盲源分離技術在民航地空通訊干擾中的應用研究論文

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近些年來,我國正在向著科技化、資訊化的發展戰略目標逐漸發生改變,與此同時,各個領域也在為實現這一發展目標而不斷努力。民航事業作為我國科技發展主導力量之一,備受國家的青睞和重視,由此,航空安全問題就成為了空中交通管理部門關注的焦點,根據對飛行安全知識的瞭解,影響飛行安全的因素有很多,所以只有將潛在的安全威脅和隱患及時進行發現和提出,才能保證空中交通實現安全執行,進而促進和推動航空事業更加卓越的發展。本文接下來主要就民航地空通訊中的甚高頻通訊技術與盲源分離干擾抑制技術進行闡述。

盲源分離技術在民航地空通訊干擾中的應用研究論文

一、民航中的甚高頻地空通訊

(一)甚高頻地空通訊概述。

所謂的甚高頻地空通訊就是基於甚高頻技術實現良好的地空之間的通訊。甚高頻的通訊頻段處於118MHz一136.975MHz之間,所採用的操作模式是單通道雙工,利用雙邊帶調幅。當下我國國內民航地空通訊所運用的模式主要為本文所講述的甚高頻技術,這是因為其所提供通訊較為方便、迅速。甚高頻電波傳播的路徑是直線,由於電離層不可以反射,在很大程度上將接收以及發射限定在了視距的範圍裡。

(二)甚高頻地空通訊的應用及發展。

甚高頻地空通訊系統在國內民航領域普遍應用,甚高頻共用系統開始出現在一些大型的機場終端區,順應了這些終端區對於地空通訊的需要,減少干擾,有些業務量大的機場選擇了雙重覆蓋。在小型機場的終端區,整治了甚高頻地空通訊系統,使小型機場統一了功率配置、頻率配置以及系統配置的標準,更有利規範小型機場的發展。我國從十九世紀末至二十世紀初,已經建設了八十七個甚高頻遠端地面站,排除西部航路之外,覆蓋面很廣。

二、盲源分離技術在民航地空通訊干擾中的應用

基於對地空通訊干擾進行控制的基礎上,很多航空事業研究人員展開了深入的探討和思考。根據考證,事實證明,目前我國解決民航地空通訊干擾的方式一般採用的是盲源分離技術,以下是總結出來的相關經驗,希望給予大家參考。

(一) 盲源分離技術概述

盲源分離又名盲訊號分離,是在訊號理論模型不完整或者無法獲知具體訊號源的條件下,將混迭訊號(觀測訊號)中分離出各源訊號的一種訊號分離過程。日常生活中,盲訊號處理包括盲源分離和盲辨識另種訊號形式,盲源分離主要是對源訊號得到最佳估計只,而盲辨識則是需要得到一種數學混合矩陣。盲訊號分離主要依靠的是模型分析的`方式,最常用到的有卷積混合模型和線性混合模型兩種,對於盲源分離源訊號線性混合則是混合型形式中較為簡單的一種型別

所謂盲源分離技術(Blind Source Separation),是研究在未知系統的傳遞函式、源訊號的混合係數及其概率分佈的情況下,僅利用源訊號之間相互獨立這一微弱已知條件,從一組感測器測量所得的混合訊號中分離出獨立源訊號的一種技術。使用盲源分離技術時,一般要忽略掉兩個訊號以上的干擾情況,基於VHF訊號視距直射波的傳播方式,這一傳播方式不會產生多徑效應,而且訊號時延會通過訊號源與不同陣元建的位置來決定,陣元物件的選取具有一定的延時作用,另外,同一陣元對不同方向來波的延時也不一樣。

以零時延陣元為例,可以得出兩個不同的陣元觀測訊號,分為命名為陣元1、2,形式為:

式中各字母的含義為:s1k(1)和s2k(2)代表有用和干擾的基帶訊號,0為載波頻率,a1:a2為振幅混合比,d1(k)和d2(k)代表多普勒頻移,1和2代表陣元2對兩個信源的時延,n1(k)和n2(k)則為訊號噪聲值。地空通訊訊號可以看作一個具有特殊特點的語音調製信,當飛行高度較高時,就會得到飛機速度與兩個陣元天線角度值近似相等這一情況,通過多普勒效應,進而得到相應的頻移項,經過一系列的推導,得知訊號的混合形式為。

經過以上描述,分析中,將對窄帶接收訊號的盲源分離線性時延卷積混合模型轉化為復值線性瞬時混合模型,由此得知,地空通訊訊號模型需要滿足複數混合盲源分離的條件。盲源分離是進行有針對性的盲訊號分離方式,因此在運用時要滿足一定的條件,以尋找矩陣A的逆矩陣估值A-1為目標,構建出了對信源S的估計等式:

當滿足A-1A=I的條件下,那麼使得等式成立,達到了對源訊號的估計的目的。

(二) 盲源分離技術對地空通訊干擾的抑制

在對地空通訊干擾實施有效解決和完善的過程中,依靠的是盲源分離技術對源訊號進行估計,一般來說,抑制效果最為明顯的主要依賴於盲源演算法的使用和推導。

互資訊是作為盲源分離過程中一項評判反應訊號狀態的重要指標,當發生分離是,互資訊容量會隨著分離訊號間隔而增大,此時執行速率需要做出適當的調整,隨著分離過程的不斷施行,互資訊容量會逐漸減小,由於互資訊與執行速率間存在正比例關係,所以執行速率也會隨之減小,直到訊號實現完全分離,此時的互資訊值為零,進而得出輸出互資訊等於其負熵減去邊緣負熵代數和的演算等式,形式為:

其中I(y)屬於y的互資訊,顯而易見,緣負熵和越大,互資訊越小。根據以往的實踐經驗,計算互資訊在盲源分離技術中相對較困難的,因此,要採用間接的方法,利用計算分離訊號邊緣負熵總和與控制執行速率之間的關係,可以得出邊緣負熵總和的關係公式為:

由於輸出訊號已經經過預白化,所以輸出訊號為零均值單位方差訊號,於是得到基於峰度盲源分離演算法,其中兩個變數用來控制互資訊對步長的影響程度"需要精心選擇"來保證初始階段有較快的收斂速度"蹤階段有比較小的穩態誤差。

三、結束語

當下我國空中交通的體系進過長期的完善已越來越發達,在此期間對於地空通訊,也提出了新的要求,為了適應這於形勢,國際民航組織通過相關規則指出,甚高頻技術與盲流分離技術在民航地空通訊中運用的必要性。旨在徹底解決通訊過程中的資料傳輸與抑制干擾問題,從而使我國的民航事業有一個強大且安全的保障。由於筆者的知識深度與廣度有限,此文對相關問題的探討僅能停留在這一淺顯層面,希望對我國的民航地空通訊問題有所幫助。