遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)體系研究及實(shí)現(xiàn)

張穩(wěn) 郭政

摘要：遠(yuǎn)程塔臺(tái)系統(tǒng)是解決中小機(jī)場(chǎng)管制員難留住、難培養(yǎng)、成本高的一個(gè)解決方案，本文對(duì)遠(yuǎn)程塔臺(tái)的技術(shù)體系進(jìn)行了整體的研究和探討，提出了一套完整的遠(yuǎn)程塔臺(tái)管制指揮的解決方案。同時(shí)進(jìn)行了遠(yuǎn)程塔臺(tái)與傳統(tǒng)塔臺(tái)相比的利弊分析。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程塔臺(tái);地面;管制;監(jiān)控

1、前言

遠(yuǎn)程塔臺(tái)系統(tǒng)主要面向無(wú)人值守狀態(tài)下的機(jī)場(chǎng)和臨時(shí)起降點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和管制任務(wù)。它基于網(wǎng)絡(luò)化圖像、語(yǔ)音以及數(shù)據(jù)傳輸，完成遠(yuǎn)程的場(chǎng)面監(jiān)視、飛行語(yǔ)音指揮、起降點(diǎn)設(shè)備使用控制。遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)為偏遠(yuǎn)地區(qū)、客貨吞吐量較少的小型機(jī)場(chǎng)提供遠(yuǎn)程管制服務(wù)。通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方管制室來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的遠(yuǎn)程指揮。在管制員實(shí)施管制服務(wù)的整個(gè)過(guò)程中，管制員可以像在傳統(tǒng)塔臺(tái)指揮飛機(jī)一樣來(lái)實(shí)施管制服務(wù)。遠(yuǎn)程塔臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于高效和成本低廉，提供與傳統(tǒng)塔臺(tái)一樣的服務(wù)，但是不需要安排大量的管制員在現(xiàn)場(chǎng)，在機(jī)場(chǎng)不需要建設(shè)新的塔臺(tái)。遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)目前在瑞典、德國(guó)、澳洲、美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家開展使用。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)可以將多個(gè)塔臺(tái)所承擔(dān)的塔臺(tái)管制任務(wù)集中在一個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心內(nèi)運(yùn)行，采用遠(yuǎn)程高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、氣象傳感器、音視頻接入和其他相關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)采集機(jī)場(chǎng)和交通運(yùn)行信息，能夠?qū)⑺苤茩C(jī)場(chǎng)場(chǎng)面、氣象、交通等實(shí)時(shí)（信息傳遞時(shí)間的延誤是毫秒來(lái)計(jì)算的）情況投影在遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心的環(huán)繞液晶屏幕上，從而使得一個(gè)塔臺(tái)管制中心即可監(jiān)控并引導(dǎo)指揮一個(gè)乃至多個(gè)機(jī)場(chǎng)，進(jìn)而可以為機(jī)場(chǎng)提供包括進(jìn)近引導(dǎo)、場(chǎng)面監(jiān)視、簽派許可等全面的機(jī)場(chǎng)空中交通管制服務(wù)。遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心可以容納一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)席位，可以為一個(gè)或多個(gè)機(jī)場(chǎng)提供遠(yuǎn)程空中交通服務(wù)：在單模式運(yùn)行的場(chǎng)景下，一個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)席位中的管制員在同一時(shí)間只管理一個(gè)機(jī)場(chǎng);在多模式的場(chǎng)景下，一個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)中的管制員可以管理兩個(gè)或以上機(jī)場(chǎng)（遠(yuǎn)端機(jī)場(chǎng)航班起降不在同一時(shí)間段）。為繁忙機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)應(yīng)急管制與支線機(jī)場(chǎng)無(wú)人值守塔臺(tái)管制提供綜合解決方案。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)包括視覺(jué)顯示和拼接、智能視頻應(yīng)用、與空管和機(jī)場(chǎng)等系統(tǒng)的整合集成、人工智能等要素，是建立在高分辨率攝像機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳回到大型機(jī)場(chǎng)的塔臺(tái)中心，管制員通過(guò)觀看視頻中機(jī)場(chǎng)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)畫面，間接掌控機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。根據(jù)機(jī)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況，他們操縱遠(yuǎn)程機(jī)場(chǎng)的傳感器、燈光、告警和其他塔臺(tái)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了在不需要建設(shè)塔臺(tái)，不必安排工作人員情況下，就可以為偏遠(yuǎn)機(jī)場(chǎng)提供全面的空中交通管制服務(wù)。遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)基于一個(gè)統(tǒng)一的異地遠(yuǎn)程塔臺(tái)管制中心，將多個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)所承擔(dān)的塔臺(tái)管制任務(wù)集中在一個(gè)遠(yuǎn)程塔體中心內(nèi)運(yùn)行，它采用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、氣象傳感器、音視頻接入和其他相關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)采集遠(yuǎn)程塔臺(tái)信息，將所管制機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面、氣象等實(shí)時(shí)情況投影在遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心的環(huán)繞液晶屏幕上，從而使得一個(gè)塔臺(tái)管制中心即可監(jiān)控并引導(dǎo)指揮多個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)，進(jìn)而可以為機(jī)場(chǎng)提供包括進(jìn)近引導(dǎo)、場(chǎng)面監(jiān)視、簽派許可等全面的機(jī)場(chǎng)空中交通管制服務(wù)，由于不需要新建或少建塔臺(tái)等機(jī)場(chǎng)空管工程，因此具有明顯得低成本和便捷性，不必安排工作人員，遠(yuǎn)程塔臺(tái)適合那些無(wú)人值守時(shí)間有限和流量較小的機(jī)場(chǎng)，也可作為樞紐機(jī)場(chǎng)的應(yīng)急備份設(shè)備。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)管制員無(wú)法直接目視觀察他們的責(zé)任區(qū)域，因此將機(jī)場(chǎng)信息合理的提取出來(lái)作為遠(yuǎn)程塔臺(tái)空中交通服務(wù)的要素，保證遠(yuǎn)程塔臺(tái)和機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)具有相同的安全水平，提供同等于機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)的管制服務(wù)。

同時(shí)遠(yuǎn)程塔臺(tái)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的塔臺(tái)管制方式具有很大的優(yōu)越性。該系統(tǒng)能夠?yàn)楣苤茊T提供連續(xù)、直觀的實(shí)時(shí)影像;有效避免工作人員的視覺(jué)盲區(qū);能夠?qū)鬏敾貋?lái)的視頻信息進(jìn)行保存和回放;能夠在低能見度條件下，通過(guò)影像增強(qiáng)技術(shù)增強(qiáng)相關(guān)影像的清晰度。管制員通過(guò)傳輸回來(lái)的視頻信息來(lái)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面進(jìn)行遙控指揮。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)系統(tǒng)可用的解決方案并不是基于一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，而是由許多基礎(chǔ)的功能模塊組成，這些模塊可以通過(guò)添加額外的功能來(lái)增強(qiáng)，目的是提高管制員的情景感知和沖突檢測(cè)能力。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心的設(shè)施包括：管制席位、空管（通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象、航行情報(bào)）系統(tǒng)和顯示大屏幕。在條件成熟時(shí)，根據(jù)機(jī)場(chǎng)空中交通流量，一個(gè)遠(yuǎn)程塔臺(tái)中心可以同時(shí)服務(wù)于多個(gè)遠(yuǎn)端機(jī)場(chǎng)。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)須具備常規(guī)機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)的全部功能，包括：目視視野和望遠(yuǎn)鏡，氣象信息，導(dǎo)航輔助信息，空中/地面、地面/地面語(yǔ)音通信，記錄儀，飛行計(jì)劃及軌跡處理系統(tǒng)。除此之外，遠(yuǎn)程塔臺(tái)還需具備的功能，包括：遠(yuǎn)端機(jī)場(chǎng)的設(shè)備（全景或180°高清攝像機(jī)、跟蹤攝像機(jī)）、遠(yuǎn)程塔臺(tái)管制中心設(shè)備（管制席位及設(shè)備、顯示大屏）、可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)的核心是放置在機(jī)場(chǎng)的攝像機(jī)。攝像機(jī)提供捕捉180°或360°的機(jī)場(chǎng)視圖，以及通過(guò)云臺(tái)變焦攝像機(jī)跟蹤航空器。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)可以增強(qiáng)傳統(tǒng)塔臺(tái)管制，以提高管制效率，提高安全性。增強(qiáng)功能包括：視圖增強(qiáng)（基于紅外攝像機(jī)）、對(duì)象的自動(dòng)檢測(cè)、機(jī)場(chǎng)照明控制、視頻顯示中的增強(qiáng)支持信息、自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡跟蹤功能、基于視頻的安全網(wǎng)及報(bào)警功能、視頻融合監(jiān)視數(shù)據(jù)（掛牌、路由規(guī)劃等）、虛擬機(jī)場(chǎng)視圖。

利用數(shù)字地形模型和地理信息系統(tǒng)，生成一個(gè)三維虛擬機(jī)場(chǎng)視圖，可將飛機(jī)上的計(jì)劃數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)融合，遠(yuǎn)程塔臺(tái)管制中心對(duì)機(jī)場(chǎng)和空中的交通進(jìn)行虛擬總覽。

遠(yuǎn)程塔臺(tái)系統(tǒng)為空中管制員的工作帶來(lái)的好處有：所有管制員都能獲得對(duì)整個(gè)機(jī)場(chǎng)相同的視角，并能提高情境意識(shí);雷達(dá)和天氣數(shù)據(jù)在一個(gè)單獨(dú)的平面顯示系統(tǒng)中得以顯示;屏幕上可添加標(biāo)簽以顯示跑到的邊界;機(jī)場(chǎng)可以添加圍欄以顯示運(yùn)營(yíng)限制區(qū)域。

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