多點定位技術(shù)在地面管制指揮中的應(yīng)用

王光林

摘 要：機場地面管制工作對于飛機場面管理與空中交通服務(wù)而言具有重要作用，因而在開展地面管制時必須保證管制的條理性與準(zhǔn)確性，而多點定位技術(shù)在其中可以起到非常好的效果。本文首先探討了多點定位技術(shù)原理與算法，進而就地面管制中多點定位技術(shù)的有效應(yīng)用加以探討。

關(guān)鍵詞：多點定位技術(shù)；地面管制指揮；場面監(jiān)控

中圖分類號：TN95 文獻標(biāo)志碼：A

0 前言

地面管制是空中交通管制系統(tǒng)的組成部分，其主要目標(biāo)是通過健全的管理機制與管理技術(shù)，通過現(xiàn)代化的管制設(shè)備，保障飛機滑行與飛行安全有序，而在這個過程中，傳統(tǒng)地面管制工作中應(yīng)用的場監(jiān)雷達等技術(shù)逐漸暴露出一定的缺陷，多點定位技術(shù)則憑借其及時性與有效性而得到愈發(fā)廣泛的認(rèn)同與應(yīng)用。

1 多點定位技術(shù)原理與算法

多點定位技術(shù)利用目標(biāo)信號發(fā)射設(shè)備與三、四個地面接收機之間進行的信號發(fā)射的時間來實現(xiàn)目標(biāo)的有效定位。在數(shù)學(xué)概念上，目標(biāo)信號與不同地面接收機之間存在的信號接收時差會以雙曲線（面）的形式存在，可以確定飛機的具體位置，如果其呈現(xiàn)的形式為雙曲面，是一種三維立體空間，則需要3個地面接收站節(jié)后相應(yīng)信號，通過對雙曲線交點進行計算就可以確定飛機的具體位置了。在三維空間下，飛機信號至少會被4個地面接收站所接收，在接收到相應(yīng)的信號之后，雙曲面的交叉點就是飛機等移動目標(biāo)的空間位置。

如果全部地面信號接收基站可以接收全部飛機信號，則通過計算基站與不同信號接收機之間的時間差，確定雙曲面，并且在中央處理器的計算之下，確定雙曲面交點，即可有效確定目標(biāo)的具體位置。隨著時代的發(fā)展，在多點定位技術(shù)的應(yīng)用過程中，對目標(biāo)具體位置進行定位的算法發(fā)比較多，其中的大多數(shù)算法是以信號傳遞與接收的時間差為基礎(chǔ)的。通過時間差來對目標(biāo)的具體位置進行預(yù)估，這個過程就是一個雙曲線（面）求解的過程，常用的求解算法為Chan氏算法與Taylor算法。

多點定位技術(shù)對信號傳遞的時間差加以確定與計算，從而對目標(biāo)的具體位置加以確定，在技術(shù)應(yīng)用的過程中，如何通過信號傳遞時間差的測量與計算非線性定位方程來實現(xiàn)對飛機場場面中的移動目標(biāo)定位成為技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵性因素。也正因如此，國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者分別就移動目標(biāo)定位算法進行研究與求解，比如Chan氏算法、Fang算法與Taylor算法等等，其中，Taylor算法具備了較高的精度與有效性，可以采用Taylor算法與遺傳蟻群算法相結(jié)合的方式，進一步提高對移動目標(biāo)定位的精準(zhǔn)性。

2 多點定位技術(shù)在地面管制指揮中的應(yīng)用

2.1 車輛管理

不同于發(fā)達國家，在我國，民航跑道由于各種因素的影響有可能出現(xiàn)侵入事件，而這種問題產(chǎn)生的主要是由于對于飛行區(qū)未能進行有效管理，人員與車輛未經(jīng)許可擅自進出，就會影響飛機跑道的正常運行。如果該機場為軍民合用機場，則這種情況的產(chǎn)生會導(dǎo)致機場的不協(xié)調(diào)運行等問題。現(xiàn)階段，許多機場會采用一次場監(jiān)雷達，在雷達運行過程中發(fā)現(xiàn)，車輛進出飛機跑道時，更加容易被跑道內(nèi)的物體所遮擋，車輛與雷達之間的回波較弱，并且一次場監(jiān)雷達并不利于車輛的識別與發(fā)現(xiàn)。這種情況下，可以采用多點定位技術(shù)來更好地發(fā)現(xiàn)并識別車輛。除此之外，還可以通過在車輛內(nèi)部增加應(yīng)答設(shè)備的方式來確保進出車輛能夠被技術(shù)發(fā)現(xiàn)并識別，進一步提升車輛識別率。

2.2 管制員交接班

多點定位技術(shù)在應(yīng)用的過程中，可以更好地幫助地面管制員有效明確實際情況，建立其情景意識，在惡劣天氣的情況下更好地了解地面情況，并根據(jù)實際需要進行管制員交接班的調(diào)整，可以通過縮短交接班時間的方式來提高地面管制的有效性。同時，多點定位技術(shù)的應(yīng)用可以減少由于交界不清而導(dǎo)致的違反相關(guān)規(guī)定的問題，進一步保障地面管制員交接班的合理性。

2.3 告警功能

多點定位技術(shù)的應(yīng)用可以覆蓋較為廣闊的范圍，基站覆蓋的范圍越大、點位越多則精度越高，多點定位技術(shù)的刷新率可以調(diào)節(jié)，因此在實際的地面管制中極為有效。飛機機場的地面跑道入口位置的管制較為敏感與混亂，在地面管制的過程中，采用多點定位技術(shù)時，可以進一步增加基站的設(shè)置力度與數(shù)量，并進一步提升多點定位技術(shù)的掃描頻率，對跑道外等待點進行高精度檢測，檢測跑道外等待點的待離港航班、通過跑道的航班、待檢查跑道中車輛情況等方面具有較大的優(yōu)勢，并且根據(jù)實際情況與實際需要，及時而精準(zhǔn)地就跑道侵入情況提出告警。以多點定位技術(shù)為支撐，還可以對飛機等航空器的立體點位加以測量和確定，如果飛機等航空器進近狀態(tài)不合理、多錯跑道等問題，可以通過三維參數(shù)確定等方式更好地對這種不正常情況加以告警。

2.4 機場場面監(jiān)控

飛機場面監(jiān)控是提高飛機地面管理與場面協(xié)調(diào)的重要措施，近年來，我國航空事業(yè)不斷發(fā)展，民用航空設(shè)備的數(shù)量與質(zhì)量都不斷提升，在場面活動過程中，常常發(fā)生飛機與車輛之間相互碰撞的事故，也因此而給場面監(jiān)控帶來了一定的困難與壓力?，F(xiàn)階段，許多大型機場或中型機場會采用機場場面監(jiān)控雷達、廣播式自動相關(guān)監(jiān)控與多點定位技術(shù)相結(jié)合的方式，對飛機與車輛在場面活動中的實際情況進行實時監(jiān)控，但小型機場當(dāng)中，場面監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用水平較低，場面監(jiān)控與管理水平也有待提高。為此，許多小型機場在進行機場配套建設(shè)的時候，也愈發(fā)傾向于選擇多點定位技術(shù)進行場面監(jiān)控。

多點定位技術(shù)是一種新興技術(shù)，定位的精準(zhǔn)性較高，并且能夠與廣播式自動相關(guān)監(jiān)控技術(shù)兼容使用，且其技術(shù)的應(yīng)用成本與維護成本較低，總成本還不到機場場面監(jiān)控雷達的三成，正是因為其技術(shù)應(yīng)用的有效性與經(jīng)濟效益而愈發(fā)廣泛地應(yīng)用于各種類型與規(guī)模的機場場面管理當(dāng)中。

在場面監(jiān)控的過程中，對于多點定位技術(shù)的應(yīng)用需要合理設(shè)計多點定位系統(tǒng)的布站方案。常見的多點定位技術(shù)布站類型包括4種，即倒三角形布站、平行四邊形布站、菱形布站與星形布站。以浦東機場的多點定位系統(tǒng)布站為例，由于浦東機場是我國華東地區(qū)的第一大國際機場，也是我國的門戶機場，因此浦東機場場面活動內(nèi)容較多，機場活動區(qū)具有較大的方向性。同時，由于浦東機場航站樓遮擋了停機坪，在很大程度上容易造成場面監(jiān)控的盲區(qū)，為此就需要更加科學(xué)合理的場面建設(shè)系統(tǒng)來確保場面監(jiān)控的有效性。在對浦東機場進行多點定位技術(shù)的布站方案設(shè)計時，可以通過倒三角形布站方案與星形布站方案相結(jié)合的方式，在方向性較強的位置布置倒三角形，在目標(biāo)方向明確的條件下，可以實現(xiàn)對移動目標(biāo)的有效監(jiān)控；在停機坪等位置采用星形布站，在避免監(jiān)控盲區(qū)產(chǎn)生的同時，保證監(jiān)控精度不受影響。另外，為了保證監(jiān)控布站的有效性與靈活性，可以減少布站點位的數(shù)量，減少成本的投入，進一步凸顯不同位置之間結(jié)合體的監(jiān)控靈活性。例如，在跑道與滑行道之間相結(jié)合的位置，如果針對跑道布設(shè)倒三角形布站結(jié)構(gòu)，在完成4個點位的布設(shè)之后，可以在滑行道上增設(shè)一兩個監(jiān)控點位，則構(gòu)成了星形布站結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)對滑行道與跑道的有效監(jiān)控。

結(jié)語

在機場地面管制工作中，多點定位技術(shù)主要可以應(yīng)用于車輛管理、管制員交接班管理、非正常情況告警與場面監(jiān)控中。其中，場面監(jiān)控是這一技術(shù)的主要應(yīng)用方向。在運用該技術(shù)進行場面監(jiān)控時，需要合理進行場面點位的布站方案設(shè)計，以避免監(jiān)控忙點的出現(xiàn)，提高場面監(jiān)控的有效性。

參考文獻

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