機場場面監(jiān)視技術(shù)的比較及發(fā)展

張志芳（民航湖南空管分局，湖南長沙 419137）

機場場面監(jiān)視技術(shù)的比較及發(fā)展

張志芳
（民航湖南空管分局，湖南長沙 419137）

當前，在全球航空運輸業(yè)不斷發(fā)展，機場內(nèi)飛機起降數(shù)量持續(xù)增加的形勢之下，機場管理工作迎來了極大的挑戰(zhàn)。如何有效的運用機場場面監(jiān)視技術(shù)，支持指揮中心管理功能，確保站坪內(nèi)飛機、車輛交通的通暢、高效，提升機位、滑行道利用率，是各機場當局應當慎重思考的問題。以下，文章介紹了機場現(xiàn)階段主要運用的四種場面監(jiān)視技術(shù)，多點定位、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視ADS-B、二次雷達技術(shù)以及一次雷達技術(shù)，比較、分析四種技術(shù)的性能以及工作原理，并簡述了場面監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展方向。希望為實現(xiàn)更加安全、穩(wěn)定的機場場面監(jiān)視工作開展提供參考作用。

機場 場面監(jiān)視技術(shù) 發(fā)展 比較

經(jīng)濟活動迅速地發(fā)展，民用航空的航班量以及運輸量也隨著快速地增長，與此同時，地面以及空中的交通擁擠程度也隨著增長。地面上，飛機與車輛、飛機與飛機發(fā)生沖突事故的可能性飛速地增大，因此機場運行的效率減小了，民航運輸業(yè)的發(fā)展受到了阻礙。由此可見要想增大航班數(shù)量，其中一個重要方法是減小地面上的交通擁擠程度?？梢岳靡韵聝蓚€方法解決：一是增多跑道數(shù)量，有效增大機場運行的規(guī)模。二是先進場面監(jiān)視技術(shù)的使用，有效地解決安全沖突隱患，增大機場的運行效率。而方法一對于土地以及資金的需求過大，建設周期也比較長，所以運用方法二會比較現(xiàn)實一點，通過對場面監(jiān)視性能的提升增大機場的容量，讓其運行快速、有序。現(xiàn)階段的場面監(jiān)視技術(shù)有一次雷達、二次雷達，廣播式自動相關(guān)監(jiān)視ADS-B以及多點定位監(jiān)視也隨著技術(shù)的發(fā)展運用的越來越多。

1　監(jiān)視場面技術(shù)的原理

1.1一次雷達

場面監(jiān)視雷達中，一次雷達系統(tǒng)就是脈沖雷達。脈沖雷達可以連續(xù)地發(fā)射出射頻脈沖，等到不發(fā)射的間隔期間，有效地將回波信號接收回來，并在回波信號以及發(fā)射脈沖的間隔時間實現(xiàn)對于目標方位以及距離的準確測定。一次雷達的組成部分是終端設備、信號處理機、接收機、發(fā)射機以及天線。其中，天線方向性的運用，讓雷達有效地實現(xiàn)對于目標方位角β以及仰角ε的測定。電氣以及機械上的有效組合，讓雷達將天線指向所將要探測的方位，在目標被發(fā)現(xiàn)的瞬間，就能夠依照所收到的回波信號的不同強弱幅度來評定被測的目標以及目標所在的方位。

1.2二次雷達

二次雷達，是通過地面詢問雷達將一定模式的詢問信號發(fā)射出來，當信號被飛機上所裝的應答機接收之后，對信號進行相關(guān)的譯碼以及處理，接著應答機將會將已經(jīng)編碼的回應信號發(fā)射出去，地面雷達接收到答復信號之后，再進行相關(guān)的處理信號行為，把裝置了應答機的飛機的距離、方向、高度以及代碼準確地顯示于平面顯示儀器上面。機載應答機以及地面詢問雷達是二次雷達系統(tǒng)的兩個組成部分。其中，地面詢問雷達是由雷達顯示終端、信號處理設備、接收機、發(fā)射機以及二次雷達天線五部分構(gòu)成，發(fā)射機可以依照所需的詢問模式將相應的脈沖信號發(fā)射出去。

1.3廣播式自動相關(guān)監(jiān)視ADS-B

ADS-B主要的通信手段是運用先進的空空/地空的數(shù)據(jù)鏈，數(shù)據(jù)源是機載設備以及先進的導航系統(tǒng)發(fā)出的信息，將自身的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)發(fā)射出去，并且可以接收其他飛機發(fā)出的廣播信息，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機與飛機之間的互相感知，詳細、全面地了解四周邊的空中交通情況，與機場地面上運行活動的車輛、飛機間保持合適的安全距離，實現(xiàn)監(jiān)視場面的功能。ADS-B系統(tǒng)的組成部分主要是地面站以及機載設備。其中，機載設備的組成部分有駕駛艙沖突信息顯示器、天線、數(shù)據(jù)鏈收發(fā)以及GPS接收機，利用高速的數(shù)據(jù)鏈與地面站之間實現(xiàn)通信，以多點對多點、網(wǎng)站的方式實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信。

ADS-B設備能夠發(fā)送到外界的監(jiān)視數(shù)據(jù)有：飛機轉(zhuǎn)向標識、三維速度、三維位置、飛機類型、呼號以及另外的其他訊息。而因為ADS-B對外發(fā)送的數(shù)據(jù)太多，所以ADS-B的支持數(shù)據(jù)鏈需要具有大容量的信道、較快的傳輸速度以及廣播模式等。

1.4多點定位的監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)視系統(tǒng)多點定位是外國發(fā)明的一種可以針對機場附近、終端區(qū)域、航路的監(jiān)視新技術(shù)。以應答機的多點監(jiān)視系統(tǒng)為基礎，運用多個接收機接收應答機脈沖，并準確地計算出相關(guān)標識以及位置。地面接收機能夠準確地監(jiān)視機場場面、四周的靜止與移動的汽車、飛機。該系統(tǒng)的主要組成部分是機場地面安裝的接收機、車輛或者飛機上的目標處理單元、應答機。

因為系統(tǒng)要通過計算準確無誤的時差才可以實現(xiàn)準確的定位作用，所以對于時間同步的要求非常高，監(jiān)視系統(tǒng)的多點定位運用了校正應答機與GPS相互結(jié)合的方法來達到同步時間的要求，具體方法是：從GPS衛(wèi)星上，校正應答機接收了標準的信號時間，一切的地面接收機時鐘都是借助監(jiān)測校正機所發(fā)射出來的信號來達到與目標處理單元之間同步的要求的。

2　比較幾種場面監(jiān)視技術(shù)

通過比較幾種場面監(jiān)視技術(shù)的原理，得出其各自的特點：

一次雷達技術(shù)：能夠運用光點在雷達屏幕上面顯示飛機的距離與方位，無論飛機有沒有裝置應答機都可以顯示出來。但一次雷達技術(shù)也存在其不足：一定需要有夠大的能量電平輻射，才可以接收到目標反射的遠距離訊號；另外，不僅飛機的會顯示，其他的固定目標也將會顯示出來，就會干擾特定目標的顯示；無法自動顯示、識別飛機以及飛機的高度；雷達回波會有閃爍現(xiàn)象的存在。

二次雷達：定位方式使用詢問應答的方法，利用數(shù)據(jù)鏈技術(shù)實現(xiàn)發(fā)送信息與接收信息，所以發(fā)射功率比較小，相應的干擾雜波比較少，目標不會閃爍，可以供應很多和飛機有關(guān)的訊息。而二次雷達的不足之處是：應答機工作負荷太大，在詢問當中有可能會有非同步串擾、同步干擾的存在，加上飛機的飛行機動性，可能會使得回波出現(xiàn)暫時性中斷的現(xiàn)象。

ADS-B：優(yōu)點是更新數(shù)據(jù)快，刷新率是1次/秒；傳遞的信息量比二次雷達多；有精確度較高的目標方位，使用、建設成本比二次雷達的監(jiān)視系統(tǒng)低得多，而且車輛、飛機上一定要裝ADS-B型應答機。

多點定位監(jiān)視技術(shù)：利用現(xiàn)有機載標準的應答機，不用再加裝其他的導航機載設備才能實現(xiàn)監(jiān)視定位；兼容了ADS-B相關(guān)技術(shù)；更新數(shù)據(jù)率高，對于某些監(jiān)視重點的地域，能夠手動設定更高的刷新率；是成本比較低的系統(tǒng)，比現(xiàn)階段的SSR雷達系統(tǒng)和監(jiān)視場面雷達的投資成本低；有高精度的定位，空中廣域定位精確度達到五十米內(nèi)，定位地面精確度達到十米內(nèi)；包含良好的識別目標能力。

通過比較幾種監(jiān)視技術(shù)，將在不同的機場使用相對應的監(jiān)視技術(shù)。其中，中大型機場應該使用監(jiān)視場面雷達與ADS-B或者多點定

············

位監(jiān)視結(jié)合起來的方式，才能實現(xiàn)高可靠性、高準確性的監(jiān)視性能；而小機場應該使用多點定位監(jiān)視技術(shù)或者ADS-B監(jiān)視場面，能夠滿足了監(jiān)視場面需求的基礎上，有效地節(jié)約建設費用。

3　監(jiān)視場面技術(shù)的發(fā)展

伴隨著監(jiān)視場面雷達、多點定位監(jiān)視系統(tǒng)以及ADS-B在各機場的推廣運用，增大了機場運行場面的效率，而現(xiàn)階段的監(jiān)視場面技術(shù)在控制、監(jiān)視上仍然含有一些缺陷，監(jiān)視場面技術(shù)可以在下面幾個方向進行改進：一是應該可以提供更大的安全性能以及可靠性能。二是可以實現(xiàn)沖突檢測與路由選擇。三是應該可以提供確切的預警、報警訊息。四是可以實現(xiàn)在機場場面上，各飛機與車輛的運行時協(xié)調(diào)性高。

要想解決以上存在的不足， ICAO制定的“先進場面活動引導控制”系統(tǒng)產(chǎn)生了。作為一個利用路由、監(jiān)視引導、計劃功能對汽車以及場面飛行器進行控制的集成綜合型系統(tǒng)，A-SMGCS系統(tǒng)整合了當今所有監(jiān)視技術(shù)的優(yōu)點，不僅可以兼容現(xiàn)有監(jiān)視數(shù)據(jù)，還能完成引導、路由、控制以及監(jiān)視四個功能。其中引導功能、路由功能能夠在不增大機場活動區(qū)大小前提下，有效地增大機場運行安全性、容量和速率，成為大型機場有效解決飛機地面監(jiān)控與滑行問題的最好方式。

4　結(jié)語

機場車輛數(shù)量以及飛機流量的不斷增多，使得我們對于監(jiān)視場面技術(shù)的性能需求越來越大，場面監(jiān)視技術(shù)的重要性就明顯可見了。我們能夠預想在不久以后，我們利用先進的監(jiān)視場面技術(shù)能夠更加安全、流暢地運行，發(fā)揮出機場更大的潛力，推進了民航事業(yè)更加蓬勃發(fā)展。

［1］魏光興.通信導航監(jiān)視［M］.成都：西南交通大學出版社，2004.

［2］張軍.現(xiàn)代空中交通管理［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2005.