民用航空DME 地面设备应答效率影响因素

一、DME 测距仪设备概述

民用航空所使用的DME（测距仪）设备用于测量地面导航台站与飞机之间的距离，通过询问和应答的方式使飞机的接收机获得信号时间差，并通过时间差计算得出相应的斜距，从而获得连续的测距信息。DME 地面设备通常与 VOR 设备或 ILS 设备合装，其工作频率为 962-1213MHz，属于超高频频段。

DME 设备的大概工作流程为：机载 DME 设备持续向地面 DME 台站发射成对的编码脉冲询问信号；地面台接收到来自飞机的询问信号，经过规定的 50μs （X 波道） 56μs （Y 波道）或延时后，发射应答脉冲对信号；机载设备接收到应答信号后，计算信号往返时间差之后通过一定计算得出直线斜距。

DME 设备状态转换流程为：机载询问器在空中处于自动等待状态，期间只接收来自地面DME 台站的信号并计算脉冲对数，当接收到的脉冲对数超过450 对/秒时转为搜索状态，航班搜索对自己询问信号的应答，满足7/15次应答后转为预跟踪状态，期间给出距离信息，持续时间4 秒后转为跟踪，正常进行距离的持续计算和输出。具体流程如图所示：

二、应答效率的概念

由于DME 地面设备对询问信号的处理能力是有限的，当航班数量达到一定多时，其无法处理所有航班的询问信号，此时应答效率就会降低，从而影响设备的可靠性和精度，使距离读数变得不稳定或丢失。

地面DME 设备的应答效率是指：地面台站有效的应答脉冲对数，与接收到的所有有效询问脉冲对数量的比值（以百分比的形式呈现）。由此得出，应答效率越低，设备可靠性越低，国际民航组织规定：DME 设备的应答效率应满足不低于 70% 的要求。

三、导致地面设备应答效率低的影响因素

对DME 设备应答效率的监控重要是依赖设备内部的监控，地面设备通过人为设置该参数的告警和预警门限，实现设备对应答效率降低时及时的监控。针对引起应答效率降低现象的原因，以下分为：地面DME 设备自身故障、外部无线电干扰和信标过载三种情况分析。

1. 地面 DME 设备故障：

发射系统故障：地面设备发射的应答信号功率不足或输出的应答脉冲波形畸变、幅度不足或脉冲间隔与工作波道有差异，导致距离较远的飞机或询问信号较弱的飞机可能无法稳定接收到应答信号。

接收系统故障：地面设备接收机灵敏度降低，无法有效检测和识别远处飞机或信号较弱的飞机发射的询问脉冲，从而不发射对应的应答脉冲。或者滤波器性能下降，让更多噪声和干扰信号进入接收通道，影响了有效信号的处理。

信号处理单元故障：解码电路无法准确识别有效的询问脉冲对，将噪声误判为信号，产生虚假应答，或延迟电路异常，导致即使负载不高时也错误地丢弃大量询问信号。

天线系统问题：DME 设备天线及部分连接线缆安装于室外，容易因气候及长时间积累造成天线老化、腐蚀或损伤，导致天线增益下降，辐射效率降低。电缆及连接接头松动、进水、被压扁或老化会导致信号在传输过程中产生巨大损耗（VSWR 过高），发射和接收的信号均会衰减。天线避雷器性能劣化也会引入较大的插入损耗。

监控电路问题：设备监控器本身故障，导致监控到的应答效率参数出现错误。

2. 外部无线电频率干扰：

同频道干扰：使用相同频率的DME 信号造成的干扰。虽然频率分配已尽量避免，但由于超视距传播（大气波导效应等），远距离的同频信号可能突然出现。

邻频道干扰 ：频率相邻的其他大功率发射设备（可能是其他DME 台，也可能是其他类型的无线电设备）信号进入到DME 接收频道内，降低了信噪比。

非相关干扰：来自其他完全不同频段的其他设备产生的谐波或杂散发射，恰好落在DME 频段内。例如，附近的雷达、广播电视发射机、工业设备等都可能成为干扰源。

3. DME 信标过载

每个DME 信标的设计处理能力是有限的（通常为每秒处理100-200 个目标）。当在其覆盖范围内询问的飞机数量超过这个容量时，信标会启动效率延迟机制。

表现为会有选择地“忽略”那些询问率最高的飞机，以优先保证为所有用户提供一定的服务，而不是让少数飞机独占资源，最终会导致整体应答效率的统计性下降。

四、实例分析

2025 年 8 月 6 日上午 10 点左右，北京大兴机场 35L、35R、01L 三套ILS 合装的DME 设备几乎同时出现应答效率过低的预警，导致设备切换发射机运行，几分钟后19RILS 设备合装的DME 设备也出现应答效率过低预警，导致设备切换发射机，预警持续时间均很短，后续切换发射机后应答效率参数也恢复正常数值，其他监控项也无异常。

该4 套DME 设备使用3 个不同波道的频率，设备安装位置均位于大兴机场内，同时出现设备自身发射或接收电路故障的可能性较低，并且重新切换回预警发射机后，设备可恢复正常，应答效率达到 70% 以上，因此排除设备自身故障的可能；该日大兴机场航班量与之前相比并无大幅增长，在以往运行过程中并未出现因航班过多，询问脉冲对数量超出可处理范围而导致的应答效率降低的情况，因此基本可排除信标过载的可能性；虽然4 套设备使用频率有所差异，但是考虑到其均在超高频频段内，并且台站位置相对集中，应答效率过低发生的时间也几乎是同时发生，可以判断出大概率为干扰导致，且为民航设备以外的其他设备信号导致，几分钟后设备均可恢复正常应答效率。

五、总结

引起DME 设备应答效率降低的因素多种多样，可能是地面设备发射、接收、处理或监控部分故障，可能是运行环境中存在外部干扰，也可能是因为航班量过大超出设备本身的负载能力。如果一定范围内，设备应答效率降低并且无法自动恢复，考虑设备自身故障的可能性比较大，如果设备可以自行恢复，相对而言外部干扰和航班量过载的可能性会较大，在日常运行稳定、航班数量相对固定的机场，则可以通过与以往航班数量对比排除航班量过载的可能，如同一机场内多个DME 设备同时出现应答效率低情况，则重点考虑外部干扰因素。

参考文献：

胡明波，415/435 型测距仪技术与应用，[M]北京：中国民航出版社有限公司，2023.10