海上电磁环境干扰分析与监测获奖科研报告

海上电磁环境干扰分析与监测获奖科研报告【摘要】伴随海上生产运输等活动的增加，海上航行安全已经是大众关注的焦点之一，而海上通信是保障航行安全的必要手段，而通信的安全离不开良好的电磁环境，海上电磁环境干扰监测是保障海上航行安全的重要举措。本文通过分析海上电磁环境干扰与监测技术，助力维护良好的海上无线电秩序，为航行安全提供通信保障。

【关键词】无线电;干扰;监测;航行安全

1电磁干扰与海上无线电系统概述

电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降，其产生的条件为，其中，S为电磁干扰源，E为电磁能量，R为敏感物的敏感度，f为频率，为方位，t为时间，r为距离。电磁干扰能中断、阻碍、降低或限制电子设备有效性能，其对通信设备和通信系统的影响尤为明显，信号接收机受电磁干扰的影响，不能准备识别和接收各种信号，使语音信号不清晰，图像信号失真畸变，雷达显示器、传真和电视等接收端不能得到正确的信息，严重影响正常无线电通信秩序。

现代海上航行离不开无线电系统，而其中海上通信尤为重要，是船舶与船舶、船舶与岸保持联系的必要手段。按照国际无线电咨询委员会（CCIR）指配，海上无线电通信需要使用专用频率保持通信畅通，用于遇险、紧急、安全和日常等通信问题。常用的频率有中频（MF）频带1605-4000KHz、高频（HF）频带4000-27500KHz、甚高频（VHF）频带156-174MHz、微波频段等。

2海上电磁环境及干扰分析

受海上船舶移动性强和监管不便等影响，海上电磁环境干扰监管相较于陆地一直处于相对落后的状态，且存在电磁环境复杂、干扰距离影响远、无常态化监管手段与机制等特点。不同于陆地遇险营救情况，海上船舶遇到紧急情况，一旦受到电磁干扰后将严重影响船岸营救信息的获得，严重危害船舶航行安全与船上人员的生命安全。

海上电磁干扰源主要涉及自身船舶正常干扰和受无线电磁波影响的非正常干扰。一方面，船载无线电系统设备多而杂，而船上空间狭小，电子系统和设备高度集中在船舶狭小的空间，电磁环境复杂而多变，必然会带来复杂的电磁干扰。另一方面，海上电磁环境受伪基站、非法使用VHF大功率设备等影响，严重干扰正常电磁波环境，例如当GPS信号受到干扰，会造成船舶AIS位置偏移等现象，影响船舶管理机构与海上航行船舶对其位置的判断，严重影响通航指挥和航行安全;同时存在违规长期占用海上安全通信等重要频率行为，干扰船舶正常通信，为航运安全埋下隐患。

3海上电磁环境监测现状分析

3.1难以满足海上交通建设需求

海上无线电是海上交通的关键，是保障海上交通安全的重要手段，但是我国海上通信领域中针对电磁环境方面的研究尚处于起步阶段。与此同时，近年来随着我国社会经济的快速发展，海上交通事业也随着快速发展，再加之海上生产等方面建设，使得各种通信基站大量涌现，相应的基站中所发射出的电磁波也随着增多，并且相互干扰的现象更加突出，这会给海上电磁环境带来极为不利的影响。另外，由于海上无线电的监管设施装备有限，再加之更新速度不及时，严重影响了海上电磁环境监管能力，针对海上电磁环境方面的数据缺乏有效的监测，导致相关数据的积累和统筹工作不到位。这些问题的存在，不仅难以满足我国海上交通建设需求，而且还会给海洋强国建设带来不利影响。

3.2海上电磁环境监测水平有待提升

由于海上無法提供监测设备的支撑点及电源保障，海上建设监管设施不便，导致海上监管能力和水平一直较低。同时，基于岸基的海上电磁环境监测设施缺乏针对性，且未在全国建立统一的全覆盖的海上电磁环境监测系统，海上电磁环境监测一直处于一定状态下的空白窗口。受海上船舶移动性强和监管不便等影响，海上电磁环境干扰监管相较于陆地一直处于相对落后的状态，且存在电磁环境复杂、干扰距离影响远、无常态化监管手段与机制等特，因此对监测技术有着较高的要求，需要较高的监测与分析技术作为保障。但是从目前的实际技术水平来讲，仍存在较大的提升空间，难以满足海上电磁环境监测工作的需求。

3.3智能化水平不高

与陆上应用相比，海上电磁环境监测仍存在较大的差距，不仅针对海上电磁环境监测方面的研究不够深入，而且相关基础设施建设存在一定的滞后性，这会给海上电磁环境监测的时效性与准确性带来十分不利的影响。在互联网技术快速发展的背景下，万物互联已经成为社会发展的主流趋势，同时也是频谱监管所面临的常态。而在电磁生态复杂性、多样性以及关联性不断增强的背景下，亟需借助大数据技术来强化海上电磁环境监测与分析，不断提升海上电磁环境监测自动化与智能化水平的提升，确保海上通信质量。但是目前海上电磁环境监测的智能化水平依然有待加强，对互联网信息技术的应用仍有较大的提升空间。

4海上电磁环境监测技术

为有效降低海上电磁环境干扰，应采取提高船舶自身电磁兼容性与技术监管相结合的方式同步发力。针对自身船舶正常干扰，船舶本身可采取降低干扰源所产生的干扰能量、阻断或减少电磁干扰的传播耦合路径、屏蔽敏感物等措施有效抑制干扰，以提高电磁兼容性。针对受无线电磁波影响的非正常干扰，可加强海上电磁环境干扰监管设施设备建设，加强电磁环境监测，同时健全监管机制，重点查处打击电磁干扰源。

针对海上电磁环境特点，可采取移动监测与固定点监测并行措施，实现海上电磁环境扫描，获取海上无线电电磁环境数据，建立电磁环境监测监管系统平台，形成常态化电磁环境监测机制。对于移动监测，可在海事公务船艇、救助船艇等公务船艇安装无线电移动监测设备，实时收集船舶所经范围的电磁环境情况;对于固定点监测，可采取海岸与海上固定点相互补充的形式建设针对海上的电磁环境监测点，如海岸附近可在利用灯塔及其场地建设无线电监测站点，海上可利用风电场、航标设施等布设电磁传感器，获取电磁环境数据。

在电磁环境扫描中，可采用定点宽频扫描与定频平面扫描相结合方式，利用电磁干扰检测设备，查找电磁干扰问题频率并定位干扰源。一是通过宽频扫描识别设备的电磁干扰问题频率，即通过设定扫描区域与频率范围，进行初步的宽频率范围扫描，并记录各频率的幅值，识别出电磁干扰问题频率。二是通过单频扫描成像定位干扰源及分析辐射情况，即把中心频率设定到问题频率附近，进行细粒度移动平面扫描，记录问题频率下的幅值，并将测量结果绘制成色温图，精确定位干扰源和分析辐射强度和范围。

5海上电磁环境监测发展建议

首先要站在长远发展的角度，制定行业标准并加强相关法律法规建设。根据我国海上电磁环境现状，结合海上电磁环境监测实际需求，进一步完善监管制度，明确水上无线电管理条例，为海上电磁环境监测工作的开展提供依据和保障，促进海上电磁环境管理规范化水平的提升。其次，建设海上电磁环境数据中心试点，先建设区域性电磁环境数据中心，构建电磁环境大数据分析处理系统，实现海上电磁环境监视常态化以及智能化的海上无线电管理等。要加强技术创新与人才培养，为海上电磁环境监测奠定坚实的基础。最后，要不断夯实电磁环境大数据应用基础。电磁环境大数据应用能够为海上电磁环境监测提供有