民航監(jiān)視系統(tǒng)

熊力++崔杉

摘 要：民航監(jiān)視系統(tǒng)是對飛行器在空域內(nèi)的飛行活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視的所有設(shè)備的總稱，民航監(jiān)視技術(shù)是保障飛行安全、提高運(yùn)行效率的重要手段。該文主要通過分析各種民航監(jiān)視技術(shù)，了解民航監(jiān)視技術(shù)的主要作用，然后以機(jī)載航電設(shè)備的分析介紹為主線，指出各種方式空域監(jiān)視離不開機(jī)載航電設(shè)備的支撐；其中重點(diǎn)闡述了飛機(jī)導(dǎo)航完好性對空域監(jiān)視性能的影響及提高監(jiān)視可信度的方法；最后結(jié)合空中交通管理系統(tǒng)的最新運(yùn)行理念，探討了空域監(jiān)視技術(shù)的典型應(yīng)用，指出了空域監(jiān)視技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：監(jiān)視 研究 發(fā)展

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（a）-0052-02

國際民航組織（ICAO）對監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展主要是二次雷達(dá)監(jiān)視（SSR）和自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)（ADS）。其中，二次雷達(dá)監(jiān)視主要用在高交通密度陸地區(qū)域，自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視主要用在海洋區(qū)域及邊遠(yuǎn)陸地區(qū)域，并可作為高交通密度陸地區(qū)域二次雷達(dá)的補(bǔ)充。但在很長時(shí)間內(nèi)，一次雷達(dá)也會(huì)繼續(xù)使用?？罩薪煌ㄊ且粋€(gè)越來越重要的環(huán)節(jié)，還有更多的發(fā)展的需求如：靈活地提高飛機(jī)的效率，有效減少民航飛行對環(huán)境的影響。而在自身改進(jìn)的方面，則必須提高空中交通安全管理的水平。民航監(jiān)視系統(tǒng)就是這樣一個(gè)作用在空中交通管理過程中的重要工具。

監(jiān)視在空中交通管理（ATM）中發(fā)揮了重要作用。能夠準(zhǔn)確確定和跟蹤飛機(jī)的位置，防止飛機(jī)在空中相撞；防止飛機(jī)在跑道滑行時(shí)與障礙物或其他行駛中的飛機(jī)、車輛相撞；保證飛機(jī)按計(jì)劃有秩序地飛行；提高飛行空間的利用率。

民航監(jiān)視旨在飛機(jī)起降航行時(shí)準(zhǔn)確反映飛機(jī)間的距離或向飛行員發(fā)出指令，反映飛機(jī)的真實(shí)飛行軌跡。在這樣的監(jiān)視職能下提供了一個(gè)合理的飛機(jī)起降指示，它提供了一個(gè)重要的安全功能。

現(xiàn)有固定航線的結(jié)構(gòu)，提升了飛機(jī)起降安全性，使航監(jiān)視更容易管理空中交通。使用機(jī)載導(dǎo)航改進(jìn)飛機(jī)性能，空域用戶需要更大的靈活性，因此要確定最有效的路線滿足他們的工作。有一個(gè)限制，以及相關(guān)飛行推進(jìn)固定路線得以解除。在這樣的情況下，需要準(zhǔn)確的監(jiān)視，以協(xié)助在探測控制器靈活效率的解決任何潛在的航行中潛在的沖突，這將形成一個(gè)更有效率的空域環(huán)境。

民航監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能使空中交通方便安全，高效的運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)選擇在指定特性的基礎(chǔ)上，與其它服務(wù)相互支持合作。

一次監(jiān)視雷達(dá)（PSR）進(jìn)行檢測的射頻能量傳輸?shù)拿}沖的幾點(diǎn)思考。一次監(jiān)視雷達(dá) 地面接收站通常由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，旋轉(zhuǎn)天線組成。然后系統(tǒng)傳輸?shù)拿}沖檢測及處理結(jié)果的，取決于目標(biāo)的斜距測量反射的脈沖接收從信號(hào)的傳輸時(shí)間。目標(biāo)方位的軸承是接收反射的脈沖時(shí)，由旋轉(zhuǎn)天線的位置決定的。

一次監(jiān)視雷達(dá)還用于機(jī)場地面監(jiān)控應(yīng)用，檢測對象飛行繁忙的地區(qū)，機(jī)場，以及那些被配置為忽略飛機(jī)二次監(jiān)視雷達(dá)監(jiān)視的地區(qū)。這后一種功能是防止出現(xiàn)大量的飛機(jī)內(nèi)的相互接近時(shí)的二次監(jiān)察雷達(dá)信號(hào)發(fā)生混淆。

二次監(jiān)察雷達(dá)（SSR）系統(tǒng)由兩個(gè)主要元素組成，地面站/接收器（也稱為雷達(dá)）和飛機(jī)異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)。地面站通常包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)的天線。旋轉(zhuǎn)率確定更新信息的頻率。飛機(jī)的回應(yīng)詢問從地上站異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)使飛機(jī)的范圍和軸承從地上站待定。異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)被允許固定的延遲時(shí)間，來解碼審訊，并準(zhǔn)備傳輸?shù)拇饛?fù)的期限。這固定延遲是考慮到地面?zhèn)鞲衅?，處理答?fù)的時(shí)間。

一次和二次監(jiān)視雷達(dá)通常位于同一位置，以利用每個(gè)系統(tǒng)提供的好處。通常情況下，一次監(jiān)視雷達(dá)天線和二次監(jiān)視雷達(dá)天線安裝在相同的旋轉(zhuǎn)裝置，以確保同時(shí)測定并降低成本。相關(guān)聯(lián)的處理將產(chǎn)生一個(gè)軌道為每架飛機(jī)的一次和二次的監(jiān)視雷達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。

在一次監(jiān)察雷達(dá)能提供在正常運(yùn)作的情況下飛機(jī)的檢測轉(zhuǎn)發(fā)器，二次監(jiān)視雷達(dá)應(yīng)答器檢測設(shè)備以及飛機(jī)提供高度和身份信息。在S模式雷達(dá)的其他信息的情況下可從飛機(jī)。

二次監(jiān)視雷達(dá)和一次監(jiān)視雷達(dá)在安裝相同的旋轉(zhuǎn)天線有顯著的好處，在跟蹤系統(tǒng)分析。一次和二次的監(jiān)視雷達(dá)信息的可用性允許跟蹤在每個(gè)系統(tǒng)中。

某些一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)的安裝在不同的位置。這樣做的好處，提供一定程度的冗余；因?yàn)槿绻粋€(gè)天線停止旋轉(zhuǎn)，可從其他低的級別的服務(wù)。但是在這種情況下的一些改進(jìn)的跟蹤性能優(yōu)勢受到危害。不同位置的安排與同一位置配置相比需要更高的成本。

一次和二次監(jiān)察雷達(dá)通常提供支持離場服務(wù)終端領(lǐng)域。一次雷達(dá)提供保護(hù)檢測雷達(dá)管制尤其是繁忙的空域和機(jī)場，而二次雷達(dá)信息通常用于提供分離服務(wù)的飛機(jī)。

ADS-B（自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視-廣播式） 是由飛機(jī)廣播其位置（緯度和經(jīng)度），海拔高度、速度、飛機(jī)識(shí)別和其他信息。ADS-B位置消息從慣性系統(tǒng)因此通常傳輸用的信息將聲明未知的準(zhǔn)確性或完整性。一些新的飛機(jī)安裝使用集成全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供ADS-B傳輸?shù)奈恢?、速度和?shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)。這些系統(tǒng)預(yù)計(jì)將有更好的性能，完全基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，因?yàn)橄到y(tǒng)比慣性和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)傳感器具有互補(bǔ)的特性，減少每個(gè)系統(tǒng)的弱點(diǎn)。

ADS-B的地面站比一次雷達(dá)、二次雷達(dá)簡單。對于單個(gè)ADS-B站點(diǎn)，顯著降低購置和安裝成本；每個(gè)位置和指示關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，使用戶能夠確定哪些應(yīng)用程序，可以支持?jǐn)?shù)據(jù)完整性的傳輸

ADS-B的局限性在隨著位置/速度信息的變化精度/必要的信息的完整性，該信息的導(dǎo)航源需要安裝和認(rèn)證。當(dāng)前實(shí)現(xiàn)完全依賴于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的位置和速度。因此，性能或衛(wèi)星運(yùn)作不足夠用來支持一個(gè)給定的應(yīng)用程序時(shí)將可能遇到停機(jī)。

ACAS（AIRBORNE COLLISION AVOIDAN CE SYSTEM）機(jī)載防撞系統(tǒng)在航空器設(shè)備訊問模式A/C和S模式轉(zhuǎn)發(fā)器在飛機(jī)上它的附近，傾聽他們的答復(fù)。通過處理這些答復(fù)，決定了ACAS的飛機(jī)是潛在的威脅，并提供指引信息給機(jī)組人員以避免沖突。

ACAS的混合監(jiān)測可以讓ACAS利用信息優(yōu)勢，航空器的位置和高度進(jìn)行了驗(yàn)證可以在維持于被動(dòng)監(jiān)控，從而減少ACAS的盤問。被動(dòng)監(jiān)測僅用于飛機(jī)不被視為是一種威脅。當(dāng)入侵者接近的威脅條件時(shí)（距離過近），ACAS切換到全屏積極監(jiān)測。

監(jiān)視為空中交通管理系統(tǒng)提供目標(biāo)（包括空中民航器及機(jī)場場面動(dòng)目標(biāo)）的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，是進(jìn)行空中交通管理的基礎(chǔ)?？罩薪煌ü苤频冗\(yùn)行單位利用監(jiān)視信息判斷、跟蹤空中民航器和機(jī)場場面動(dòng)目標(biāo)位置，獲取監(jiān)視目標(biāo)識(shí)別信息，掌握民航器飛行軌跡和意圖、民航器間隔及監(jiān)視機(jī)場場面運(yùn)行態(tài)勢，提高空中交通安全的保障能力。監(jiān)視的準(zhǔn)確和及時(shí)的信息交流是監(jiān)視的基礎(chǔ)和不斷改進(jìn)的地方。

隨著飛機(jī)飛行任務(wù)的日益增加，飛行數(shù)量的日益增多，為了提高飛機(jī)飛行安全、地面滑行安全和飛機(jī)運(yùn)行效率，我們迫切需要對現(xiàn)有監(jiān)視系統(tǒng)的不足加以完善，對現(xiàn)有監(jiān)視系統(tǒng)的使用加以規(guī)范，加強(qiáng)各監(jiān)視技術(shù)的組合使用。

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