關(guān)于白云機(jī)場場監(jiān)系統(tǒng)覆蓋效果研究

陳健明 呂超 王明甲

摘要：場面監(jiān)視雷達(dá)自動化系統(tǒng)已成為機(jī)場區(qū)域航空管制不可或缺的重要系統(tǒng)設(shè)備，廣州白云國際機(jī)場的擴(kuò)容工程實施后，對場面監(jiān)視雷達(dá)自動化系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域提出了更高的要求，本文針對該需求，進(jìn)行了相應(yīng)分析，提出了解決實際問題的一些設(shè)想。

關(guān)鍵詞：場面監(jiān)視雷達(dá)自動化系統(tǒng)；覆蓋區(qū)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0014-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

場面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)已成為機(jī)場區(qū)域航空管制不可或缺的重要系統(tǒng)設(shè)備，廣州白云國際機(jī)場第三跑道擴(kuò)容工程中對使用的場面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了升級，本文通過對升級后的場面監(jiān)視系統(tǒng)的覆蓋區(qū)進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)系統(tǒng)覆蓋的設(shè)想。

1新場監(jiān)系統(tǒng)雙雷達(dá)頭覆蓋情況

廣州白云國際機(jī)場，現(xiàn)塔臺管制所使用的場面監(jiān)視系統(tǒng)是INDRA公司生產(chǎn)的NOVA9000場面運(yùn)動引導(dǎo)和控制系統(tǒng)（以下簡稱新場監(jiān)系統(tǒng)）。該系統(tǒng)搭配了雙雷達(dá)頭對機(jī)場場面實施監(jiān)視覆蓋，一臺為安裝于航管塔臺塔頂?shù)腡ERMA一次雷達(dá)，另一臺為機(jī)場第三條跑道啟用工程中新配置的INDRA一次雷達(dá)。

TERMA雷達(dá)頭的覆蓋范圍可達(dá)4公里，其覆蓋面可以達(dá)到整個機(jī)場區(qū)域，包括新建的第三條跑道及相關(guān)滑行道區(qū)域。

INDRA雷達(dá)頭安裝位置位于機(jī)場東區(qū)三跑道外側(cè)二號塔臺塔頂，覆蓋范圍設(shè)置在3公里，主要覆蓋了現(xiàn)機(jī)場范圍的東部區(qū)域，包括東停機(jī)坪以及在三跑道在內(nèi)的兩條窄距跑道及其相關(guān)滑行道區(qū)域。

現(xiàn)新場監(jiān)系統(tǒng)的探測信號來源主要是由TERMA和年INDRA兩部雷達(dá)頭提供，而系統(tǒng)對兩路雷達(dá)信號所采用的融合方式為疊加處理方式，如圖1所示，機(jī)場西邊區(qū)域主要由TERMA雷達(dá)頭進(jìn)行探測覆蓋，而機(jī)場東邊區(qū)域，則是雙雷達(dá)覆蓋探測。

2 雙雷達(dá)頭覆蓋對管制運(yùn)行影響分析

民航業(yè)的高速發(fā)展，尤其廣州機(jī)場每日龐大的進(jìn)出港航班量，及其場面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，和多變的天氣環(huán)境，管制工作越來越依賴場面監(jiān)視系統(tǒng)，成為重要的管制工具。

現(xiàn)兩部雷達(dá)同時運(yùn)作，為新場監(jiān)系統(tǒng)提供探測信號，有以下幾種情況考慮：

2.1 TERMA雷達(dá)故障或停機(jī)維護(hù)

TERMA雷達(dá)若發(fā)生故障或停機(jī)維護(hù)停止提供服務(wù)時，INDRA雷達(dá)可以提供機(jī)場東半?yún)^(qū)域覆蓋探測，因此，管制工作可合并至東半?yún)^(qū)工作。西跑道停止使用，目視條件允許的，可以通過目視指揮，但西半?yún)^(qū)新場監(jiān)系統(tǒng)因無雷達(dá)信號，無法提供航班計劃相關(guān)工作，F(xiàn)TM假目標(biāo)抑制功能失效。

2.2 INDRA雷達(dá)故障或停機(jī)維護(hù)

INDRA雷達(dá)若發(fā)生故障或停機(jī)維護(hù)停止提供服務(wù)時，由于TERMA雷達(dá)提供全場覆蓋，因此，新場監(jiān)系統(tǒng)仍可提供正常服務(wù)，管制工作不需要做出調(diào)整，F(xiàn)TM假目標(biāo)抑制功能失效。

2.3 兩部雷達(dá)故障或停機(jī)維護(hù)

兩部雷達(dá)同時故障或停止工作時，由于沒有場面監(jiān)視信號，新場監(jiān)系統(tǒng)監(jiān)視功能失效，管制需轉(zhuǎn)目視指揮工作。

通過以上情況分析可知，現(xiàn)新場監(jiān)系統(tǒng)在單部雷達(dá)失效時，系統(tǒng)仍能為管制提供監(jiān)視服務(wù)。正常情況下，兩部雷達(dá)同時失效的可能性較低，但為了把這種可能性降到最低，以及適應(yīng)未來西區(qū)新增第四條跑道的需要，增加第三路雷達(dá)作為新場監(jiān)系統(tǒng)的探測源，還是很有必要的。

第三路雷達(dá)的增設(shè)位置，可考慮在西跑道外，需覆蓋機(jī)場西邊停機(jī)坪及跑道區(qū)域，配合INDRA雷達(dá)的覆蓋區(qū)域，可以實現(xiàn)全場的覆蓋，這樣，若發(fā)生TERMA雷達(dá)停止提供服務(wù)時，新場監(jiān)系統(tǒng)仍能獲得全場監(jiān)視數(shù)據(jù)。

3 新場監(jiān)系統(tǒng)場盲區(qū)問題

因新場監(jiān)系統(tǒng)所搭配的雷達(dá)屬一次雷達(dá)，探測方式為主動探測，且是視距范圍內(nèi)的，因此，影響雷達(dá)探測覆蓋范圍的因素除雷達(dá)自身性能外，場面的基建設(shè)施，包括雷達(dá)塔塔高也會對雷達(dá)的覆蓋產(chǎn)生影響。

目前，TERMA雷達(dá)位于航管塔臺塔頂，地理位置在機(jī)場范圍屬最高點(diǎn)，所在位置對機(jī)場整場覆蓋較好，南航站樓在用停機(jī)位基本都能覆蓋到，只有在指廊的背面存在一定盲區(qū)，但能看到飛機(jī)的尾翼。而北航站樓，其建筑高度相比南航站樓有所提高，造成的盲區(qū)相對較大，指廊背面基本被遮擋，該位置所停靠飛機(jī)也被遮擋。北航站樓主體背面也有大量停機(jī)位，而北航站樓的高度比指廊高度更高，所以該部分區(qū)域也是TERMA雷達(dá)的盲區(qū)，如圖2所示：

INDRA雷達(dá)位于三跑道外新建塔臺，在機(jī)場東部范圍屬最高點(diǎn)，但高度與航站樓相當(dāng)，雖然INDRA雷達(dá)性能上可以覆蓋更大的區(qū)域，但航站樓的阻擋，使得INDRA雷達(dá)無法覆蓋機(jī)場西部區(qū)域，在東區(qū)停機(jī)坪位置，INDRA雷達(dá)可以彌補(bǔ)部分TERMA的盲區(qū)。同時在指廊的位置，也會存在INDRA雷達(dá)的探測盲區(qū)。

兩部雷達(dá)實際運(yùn)行的探測效果，在三跑道和北區(qū)新增停機(jī)位啟用前，技術(shù)保障部門分別通過車輛跑場進(jìn)行了測試。主要測試對象為INDRA雷達(dá)的覆蓋效果，在部分駐車點(diǎn)，通過切換雷達(dá)信號源來檢測TERMA雷達(dá)覆蓋準(zhǔn)確性，對于機(jī)場西邊區(qū)域及南北聯(lián)絡(luò)道，主要以TERMA雷達(dá)覆蓋為主，測試結(jié)果顯示，機(jī)場跑道及相關(guān)滑行道區(qū)域覆蓋效果較好，而進(jìn)入停機(jī)位區(qū)域覆蓋效果變差，正如上文描述的，存在盲區(qū)。

圖3可見，跑場車輛在進(jìn)入停機(jī)坪區(qū)域后，由于航站樓遮擋，跟蹤軌跡基本丟失，雖然對比飛機(jī)的雷達(dá)回波，飛機(jī)進(jìn)入該區(qū)域后，由于體積較大，仍能被雷達(dá)探測到，但效果也是不理想。因為空管管制的工作主要集中在滑行道和跑道，進(jìn)港航班在指引到進(jìn)停機(jī)位區(qū)域前已移交給機(jī)場地面工作人員引導(dǎo)，而出港航班在推出后滑行到指定位置，管制開始進(jìn)行監(jiān)視指揮，所以上述的盲區(qū)不會對管制工作造成過大影響，但相比于滑行道和跑道的使用規(guī)范，停機(jī)位區(qū)域大量的工作人員、服務(wù)車輛等因素造成該部分場面運(yùn)行更加的復(fù)雜，同樣需要改善監(jiān)視手段來保障安全運(yùn)行。

前文分析提到的增加雷達(dá)源來解決覆蓋區(qū)的方法，并不能有效解決雷達(dá)盲區(qū)問題，雖然可以通過選擇合適的雷達(dá)安裝位置來減少盲區(qū)，但真正意義上消除盲區(qū)，必須通過引接新監(jiān)視技術(shù)作為輔助探測手段。同時，一次雷達(dá)技術(shù)上的特點(diǎn)，還不能實現(xiàn)航班與計劃的自動相關(guān)，對于場面服務(wù)車輛也不能提供有效交互式監(jiān)控，因此，也只有通過新監(jiān)視技術(shù)的輔助才能使得新場監(jiān)系統(tǒng)運(yùn)行更加靈活和安全。

目前，多點(diǎn)定位技術(shù)是比較成熟，適合作為新場監(jiān)系統(tǒng)輔助監(jiān)視信號的探測技術(shù)。多點(diǎn)定位系統(tǒng)是為了填補(bǔ)機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)因各種障礙物遮擋而產(chǎn)生的盲區(qū)，通過在機(jī)場場區(qū)布置探測傳感器基站，依靠裝有二次應(yīng)答機(jī)設(shè)備的飛機(jī)、車輛發(fā)出1090MHz A/C模式或者S模式信號進(jìn)行定位，達(dá)到監(jiān)視地面飛行器或車輛的目的。根據(jù)多點(diǎn)定位技術(shù)的工作機(jī)理，多點(diǎn)定位系統(tǒng)至少需要3個基站同時接收到目標(biāo)信號，才能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)的二維坐標(biāo)定位，而要實現(xiàn)三維坐標(biāo)定位則至少需要4個地面站的接收信號，同時接收信號的地面站越多， 定位精度就越高，所以，在基站設(shè)置上要考慮覆蓋區(qū)域的幾何精度稀釋因子GDOP影響，通過增加站點(diǎn)或者改變區(qū)域的站點(diǎn)布局來提高定位精度，盡量使機(jī)場范圍內(nèi)場面監(jiān)視雷達(dá)覆蓋不到的區(qū)域能被多點(diǎn)定位系統(tǒng)所完全探測監(jiān)視到，從而解決場面監(jiān)視的盲區(qū)問題。

4 總結(jié)

隨著今后廣州機(jī)場航班流量的繼續(xù)增長，基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)容建設(shè)的不斷深入，機(jī)場場面運(yùn)行將面臨更繁忙、更復(fù)雜的交通情況，這對目前白云塔臺的場面監(jiān)視系統(tǒng)提出了更高的要求，而根據(jù)當(dāng)前場面監(jiān)視系統(tǒng)的實際使用條件，在機(jī)場西跑道外側(cè)增加場面監(jiān)視雷達(dá)、在跑滑區(qū)和機(jī)坪范圍內(nèi)建立多點(diǎn)定位系統(tǒng)，是將來改善場面監(jiān)視系統(tǒng)覆蓋的有力手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂小平.A―SMGCS技術(shù)和應(yīng)用介紹[J].空中交通管理，2006（8）：7-15.

【通聯(lián)編輯：光文玲】