不能消逝的电波

一、不能消逝的电波

万里成网

2012年初，《中国民航报》和空管局联合发起的“边远台站万里行”活动如火如荼。这是报社马社长、空管局范书记指导，王兵主任及郑毅等人具体策划的一道大题：通过记者走进边远台站，唤醒深藏在大山中、戈壁上、天之涯、海之角的一座雷达站、导航台，让世人惊晓，飞机在天上飞，地面还有这么多设备人员跑着龙套。没有地上的，哪有天上的？

那年夏天，王兵主任带着全国各地宣传口的同事来到内蒙古呼和浩特导航台，那是中蒙边境附近的一座台站，为往返欧洲的班机提供无线电指引。活动结束的当晚，内蒙空管分局的同行为大家举办了一个别出心裁的草原篝火会。晚会由富有才气的《空中交通》《空管报》主编郑毅先生主持。地上芳草如茵，火焰红映；头顶银河浩瀚，月亮和星星如挂在黛色天幕下的布景，明亮得不像真的。是夜，上百人围绕浓浓燃起的篝火，轻歌曼舞，醉卧草原。自此，开启“万里行”之旅。也从那时起，业内记者、地方媒体的记者才知道，民航业还潜伏着这么多鲜为人知的单位和人员。在前后三年的“万里行”活动中，被划分为七个组的记者们奔波数十个边远台站，写出了一批如《宛在水中央》《青山行不尽》《那山、那人、那家》《在希望的田野上》等华文美篇。

职业的缘由，我和媒体朋友、通导界的专家神行太保般地深入漠北，足上高原，浪迹四野，探视过地理位置迥然不同的导航台、雷达站。华东区的台站，南至福建青山、杏林，北至济南、烟台，东到威海蓉城，西至安徽阜阳，长三角周边的桐庐、云和、上饶、连云港、徐州、南巡，更是多次往返，和许多台站的守护人促膝交谈，留下了许多难以忘怀的记忆。在南北晃悠的日子里，我百感交集：比天空航线更密集的，是织在地上的一张张网，一套套机器，一个个人。地上的真实存在，是天上轻松飞扬的必备。

“航线划到哪，导航台就建到哪。”导航台如海洋中的灯塔，给往来的航船指引方位。灯塔放出光芒，导航台放出电波，光波和电波的用途，便是为过往的航船和飞机提供坐标和引领。

飞机是移动的平台，一条航线几千公里，甚至上万公里，需要飞越万水千山，地面导航台也需要翻山越壑，跟着航迹走。工程师们便想出了接力的办法，每300公里设立一个台站，类似于以前的烽火台，一座连着一座，不停地向空中发出电波，引导飞机从台站的头顶划过，这些台和站，连成线，织成网，就构划出了全国乃至全球的通信导航网络。

华东飞行区辖统六省一市，通信导航台站需要在各地构建，但也知难而上地率先建成了完整的通信、导航、监视网。据华东空管局通导部高工孙翔介绍，华东区大约有60多个导航台站，全国则至少有500套类似的设备，包括全向信标（指示方位）和测距仪，而第一航空强国美国则有上千套，是我国的两倍。

前些年，帅小伙孙翔曾和我去多个台站“边远台站万里行”，对辖区内的台站谙熟于胸。他叹了口气说：“时至今日，飞机的导航主要依赖于太空中的卫星，星基导航已成为主流，地面导航渐渐退居其次。”他又吸了口气说，“不过，目前真正应用卫星导航的就GPS一家，一股独大，也有其短板——易受干扰，有时难免信号不稳。万一卫星故障，无线信号面临中断，所以在任何情况下都不能抛弃地面导航台，即使卫星发展上了顶端，作为备份，地面台就是飞行安全那道最后的盾牌。”

另一位通导部的博士赵搏认为：“‘永不消逝的电波’就是我们的日常，飞行离不开电波。除了导航，还有通信、雷达等，都是通过电波穿越时空来指引飞行的。相比导航，雷达担负的角色有过之无不及。现在，地面管制指挥主要依靠‘千里眼’捕捉到的目标指挥飞机，如果失去了雷达信号，指挥员就成了瞎子，也就回到了从前的程序指挥，也就是说，地面人员看不见飞机，飞行人员通过无线电报告自己的方位，地面才晓得天上的飞机在啥位置，朝啥方向去。眼下，雷达早已布成了网，每300至400公里架起一部，在繁忙航路，两部或两部以上雷达同时监视同一架飞机，将天上的一举一动收入眼底。”赵博咂舌道，“空中的飞机离不开电波，地面的指挥也离不开电波，电波成了我们工作的媒介，也成了生活的必须。丢钱包可以，丢手机要命，没汽车可以，没了电波无法工作与生活。电波对航空是水，是阳光。”

电波的多样性

70后的陈文秀女士为现任通导部长，也是在通信导航监视设备的实践中成长起来的专家。她心细如发，作风严谨，尤其在空管设备自动化、新技术的应用上独树一帜。这些年，她和她的团队参与实践的大批航行新技术——多点定位、广播式自动机关监视系统、地面卫星增强系统、平视系统等，都是通过无线电来完成的。她说：“飞机可以停，但电波永不能消失。”

和她一起成长的，是对新科技的情有独钟。除了地面导航、雷达、甚高频通信等传统手段外，新技术的不断演进，提升了航空业的效率。说起新技术，她扳着手指说：“作为雷达的补充和延伸，ADS-B（广播式自动相关监视系统）的造价只有雷达的十分之一，但信号的刷新效率是后者的5倍。它通过接收卫星给予飞机的定位信息，利用机载设备连续不间断地向外‘广播’，将自己的位置、航班号等信息昭告天下，众多的地面站接收信息后，将它们送到计算机进行集成，经过和雷达信号的融合处理，挑选出最优的信号呈现给管制员，满足精准指挥的要求。对于山区地形复杂、航站楼等易被遮蔽的地方，多点定位不失为一项不错的选择，利用多个点接收空中的信号，从而计算出飞机的精确方位。”

我曾去过奥地利古城因斯布鲁克，小城四面环山，中间一块小盆地挤拥着狭长的城市和机场，如果使用雷达，受山区地形影响，盲区较大。那儿的民航界干脆放弃雷达，全靠多点定位技术，引导飞机的起降。

地基卫星增强系统（GBAS），能指引飞机在能见度极差的情况下落地，效率比地面传统的盲降设备高出几倍。另外，飞行人员用的平视系统等，都是正在使用或将要使用的航行新技术。

“这些技术，不管是用地面发、收信号，还是采用卫星提供的信号，万变不离其宗，都得用无线电波勾连起来。因为飞机在天上，卫星在太空，都是移动的，距离又那么远，不可能通过电缆或光纤连接，只能用无线电。”陈文秀说。

“在监视手段方便，传统的雷达最为核心。此外，还有通信，用的还是无线。地面管制员用话筒指挥飞机，空地之间需要语言沟通——接受指令或下达指令，遇到特情还需要一来一回深度交流，这些都得通过双方对话才说得清楚，听明白，那叫直接、快捷、明了。”她忽然想起了什么，说甚高频通信设备就在航管楼上，不像雷达那么远，你不妨去实地看一眼。当听说在航管楼上，离得很近，就在虹桥一号航站楼边上，我立马过去。以前，曾听技保部陈主任和杨钧副主任说起过，也就顺势打给杨副主任，他立刻安排无线室的贾非和季平澜二位为我做了详尽指引。

管制指挥分扇区，一个扇区代表了一定的空间，对地空通信而言，扇区与扇区之间的无线频率是不能重复的。一个扇区里的飞机只能听到本扇区的语音，其他扇区是听不到的，否则就会“打架”。在华东飞行区，航路指挥区拥有30多扇区，终端区有20多扇区，虹塔、浦台也有众多扇区，可想而知，无线频率资源是多么的珍贵。除了雷达用的高频外，导航也在甚高频范围内，约在几十至100兆赫间，划给地空语音通信的也就118至139兆赫（MHz）的狭窄区间。(https://www.daowen.com)

“一个扇区需要一个主频一个备频，光华东区的地空对话就需要100多个频率。”季平澜热切的手势做了个切香肠的动作，“波道越多，频率分割越细，无线电委员会只有不停地切割，将频率范围不断细分再细分。由于相互间挨得近，易互相串扰，对于新切割出的频率，必须先试验，看有无干扰，确认安全了才能使用。”

看过主机设备，全是一个个标准机柜，和雷达、导航机柜差不多。我说还想看下天线。想象着雷达天线呈抛物面——当然相控阵雷达是平面，导航台全向信标天线为一个大圆盘，不知甚高频天线长啥样？贾非说：“天线就在六楼顶，很方便上去。”小季快速地拎了钥匙在前开路。

上了六楼屋顶，季平澜指着屋顶周边像葱一样竖起的铁杆子说：“这就是用来地空对话的甚高频天线，有发射天线，也有接收天线。看，屋顶周边一圈全是。信道多，频率多，天线也多，密密麻麻，像不像避雷针？”

“真有点像。没人提醒，真以为是避雷针。”我瞧着像士兵一样排列齐整的天线群说，“它们是寂寞中的一支伏兵。”

“里面也有避雷针，形状差不多，但比天线高。”小季说。

贾非却指着远处的塔台说：“看见么？塔台顶上的一圈，圆形的顶，一根根竖着的，也不是避雷针，同样是甚高频天线。飞机的起飞和降落是飞行最重要的环节，地空对话通话量大，要求也高。塔台为机场的制高点，离跑道又近，天线装上面最合适不过了。”

我抬眼瞧去，塔台的“圆脑门”上，果然挺立着一根根的针状物，像永不劳累的哨兵，齐刷刷地指向天空。

电波的集成

“倘若说光靠发射与接收电波就能飞行，那就太外行了。庞杂的无线电波需要‘大脑’来收集和整合，否则就是一团乱麻，这就是中央集成，也叫自动化系统，这些都是由计算机系统来完成的——既有硬件，也有软件。”陈文秀说。

十八年前，陈文秀作为技术骨干，在一线从事自动化系统的运行维护。进入21世纪后，飞行量大增，民航局决定建设北京、上海、广州三大高空中心，集中指挥飞越的飞机。当时，国内的开发商没有能力生产集成系统的硬、软件，经过比对，选用了澳大利亚的产品“欧洲猫”。2003年，陈文秀和国内的8名技术人员，以软件支持中心的名义去澳洲，学习系统的开发。一年后回国，她又参与了系统的整个建设过程。“千万别过度迷信老外的技术与能力，系统的开发与建设出现了太多的问题，项目周期长，先是北京，后是上海、广州，基本是边建设边完善，可以说，外方帮卖给咱们自动化设备，我们也在实际运行中帮他们完善了系统。”

陈文秀的思绪凝固在那一年。2005年5月，“欧洲猫”运行的第一天，显示屏就黑了，啥也看不见。屏幕瞎掉，通信中断，天上的飞机成了“幽灵”。管制员傻眼，他们也傻眼。几分钟后，系统重启，信号恢复。计算机、显示屏等硬件也是进口的，全新，没问题，出毛病的是软件。运行初期，三天两头冒泡，各式各样的问题层出不穷：几部雷达的信号没了；目标分裂，显示屏上的一架飞机变成了两架；飞行计划出错了，上午10点变成了下午2点……好在上海区域当时主要负责上海周边高空区的作业，北至青岛、南至厦门的高空尚未接管，飞行量相对少。他们每天和管制部门一起搜集故障情况，每天出一份问题报告。但是，问题的种类非常庞杂，有硬件问题，也有软件问题，还有数据的配置问题。这毕竟是中国民航首次引进的大区管自动化系统，有问题正常，无问题奇怪。陈文秀团队踩着沙子走路，深一脚，浅一脚，开始了破解各种毛病与故障的长跑。比如数据的设置问题，他们开始经验不足，对航路点、机场、雷达各类参数的设置，都是渐摸索渐输入的。他们每隔一段时间就做一次软件升级——小的升级叫打补丁，大的叫版本升级。这些工作，基本是他们自己做，自己完善，只有在遇见特别大问题时，才请些老外来“把把脉”。

他们在实操中发现，各种参数的设置和配比是十分苛刻的，来不得半点马虎。像告警参数中的CA告警（短期告警），飞机在什么姿态，提前多少时间算合适？高度多少？距离多少？在几个位置告警？需要不断尝试，反复优化。记得改进那阵，隔几天就要干个通宵，将优化的程序和参数试一遍——只有在晚上航班结束或稀少时才允许重启设备，白天是万万不敢的。人也就跟着机器熬，熬过无数个通宵，熬赤了无数双眼睛后，他们发觉，熬通宵不过如此，也没啥了不起。

在数据的设置上曾遇到过多个怪事，想想都要吐血。一次，飞机到了某个地方就消失了（屏幕上）——飞机没问题，飞着飞着就“失踪”了，遇到了不止一次，他们管这一区域叫“百幕大”。飞出这块空域，飞机又奇迹般地出现了，云波诡谲。开始以为是机型因素，后来发现各种飞机飞临那地方都有问题，反复查，细心究，终于发现仍是设置问题，那块特定的区域是雷达应答机的测试区，每遇测试，那儿就成了“百幕大”。“欧洲猫”运行的前几年，怪事迭生，仿佛上帝在出试卷，成心考考这些中国人。

陈文秀目光深邃，但她的脸上有时也难免浮现出尴尬的笑颜。她说：“有时，飞机忽然从这个地方（屏幕上）跑到了不应该去的地方；飞行计划突然没有了；目标高空‘跳水’，陡地下降了几千米……不停地出难题，不停地纾困。从2005年‘开张’到2008年，我们至少发现了1900多个问题。三年以后，才基本摸清‘欧洲猫’的脾气，对它的路子越来越谙熟了，出现问题的概率也大大缩小。”

如果是软件陷入沼泽，陈文秀团队和厂家一块查，查出端倪，去北京的软件支持中心重新编译，修订成功后，新的软件版本发下来，他们现场测试、安装。当然，也必须在晚间改装，因为第二天一早飞机要开飞，系统要恢复。

然而，跷跷板的两端，难免一头落下一端弹起。设置及软件的特性摸透后，从2009年伊始，硬件的沼泽又开始显现。一是自然老化。计算机硬件在使用了四五年后面临“歇脚”。二是飞行增量远远大于预估，提前四年就达到了十年的估值，负载过大。管制席位的扩容，扇区的增长、几十部雷达的处理机器、告警机器，高峰时负荷超大。软件多次升级，硬件却面临崩盘——旧的硬件根本无法搭载新的软件。在度过了艰难的2011、2012、2013、2014年以后，“欧洲猫”硬件软件携手升级。与此同时，南京二十八所国产的自动化集成设备也做了类似工作，并从应急升成了备份。2018年，又做了新软件版本V8的升级改造，既能处理S模式雷达（新建雷达均采用S模式），也能处理ADS-B（广播式自动相关监视系统）。由此可见，无数的电波发出去，收回来，还得中央集成，集中处理的学问大着呢。

如果时光能够倒转，中国技术人员也许可以少走许多弯路，但历史从来没有如果，只有冰冷的现实。

陈文秀他们以青春为学费，获取了自动化系统的价值和学问，也推崇和见证了国产化设备的进程。他们迈动的不再是迟疑的脚尖，而是坚定的步伐。时光奔泻至2021年元月，在陈文秀的引荐下，我去了趟南京的中电二十八研究所，受到研究所首席专家丁一波、莱斯公司经理席月华等人的诚挚接待，加深了对空管自动化的理解。

交流会上，丁一波先生感慨地说：“实践证明，我国特色的‘一主二备三应急’的设备体系是保险外再加保险，是飞行安全的坚固盾牌。而华东民航正是这一体系的首创者和先行官。”

作为一名写作者，我常常随着访谈卷入激动的旋涡。假如说同在南京的十四所是国产雷达的翘楚，那么二十八所就是国产自动化系统的主力军。两者珠联璧合，用生命的火花去点燃行业的火花，共同谱写着中国制造与创造的一曲曲新歌。