基于空管監(jiān)視的飛行器地面防相撞技術(shù)研究

盛鵬峰

摘 要：飛行器地面防相撞是民航安全的重要組成部分。在中國民航飛行器增加速度原高于機場增加速度的情況下，地面飛行器相撞的潛在風(fēng)險正在逐步增大，必須從技術(shù)上高度重視，并加以解決。動態(tài)監(jiān)視、沖突預(yù)判和告警提示是飛行器地面防相撞技術(shù)的三個基本組成。應(yīng)解決好對告警提示功能設(shè)計重視不夠，相關(guān)技術(shù)聯(lián)合使用重視不夠，落地航班潛在沖突風(fēng)險重視不夠的問題。

關(guān)鍵詞：空管；監(jiān)視；飛行器；地面；防相撞

中圖分類號：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0079-02

飛行器地面防相撞是飛行安全的重要組成部分。史上最嚴(yán)重的飛行事故，就是由兩架客機在機場跑道上相撞造成的。當(dāng)前中國國內(nèi)機場飛行流量迅速攀升屢創(chuàng)新高，地面飛行器相撞風(fēng)險增大。2016年10月11日，因塔臺管制員遺忘動態(tài)、指揮失誤，上海虹橋機場兩架載客航班險些在跑道上相撞，造成了人為原因嚴(yán)重事故征候。相比管理問題，技術(shù)因素才是根本原因所在。因此，現(xiàn)階段加強飛行器地面防相撞技術(shù)研究具有極其重大的現(xiàn)實意義。

1 飛行器地面防相撞技術(shù)綜述

動態(tài)監(jiān)視、沖突預(yù)判和告警提示是飛行器地面防相撞技術(shù)的三個基本組成部分。

動態(tài)監(jiān)視包括場面動態(tài)監(jiān)視和進(jìn)近監(jiān)視。以往的研究主要關(guān)注場面動態(tài)監(jiān)視，往往忽略了降落飛機可能在地面形成的沖突風(fēng)險，存在安全盲區(qū)。實現(xiàn)監(jiān)視的主要手段包括場面監(jiān)視雷達(dá)、空域監(jiān)視雷達(dá)、多點相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)等，同時能夠接駁飛行計劃、車輛位置、停機坪橋位信息等。

沖突預(yù)判是將收到的信息與目標(biāo)作統(tǒng)一的融合處理，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)乃惴?，進(jìn)行沖突風(fēng)險預(yù)測，是飛行器地面防相撞技術(shù)研究的核心。預(yù)判范圍包括滑行道上的飛機、車輛等物體，也可以監(jiān)視有無物體穿越預(yù)設(shè)的禁區(qū)。通常應(yīng)該提供全天候晝夜連續(xù)的場面情況監(jiān)測，在雨雪或冰雹的氣候條件下也能提供用戶滿意的監(jiān)測效果。在具體算法方面，國內(nèi)外學(xué)者提出過一些重要的理論與方法，如[1]隨機過程理論、混雜系統(tǒng)理論、動態(tài)路徑分配算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法、蒙特卡羅仿真以及預(yù)防跑道侵入系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)等，分別從戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)及運行層面建立沖突風(fēng)險模型，戰(zhàn)略層面主要從沖突概率和沖突數(shù)量這2個指標(biāo)，對宏觀沖突風(fēng)險進(jìn)行評估，戰(zhàn)術(shù)層面提出了沖突持續(xù)時間和沖突嚴(yán)重程度的概念，對沖突的規(guī)律和機理進(jìn)行深入研究，運行層面將管制員的情景意識工作負(fù)荷作為考慮因素，輔助空中交通管理者進(jìn)行決策。

告警提示則是在檢測到存在沖突風(fēng)險后，立即對管制員等相關(guān)人員進(jìn)行提示，采取應(yīng)對措施，避免相撞事故最終發(fā)生。告警提示的最終目的使管制員等作出應(yīng)對反應(yīng)。

目前，飛行器地面防相撞技術(shù)已經(jīng)比較成熟，一些大型機場都有使用，但是，整個系統(tǒng)還不夠完善。

2 存在的問題及解決思路

一是對告警提示功能設(shè)計重視不夠。動態(tài)監(jiān)視、沖突預(yù)判和告警提示作為飛行器地面防相撞技術(shù)的三個基本組成部分，本無主次之分，但長期以來，建設(shè)和研究的重點往往集中在動態(tài)監(jiān)視、沖突預(yù)判領(lǐng)域，而對告警提示重視不夠。但從理論和實踐來看，告警提示都是非常重要的一個環(huán)節(jié)，是整個系統(tǒng)發(fā)揮作用的最關(guān)鍵部分，系統(tǒng)設(shè)計的再好，但如果告警提示設(shè)計不佳，導(dǎo)致提醒效果不好，整套設(shè)備的作用和價值就幾乎為零。完善系統(tǒng)首先應(yīng)該補齊這個短板。

2.1 增加提示方式

目前主要是通過指揮屏幕上告警信號閃爍進(jìn)行提示，但究其根本，還是屬于圖形顯示范疇，與慣常的目標(biāo)監(jiān)控方式一致。這種方式因為和正常界面沒有本質(zhì)區(qū)別，所以提醒效果較差。在視覺告警外，應(yīng)考慮采用聽覺甚至觸覺等多種方式強化提示效果，或者相互配合使用，達(dá)到最終告警的目的。

2.2 增加告警感知點位

告警信號如果只是向特定點位傳遞，容易造成個人原因?qū)е碌摹板e忘漏”發(fā)生，應(yīng)向所有監(jiān)控、監(jiān)管、監(jiān)視席位甚至管理單位同時發(fā)送，設(shè)置多重保險，在前端操作人員未發(fā)現(xiàn)、未處置告警時進(jìn)行及時提醒。同時，告警信號應(yīng)該向所有利益攸關(guān)方發(fā)送，比如相關(guān)機組人員、站坪調(diào)度人員等，促其主動避險。

2.3 增加應(yīng)急處置程序

告警發(fā)生后一段時間后，如相關(guān)人員仍無采取措施消除告警，應(yīng)立即啟動應(yīng)急處置程序，比如在操作席位突出顯示告警、提高閃爍頻度、增大告警音量，在監(jiān)控、監(jiān)管、監(jiān)視席位滿屏顯示等，必要時可以直接考慮由其他席位自動接管，及時干預(yù)，避免事態(tài)失控惡化。

二是相關(guān)技術(shù)聯(lián)合使用重視不夠。場面監(jiān)視雷達(dá)為一次雷達(dá)系統(tǒng)，無法直接獲得目標(biāo)的二次代碼信息，所以無法對探測到的場內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行信息相關(guān)，飛機的標(biāo)牌、橋位等信息都無法提供，目標(biāo)信息提供不完全，而且由于機場建筑物遮蔽，容易產(chǎn)生盲區(qū)，系統(tǒng)運行的風(fēng)險和管制員工作的壓力較大。多點定位系統(tǒng)可以對機場范圍內(nèi)所有裝有S模式應(yīng)答機的目標(biāo)精確定位，使所有的目標(biāo)信息都能自動相關(guān)，為場內(nèi)目標(biāo)自動掛全標(biāo)牌，彌補一次場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)信息無法自動相關(guān)的缺陷，為管制員提供全面準(zhǔn)確的目標(biāo)信息，技術(shù)研究和推廣應(yīng)用漸成主流，但是它對于非合作目標(biāo)則無能為力。出于成本考慮，建設(shè)方常會陷入兩難境地，建議優(yōu)先選用多點定位系統(tǒng)，其次考慮兩種設(shè)備同時使用。例如[2]杭州蕭山機場由于航站樓位于南北二跑道中間，有較多場監(jiān)雷達(dá)所不能覆蓋到的盲區(qū)角落，因此在候機樓停機坪附近布置了5個多點定位點，采用緊密布點的方式進(jìn)行彌補，以覆蓋場監(jiān)雷達(dá)盲區(qū)，最大限度地確保完整覆蓋。

三是落地航班潛在沖突風(fēng)險重視不夠。飛行器在空中有空域監(jiān)視雷達(dá)等設(shè)備提供監(jiān)視，沖突告警等機制提供防相撞保護(hù)，地面則有場面監(jiān)視等防相撞設(shè)施和機制，但是，在空地結(jié)合處，特別是落地航班時存在的潛在沖突風(fēng)險應(yīng)引起足夠重視，不能兩不管。落地航班潛在沖突風(fēng)險主要發(fā)生在地面，所以，應(yīng)該納入飛行器地面防相撞技術(shù)研究范疇，否則，如果光考慮地面航班，只是把落地航班作為一種突發(fā)特殊情況處理，很可能出現(xiàn)防不勝防的局面。因此，建議在技術(shù)層面，將空域監(jiān)視雷達(dá)信號接入飛行器地面防相撞系統(tǒng)并進(jìn)行統(tǒng)一處理，作為常態(tài)化技術(shù)要求，緊密結(jié)合落地航班動態(tài)，預(yù)測其與地面飛行器可能存在的沖突風(fēng)險，并進(jìn)行提示。

飛行器地面防相撞是個技術(shù)問題，更是個管理問題，因此，在具體研究應(yīng)用階段，應(yīng)充分考慮使用中出現(xiàn)的各種復(fù)雜情況，采取全面的技術(shù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟奇鋒，馮曉磊，向碩凌.機場場面沖突檢測告警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].四川大學(xué)學(xué)報，2015.7.

[2]鄒騏遠(yuǎn).杭州蕭山機場場面監(jiān)視系統(tǒng)現(xiàn)狀及改進(jìn)方案[J].科技前沿，2015（8）：25-26.