江北機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)用

胡江坤

摘 要隨著重慶江北國際機(jī)場(chǎng)第三跑道投入使用，形成三跑道、三航站樓同時(shí)運(yùn)行復(fù)雜性格局，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面交通（含施工作業(yè)），包括航空器、車輛等，日趨繁忙，地面交通事故以及跑道入侵等時(shí)間概率增加。而重慶機(jī)場(chǎng)又缺少一個(gè)對(duì)機(jī)坪車輛和航空器實(shí)時(shí)監(jiān)管的可視化管理平臺(tái)，這不利于相關(guān)管理人員對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面活動(dòng)狀況的實(shí)時(shí)掌握、預(yù)警、統(tǒng)一調(diào)度。

【關(guān)鍵詞】場(chǎng)面監(jiān)視 跑道入侵 機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面活動(dòng)

1 江北機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視技術(shù)簡(jiǎn)介

目前，民航領(lǐng)域內(nèi)主要使用的場(chǎng)面監(jiān)視技術(shù)主要為：場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)、ADS-B、多點(diǎn)相關(guān)定位（MLAT）。

1.1 場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)

場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)是一種一次雷達(dá)，利用目標(biāo)對(duì)電磁波的反射、應(yīng)答或自身的輻射發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，主要用于監(jiān)視機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面上飛機(jī)及車輛。管制員可以從熒光屏上區(qū)分飛機(jī)和車輛，而且可以獲取航班號(hào)、機(jī)型、速度。是實(shí)現(xiàn)Ⅱ /Ⅲ 類精密進(jìn)近和現(xiàn)場(chǎng)指揮的重要配套設(shè)施之一，也是機(jī)場(chǎng)實(shí)施低能見度運(yùn)行的基本條件。

但是場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)存在以下幾個(gè)問題：

（1）場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)覆蓋能力不足，對(duì)關(guān)鍵區(qū)域存在覆蓋盲區(qū)，特別是停機(jī)坪和停機(jī)位，由于受航站樓建筑的影響，盲區(qū)非常明顯。受制于場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)，通過場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)本身難以解決；

（2）容易產(chǎn)生假目標(biāo)，且難以通過技術(shù)手段解決；

（3）造價(jià)較高、覆蓋距離及遮擋等條件的限制，無法在場(chǎng)面上形成有效的兩重甚至多重覆蓋，故難以形成全天候不間斷覆蓋，給場(chǎng)面管理帶來一定影響；

（4）僅提供給塔臺(tái)管制員使用，對(duì)地面其他交通沒有支持。

1.2 ADS-B

ADS-B技術(shù)是指以地-空/空-空數(shù)據(jù)鏈為通信手段、以導(dǎo)航系統(tǒng)及其他機(jī)載設(shè)備為數(shù)據(jù)源，采用機(jī)載電子設(shè)備自動(dòng)廣播航空器的呼號(hào)、位置、高度、速度等飛行狀態(tài)信息或者裝有同等功能的機(jī)載設(shè)備車輛，供管制指揮的技術(shù)。其他的航空器、包括裝有特殊記載裝置的車輛地面站都可以通過數(shù)據(jù)鏈接收此類數(shù)據(jù)，并應(yīng)用于多種用途。

1.3 多點(diǎn)相關(guān)定位

MLAT系統(tǒng)是利用航空器或者車輛發(fā)出的無線電信號(hào)，采用多基站+GPS測(cè)量定位的方法，通過計(jì)算同一信號(hào)到達(dá)多個(gè)接收站之間的時(shí)間差，完成對(duì)目標(biāo)當(dāng)前位置的計(jì)算，其實(shí)質(zhì)上是一種測(cè)量定位。

MLAT系統(tǒng)通過多個(gè)地面接收站的合理布局，可以消除機(jī)場(chǎng)附近的地物遮擋，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器和場(chǎng)面活動(dòng)的車輛進(jìn)行有效監(jiān)視。而采用差分GPS定位的MLAT，其監(jiān)視精度可達(dá)米級(jí)，刷新頻率塊，分布廣，冗余度好，是一種具有較好發(fā)展前景的低成本場(chǎng)面監(jiān)視手段，已在國際上多個(gè)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了使用。

2 重慶江北國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)必要性

鑒于重慶江北國際機(jī)場(chǎng)第三跑道、第三航站樓投入使用后，地面交通活動(dòng)（包括航空器、保障車輛等）更加繁忙。再加上重慶機(jī)場(chǎng)特有的跑道布局，如圖1所示使得機(jī)場(chǎng)機(jī)坪內(nèi)交通更加復(fù)雜。

其中第一跑道、第二跑道為相關(guān)平行儀表進(jìn)近；兩個(gè)跑道同時(shí)運(yùn)行時(shí)，一個(gè)跑道負(fù)責(zé)起飛，另外一個(gè)跑道負(fù)責(zé)著陸；

第三跑道與第二跑道（第一跑道）為獨(dú)立平行運(yùn)行跑道；同時(shí)運(yùn)行時(shí)，可以同時(shí)負(fù)責(zé)起飛或者降落。

第一跑道與第二跑道之間，通過C滑行道及其相關(guān)聯(lián)絡(luò)道連接；

第三跑道與第二跑道之間，通過D滑、E滑及其相關(guān)聯(lián)絡(luò)道連接。

同時(shí)，重慶機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)不是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可作為重慶機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)的補(bǔ)充，整合飛行器定位信息、航班信息、視頻監(jiān)控信息、車輛定位信息、資源使用信息等，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)面運(yùn)行狀態(tài)展示、數(shù)據(jù)分析及報(bào)警，各單位使用“一張圖”共同構(gòu)建統(tǒng)一機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面活動(dòng)與調(diào)度系統(tǒng)，從而全面提升重慶機(jī)場(chǎng)飛行場(chǎng)區(qū)的安全管理水平。

2.2 場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)可行性

2.2.1 背景分析

目前，重慶江北國際機(jī)場(chǎng)與民航二所合作，建設(shè)有重慶機(jī)場(chǎng)多點(diǎn)定位系統(tǒng)（1期）。該系統(tǒng)主要通過一定的算法，在重慶機(jī)場(chǎng)布置29個(gè)GPS定位點(diǎn)，用于監(jiān)控進(jìn)近、跑道、脫離跑道、停機(jī)位上飛機(jī)姿態(tài)，并進(jìn)行掛牌處理，如圖2所示。

該系統(tǒng)使用的是單GPS定位，對(duì)跑道、滑行道、快速聯(lián)絡(luò)道、機(jī)坪上飛機(jī)定位精度為：

——地面 95%目標(biāo)精度≤7m，99%目標(biāo)精度≤12m；

——距跑道<4.6km，95%目標(biāo)精度<20m；

——4.6km<目標(biāo)<10km，95%目標(biāo)精度<40m。

完全滿足《MHT 4037-2013多點(diǎn)定位系統(tǒng)通用技術(shù)要求》。

而車輛定位同樣是利用GPS定位進(jìn)行處理，這樣就可以將車輛定位信息接入到已建設(shè)的多點(diǎn)定位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，這樣就可以建立一套完整的覆蓋車輛和航空器的定位信息。

因此，在建設(shè)背景上建設(shè)多點(diǎn)定位系統(tǒng)是可行的。

2.2.2 技術(shù)方面

已建設(shè)有的多點(diǎn)定位系統(tǒng)滿足航空器定位精度要求。而車輛提及小，數(shù)量旁多，存在交叉覆蓋問題，對(duì)定位精度要求高，因此可以提高車載GPS定位精度。

而考慮投資效益，提高監(jiān)視精度，重慶機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)可以引進(jìn)GIS+差分GPS定位，對(duì)接近跑滑區(qū)域的車輛安裝高精度GPS車載終端（定位精度<1 米），對(duì)不接近跑滑區(qū)域的車輛安裝低精度GPS車載終端（定位精度<5米）。

（1）高精度GPS系統(tǒng)。為提高GPS定位精度，系統(tǒng)采用差分GPS技術(shù)，即建設(shè)差分基站，差分基站和車載終端上的GPS接收單元同時(shí)接收GPS衛(wèi)星的定位信號(hào)，差分基站將接收到的定位信號(hào)與該基站的已知位置進(jìn)行比較，獲取GPS定位數(shù)據(jù)的校正值，進(jìn)而修正車載、航空器終端接收的定位信號(hào)。

高精度車載分系統(tǒng)中的GPS接收機(jī)接收GPS差分改正數(shù)據(jù)和GPS衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，得到所在特種車輛的精確位置，通過二維GIS方式顯示當(dāng)前車輛位置、速度、方向等信息。同時(shí)，移動(dòng)站還將定位數(shù)據(jù)打包，通過無線傳輸系統(tǒng)傳送到監(jiān)控調(diào)度客戶端系統(tǒng)，是車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的直接數(shù)據(jù)源。endprint

（2）差分基準(zhǔn)站分系統(tǒng)。差分基準(zhǔn)站分系統(tǒng)采用GPS接收機(jī)雙機(jī)熱備的策略，避免因GPS基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)的故障，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)場(chǎng)內(nèi)所有特種車輛車載GPS精度的降低的事故的發(fā)生，以保證整個(gè)站坪車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的正常工作，提高系統(tǒng)的可靠性。

基準(zhǔn)站GPS雙機(jī)熱備的實(shí)現(xiàn)依賴基準(zhǔn)站雙機(jī)熱備軟件，需要在調(diào)度監(jiān)控中心的服務(wù)器上部署基準(zhǔn)站雙機(jī)熱備軟件，其主要功能：接收基準(zhǔn)接收機(jī)的狀態(tài)信息、時(shí)間信息、差分改正信息；接收機(jī)狀態(tài)判斷和基準(zhǔn)接收機(jī)切換；時(shí)間同步信息和差分信息播發(fā)；差分基準(zhǔn)站狀態(tài)報(bào)告。

差分基準(zhǔn)站分系統(tǒng)主要硬件設(shè)備包括GPS接收機(jī)、GPS天線、避雷器、差分基準(zhǔn)站服務(wù)器等。

（3）高精度車載終端。高精度車載終端具有能夠接收基準(zhǔn)站播發(fā)的差分信號(hào)，通過差分解算后提高車輛的定位精度，該車載終端差分后定位精度小于1米。

（4）低精度GPS系統(tǒng)。低精度GPS車載終端直接接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，通過解算獲得車輛的位置信息，定位精度小于5米。

（5）服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。重慶機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行于重慶機(jī)場(chǎng)內(nèi)部局域網(wǎng)環(huán)境中，系統(tǒng)運(yùn)行初期可配置兩個(gè)服務(wù)器，后續(xù)跟進(jìn)應(yīng)用發(fā)展需要，可逐步增加雙機(jī)熱備等服務(wù)器。

（6）相關(guān)信息技術(shù)應(yīng)用：GNSS定位技術(shù)；GIS技術(shù)；大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。

因此，從技術(shù)方面來講，建設(shè)有覆蓋車輛和航空器綜合定位的重慶機(jī)場(chǎng)多點(diǎn)定位系統(tǒng)也是可行。

2.3 重慶機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)場(chǎng)內(nèi)部所有車輛、航空器當(dāng)前位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使塔臺(tái)管制人員、值班人員、調(diào)度人員能一目了然看到場(chǎng)內(nèi)所有車輛的實(shí)時(shí)現(xiàn)狀。

（2）機(jī)場(chǎng)內(nèi)部車輛在不同區(qū)域按照安全管理要求有一定的速度限制值，通過系統(tǒng)可設(shè)置不同車輛在不同區(qū)域內(nèi)的超速限制值，系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行位置和速度進(jìn)行超速報(bào)警，以聲音和文字多種形式及時(shí)提醒值班人員和司機(jī)，進(jìn)行減速慢行，從而保證場(chǎng)區(qū)交通的安全。

（3）為了保障機(jī)場(chǎng)安全，機(jī)場(chǎng)內(nèi)部不同類型車輛或者航空器在某些特定區(qū)域，如跑道、升降帶等重點(diǎn)區(qū)域，是有運(yùn)行限制的，系統(tǒng)可設(shè)置車輛、航空器駛?cè)虢麉^(qū)或駛出某些區(qū)域進(jìn)行報(bào)警，同樣以聲音和文字多種形式及時(shí)提醒值班人員和司機(jī)或者飛行員，以免發(fā)生意外事故。尤其是冬季大霧天氣。

（4）利用系統(tǒng)，可對(duì)超速或越界等違規(guī)車輛以及駕駛?cè)藛T進(jìn)行扣分處理，通過處罰等管理制度來提高機(jī)場(chǎng)安全管理水平。

（5）通過系統(tǒng)可追溯任何車輛任意時(shí)間段內(nèi)的行駛軌跡，輔助進(jìn)行車輛與航空器、航空器與航空器之間刮蹭等安全事故分析，同時(shí)可警示車輛駕駛?cè)藛T按照規(guī)范要求進(jìn)行作業(yè)。

3 重慶江北國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)問題分析及解決辦法

構(gòu)建重慶江北國際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)問題。

3.1 車輛與航空器數(shù)據(jù)融合

機(jī)坪內(nèi)運(yùn)行保障車輛有成百上千輛，以及機(jī)坪內(nèi)運(yùn)行的一百多架航空器，如何將他們的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合就成為一種必要要面對(duì)和解決的難題。

針對(duì)此問題，有兩種解決方法。一是針對(duì)車輛定位，單獨(dú)建立一套GPS車載定位系統(tǒng)，然后將車輛定位處理后的數(shù)據(jù)信息與已建設(shè)有的航空器多點(diǎn)定位系統(tǒng)進(jìn)行融合。這種融合，成本高但是定位精度準(zhǔn)，便于維護(hù)和信息處理。二是直接利用現(xiàn)有的多點(diǎn)定位系統(tǒng)，在需要的車輛上安裝配套的GPS車載定位系統(tǒng)，直接接入到多點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行定位。這種定位方法成本小，但是定位精度不高。

3.2 車輛與航空器掛牌管理

如何在多個(gè)運(yùn)行車輛和航空器中快速讀取監(jiān)控中的車輛以及航空器信息，是需要解決的第二個(gè)問題，主要體現(xiàn)在如何掛牌以及如何監(jiān)控。

航空器掛牌信息可以根據(jù)二次雷達(dá)信息進(jìn)行實(shí)際航班號(hào)掛牌，而車輛掛牌涉及到不同單位運(yùn)行保障車輛，因此可以區(qū)別掛牌。重慶機(jī)場(chǎng)涉及到的主要運(yùn)行保障車輛分布圖如圖3。

因此，對(duì)車輛定位前，可以按照表1方式進(jìn)行編碼。

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作者單位

重慶機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司 重慶市 400000endprint