范围流动监测的环境下不失为一个探索方向.
总之,在水域海域上进行无线电监测定位,虽然已经提上议事日程,但在很多方面还是一个新的探索课题.在陆地上无线电监测定位的技术和经验虽然可以借鉴,但是由于使用环境和监测对象的不同,可以预见会出现一些新的问题,需要在实践中逐步分析、解决和完善,最终达到自动化、智能化对水上无线电非法信号分析排查和定位,实现水上多样化综合性监测,保障水上无线电频谱安全的目的.
无线电论文范文结:
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