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世界无线电日|揭秘无线电:"听风者"如何有效监控频谱资源?

2019-02-13 16:37来源:科普中国-军事科技前沿

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  【揭秘无线电系列科普】

  通过第二期《揭秘无线电》科普节目,我们了解了无线电频谱资源在服务经济发展、增进人民福祉、保障国家安全等方面的重要价值。频谱资源如果用不好、管不好,可是要出问题的。我们身边有一群“听风者”,正时刻肩负着“电波卫士”的使命。现在,咱们就一起来了解这项神秘的工作吧。

揭秘无线电

  1977年3月27日下午,两架波音747客机临时转降在大西洋特内里费岛上的一座小型机场。其中一架是美国泛美航空1736号航班,另一架是荷兰皇家航空4805号航班。当荷航客机正要起飞,泛美客机准备离开跑道进入滑行道,duang 的一声巨响,这两架客机在跑道上高速相撞,583人因此遇难。这是迄今为止,史上最严重的一次空难。事后经过调查发现,这次事故的主要凶手居然是无线电干扰!当时大雾弥漫,塔台上的空管人员根本看不见飞机的位置,而机场没有地面监控雷达,那调度指挥咋办?靠吼!?Oh no,当然要靠无线电!

  可是,当荷航客机使用无线电与塔台通话时,泛美客机插入了与塔台的通话。这一插嘴,产生了4秒钟的干扰杂音,使荷航客机没有听到塔台发出的待命指令,也没听到泛美客机正在跑道上滑行的关键信息。正是这仅仅4秒钟的无线电干扰,酿成了机毁人亡的悲剧。

  的确,如果无线电使用不当,会产生干扰带来危害。所谓无线电干扰,是指在无线电通信过程中,一些电磁能量进入接收系统或接收信道,使正常通信质量下降,产生信息误差或丢失,甚至阻断通信的现象。 无线电干扰会带来很多危害,有时会影响到航天、航空、航海、铁路、防汛等重要业务,甚至会威胁到社会稳定、国家安全和人民生命财产安全。

  有一次航天发射任务前,发现总是有一个闪烁的信号在出现,忽大忽小,很长时间都找不到原因是什么。但后来发现是因为在山头周围有村民因为搞建筑,在两地之间通信,私人搭建了比较大功率的电台。这个民用电台,各种标准执行的不是很严格,电台本身的频率并没有和测控使用的频率重合,但它的谐波和杂波落到了测控频段内。然后最后花了很大的力气,才找到它,让它关闭以后,我们才能保证后续任务的正常执行。

  当地无线电管理部门经过侦听、测向、定位,找到了非法电台,排除了这次干扰。

  管理好无线电可不容易,因为无线电波传播是开放性的,不受国界和行政区域的限制,信号很容易受到干扰。

  要确保众多无线电业务按照各自频率各行其道,互不干扰,就必须对无线电频谱资源进行统一规划管理,科学开发应用。

  卫星导航的落地频率只有-150多dbm,非常微弱。卫星导航发出的功率,在距地面三万多公里的卫星上,也是一个20多瓦灯泡的功率,它照到地面非常微弱,非常容易受到干扰。而且这个频点也是公开的,大家都是知道的,它的功率也是大家都知道的,只要有一个很小的干扰源就能干扰很大一片区域。从这点上看,为了大家都能使用好,都能有效利用卫星导航信号,每个人都有义务去保护我们的频率。

  那么我们该怎样管理和维持无线电波秩序呢?您应该看过电影“听风者”吧。故事中,主人公通过超凡的听力,为我军搜寻、破译敌台屡立奇功。现在,无线电管理工作者就是我们身边的“听风者”,他们通过先进的监测技术设施和网络,实时监测无线电波,监听筛选异常信号,定位查处非法信号,凭借先进的设备和过硬的技术,来完成“听风”和“捕风”的任务,所以他们也被称为“电波卫士”。

揭秘无线电

  来吧,我们一起来看看电波卫士是如何工作的。

  这一个一个的波峰,其实就是一个个无线电信号。那如何判断这个信号是合法还是非法的呢?这就需要和台站数据库进行比对。如果是合法信号,下面就是一个绿色的标识,如果这个信号是非法信号,它会显示出不同的颜色,比如说是一个橘红色。当出现非法信号时,我们首先要对它进行分析,这个可以看到信号的频谱波形,上面是这个信号的星座图和IQ图还有波形分析。通过对信号进行分析,我们可以了解它播放的内容,它占用的带宽是多少?功率是多少?可以方便我们进行下一步的查找。

  当我们发现不明信号之后,可以通过三个步骤最终锁定。第一步,通过区域内的多个固定测向站进行联合测向,锁定不明信号的大体位置。之后,利用移动监测车逐步向不明信号逼近。到达不明信号附近之后,我们利用便携设备进行徒步测向,最终锁定信号源的具体位置。

  监测定位工作,是一个原理说起来简单,做起来各种复杂情况掺杂在一起以后,就不简单的一个事情。我们都知道,离信号源越近,信号强度就越大,但是在实际查找定位过程中,我们需要结合信号场强,并且研判综合各种地形、信号的反射折射各种情况以后才能更好更快地查找信号源。

  尽管处在和平与发展的年代,无线电监听监测也会遇到风险与挑战。查处违法电台工作中,最具挑战的恐怕就是“破门”环节了。所谓“破门”环节,就是当“黑广播”、“伪基站”、“考试作弊电台”和信号干扰器等非法设备隐蔽在住宅或车辆中时,“电波卫士”们完成技术定位之后,往往需要由公安等部门联系业主“破门”进入,抓获嫌疑人起获“黑电台”。

  如果破门而入,屋里没有非法设备,那就证明我们监测定位失败,会给后面的工作带来很大的被动。但是经过十多年的执法经历,我们也有过30多次破门而入的场景,无一失手,每一次都是准确地定位。

  2016年4月底,由于及时发现、精准定位、果断处置,查获一起利用“黑电台”进行反动宣传的案件,河北省秦皇岛无线电管理局被授予集体二等功。我们的信号能够安全有效地传递,离不开这些幕后英雄。全国约有7000名无线电管理工作者,在默默无闻地守护着电波的安全。

  然而,无线电管理工作还不止这些。无线电管理是通过专门机构为达到合理、有效利用资源的目的,对无线电频谱和卫星轨道资源进行研究、开发、使用的全过程。

  国家无线电管理部门对无线电频率进行了统一的划分、制定了频率划分规定,在不同的频率应用不同的业务。《中华人民共和国无线电管理条例》明确规定,使用无线电频率、设置使用无线电台站,需要取得许可。办理《无线电频率许可证》、《无线电台执照》。就像我们开车上路需要取得驾驶证、行驶证一样。

  业余无线电使用专用的业余无线电频率,开展业余无线电业务需要通过考试取得《业余无线电操作证书》并办理业余无线电台执照。

揭秘无线电

  在我国无线电发射设备采用型号核准制度,销售、购买、使用无线电发射设备前,需确认型号核准信息。无线电发射设备销售商,需向当地的无线电管理部门办理无线电发射设备销售备案手续。

  违反无线电管理规定,将依据《中华人民共和国无线电管理条例》进行行政处罚,可以没收设备、罚款,最高可以罚到50万元。情节严重的,将依据2015年修订的《刑法》第288条,对他进行刑事处罚,最高处7年以下有期徒刑。

  自从1986年,我国的无线电管理工作从军队移交到地方以来,三十多年来,历经一代代无线电管理工作者的努力,我们的无线电管理工作紧密围绕着 “三管理,三服务,一突出”这一核心理念开展工作。

  三十多年来,经过我们的建设,我们无线电管理的技术水平和能力已经处于世界的领先地位。拿我们最常用的电磁兼容分析技术来说,我们建有一套完整的电磁兼容分析系统,从理论分析到计算机仿真,实验模拟和现场测试这四个方面,已经是一套完整的技术手段,并且技术水平处于世界先进水平。

  我们的无线电监测工作从频段上分为短波、超短波和卫星监测。无论从干扰源查找的数量、我们监测站的数量包括我们向世界提交文稿的数量,我们都遥遥领先于世界其他国家。

  从全球来看,随着无线电技术的快速发展和广泛应用,无线电频率资源日益紧缺,世界各国对无线电频率和卫星轨道资源的争夺日益激烈。为了确保全球频率资源开发使用规范有序,世界各国都必须依据国际电信联盟《无线电规则》实施频谱资源的规划和管理。我国积极参与国际电信联盟的相关事务,有效维护我国的无线电频谱和卫星轨道资源权益,并为全球信息通信业的发展贡献中国智慧、中国方案和中国力量。

  2014年10月23日,赵厚麟当选国际电联秘书长,成为国际电联150年历史上首位中国籍秘书长。2018年11月赵厚麟再次高票当选,成功连任下一任秘书长。

  联合出品:光明网 河北省秦皇岛无线电管理局

  监 制:邵建华

  出品人:栗 威

  制 片:杨伟峰

  策 划:金 赫

  编 导:杨伟峰 吴 涛

  摄 像:吴 涛 王 博

  特 效:吴 涛 李文博

  剪 辑:杨伟峰 吴 涛

  翻 译:杨建兴 陈 隆

  版 权:侯梦婷 孔春梅

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