机场场面监视

《机场场面监视技术》课程大作业总分1、阐述机场场面监视面临的主要技术难点与可能的解决技术。

答：机场现阶段主要运用四种场面监视技术：一次雷达技术、二次雷达技术、广播式自动相关监视ADS-B以及多点定位监视。

空管一次监视雷达属于独立非协同式监视（简称独立监视），主要包括远程空管一次监视雷达、近程空管一次监视雷达和场面监视雷达。

其优点：对机载设备没有任何要求，可对不具备机载应答机功能的航空器实现监视，各地面站可独立运行。

缺点是：一定需要有够大的能量电平辐射，才可以接收到目标反射的远距离讯号；其他的固定目标会干扰特定目标的显示；仅提供目标距离和方位信息，无航空器识别能力，覆盖范围小；建设和运行维护成本高，地面站建设受地形限制。

空管二次监视雷达和多点定位属于独立协同式监视（简称合作监视）。

其中，空管二次监视雷达主要包括A/C模式空管二次监视雷达和S模式空管二次监视雷达。

二次雷达的优点是：定位方式使用询问应答的方法，利用数据链技术实现发送信息与接收信息，所以发射功率比较小，相应的干扰杂波比较少，目标不会闪烁了；应用航空器应答机发射的应答信号，不需要额外的机载设备，覆盖范围广，可提供比空管一次监视雷达更多的监视目标信息，各地面站可独立运行。

缺点是：应答机工作负荷太大，在询问当中有可能会有非同步串扰、同步干扰的存在，加上飞机的飞行机动性，可能会使得回波出现暂时性中断的现象；建设和运行维护成本高，更新率低，地面站建设受地形限制。

多点定位包括多点定位系统和广域多点定位系统（按其应用范围）。

多点定位系统的优点是：定位精度高，更新率快，对于某些监视重点的地域，能够手动设定更高的刷新率，不需要额外的机载设备，兼容了ADS-B相关技术；建设、运行维护成本比SSR 低，基站建设简便灵活；有良好的识别能力。

缺点是：依赖多基站协同工作对航空器定位，需要对航空器位置进行实时解算，基站利用全球导航卫星系统授时，定位精度依赖于基站的位置精度、站点布局和时间同步精度。

自动相关监视属于非独立协同式监视（简称相关监视），包括契约式自动相关监视（过去多称为自动相关监视，现在也称为合同式自动相关监视ADS-C或者寻址式自动相关监ADS-A）和广播式自动相关监视（ADS-B）。

广播式自动相关监视的优点是：可提供相对二次监视雷达更多的目标信息，可实现空-地监视、空-空监视和地-地监视，定位精度高，更新率快，建设维护成本低，地面站建设简便灵活，各地面站可独立运行。

缺点是：由于其依赖全球导航卫星系统对目标进行定位，所以广播式自动相关监视系统本身不具备对目标位置的验证功能。

如果航空器给出的位置信息有误，地面站设备（系统）无法辨别。

在全球导航卫星系统失效情况下，广播式自动相关监视系统不能正常工作。

伴随着以上技术在各机场的推广运用，增大了机场运行场面的效率，而现阶段的监视场面技术在控制、监视上仍然含有一些缺陷，监视场面技术仍需在下几个方向进行改进：一是应该可以提供更大的安全性能以及可靠性能。

二是可以实现冲突检测与路由选择。

三是应该可以提供更加确切的预警、报警讯息。

四是可以实现在机场场面上，各飞机与车辆的运行时协调性更高。

另外如何将多种场面监视技术的数据进行融合处理，同时获取各种场监数据，获得全面、系统的信息也是当下正在考虑的问题。

要想解决以上存在的不足和问题，ICAO制定的“先进场面活动引导控制”系统作为一个利用路由、监视引导、计划功能对汽车以及场面飞行器进行控制的集成综合型系统而产生。

先进场面移动目标引导和控制系统（A-SMGCS）整合了当今所有监视技术的优点，不仅可以兼容现有监视数据，还能完成引导、路由、控制以及监视四个功能，它被国际民航组织描述为：“由不同功能单元组成的模块化系统，无论机场平面在何密度、能见度和复杂度条件下，支持安全、有序、迅速的飞机和车辆移动”。

其中引导功能、路由功能能够在不增大机场活动区大小前提下，有效地增大机场运行安全性、容量和速率，成为大型机场有效解决飞机地面监控与滑行问题的最好方式。

A-SMGCS系统是场面监视技术未来发展的必然趋势。

参考文献[1]张睿，孔金凤．机场场面监视技术的比较及发展[J]．中国西部科技，2010，9（1）：34-35．[2]宫峰勋，雷艳萍等．机场场面多点定位系统定位精度研究[J]．计算机工程，2011，37（15）：276-278+285．[3]郭昊．几种机场场面监视技术的比较[J]．中国高新技术企业，2007（15）：100-100．[4]刘伟，朱衍波等．高级机场场面监控系统[C]//2008第四届中国智能交通年会论文集．2008．[5]李敏，王帮峰等．ADS-B在机场场面监视中的应用研究[J]．中国民航飞行学院学报，2014，25（1）：11-14．[6]丘美玲．MLAT系统在广州机场场面监视雷达系统中的应用[J]．科技传播，2013（20）．[7]罗文田．ADS-B机场场面监视技术研究[J]．中国民航飞行学院学报，2011，22（2）：67-70．[8]李敏．机场场面移动目标监视和避撞技术研究[D]．南京航空航天大学，2013．[9]吕小平．A—SMGCS技术和应用介绍[J]．空中交通管理，2006（8）：7-15．[10]刘伟，林熙．高级机场场面监控系统[J]．2008第四届中国智能交通年会，2009：1-8．[11]陈倩．基于A-SMGCS的机场场面移动目标冲突探测研究[D]．南京航空航天大学，2015．2、试解释说明所需监视性能各指标间的彼此覆盖关系。

答：所需监视性能（RSP）是对所支持的给定监视应用所需监视性能的需要的监视性能的描述，对其的规定包括：基本的监视和监控功能具体涉及机载防撞系统（如TCAS）、高度告警、冲突告警、冲突探测和其他系统。

参照所需导航性能的划分方法所需监视件能的性能参数或指标将用精度（Accuracy）、完好性（Integrity）、连续性（Continuity）以及可用性（Availability）来规定或者用监控数据传输时间（Surveillance data transittime）、连续性、可用性、完好性来规定。

这些性能是时间和空间的函数。

监控数据传输时间即监控数据传输所需时长。

所需监视性能对精度的要求为：在目前的监视水平下，水平方向要保证位置和速度的精度要达到95%以上；垂直方向上，垂直位置和垂直爬升率的精度要达到95%以上。

在雷达覆盖区域，二次雷达为管制员提供飞机位置、飞行高度、速度等信息，能够很好地对飞机实行监视。

虽然ADS的监视效果比不上雷达监视，但利用ADS与SSR的数据合成（ADS/SSR）使监视的精度得到进一步的提高。

完好性指系统发生故障或性能降低而不能正常使用该系统时，及时向用户发出告警的能力，用告警的延时时间来描述。

由于飞机的飞行速度较快，这种提醒或警告必须及时。

连续性指在预定运行期间整个系统无故障地完成其功能的能力。

连续性主要强调监视系统提供的监视信息必须全时服务，不得中断。

目前二次监视雷达的平均无故障时间MTBF为大于或等于1000h。

平均故障修复时间MTTR为小于或等于0.5h。

ADS 系统高度依赖于卫星通信系统，加快使ADS系统数据与雷达等其他监视系统数据的融合可以保证监视系统的工作能力。

采用ADS系统和二次雷达的数据集成可以在陆基系统受限制时，ADS系统的监视数据仍可使用这就保证了整个监视系统的连续性。

可用性指整个系统在预定的运行期间提供所需监视信息的能力。

新的监视系统实现数字式数据交换，改善信息传输管理，提高空中交通管理坚实的自动化，创造灵活、高效的空中交通环境。

在卫星通信系统的作用下，可以为管制员提供更为丰富的信息。

所需监视性能各指标间的覆盖关系为：在保证系统完好性的前提下连续性的获取满足精度要求的数据，达到系统可用的目的。

这也应该是所需监视性能指标的评估顺序。

参考文献[1]王鑫．新航行系统下的所需监视性能分析[J]．知识经济，2013（24）：106-106．[2]刘计民，张兆宁．浅谈所需CNS性能及其参数指标的发展[J]．交通运输工程与信息学报，2010，8（1）：89-95．[3]王丹，马航帅等．民用飞机导航性能实时评估与监视技术研究[J]．航空电子技术，2014，45（4）：1-5．[4]于克非．星基ADS-B系统监视性能可用性评估[D]．中国民航大学，2018．3、试分析阐述国际民航组织A-SMGCS功能之间的技术衔接关系。

答：1997年国际民航组织在文件《A-SMGCS可操作的需求》中，指出了A-SMGCS的要点并定义了其要实现的基本功能：监视、路径选择、引导和控制。

监视功能可以与管制员在晴好天气下在塔台的可视范围比较。

它为系统提供任何天气下的任何机场中所有移动车辆的位置与身份确认。

系统的态势感知不仅能被相关人员（管制员、飞行员、驾驶者）使用，同时能用来激活A-SMGCS的其他功能比如引导和控制，监视功能必须覆盖整个机场区域。

路径选择功能则为每一个移动的车辆指明一条路线。

在人工模式下，该条路线被管制者所接受并将信息传送给相关的车辆与飞机；在自动模式下，该条路线则被直接传送给车辆与飞机。

为了运转准确无误，路径选择功能必须考虑所有的数据以及相应的参数，并且能实时地对发生的每一次变化进行反馈，这些都是监视功能所提供。

路径选择为引导和控制功能提供技术基础。

引导功能是给飞行员和车辆驾驶员清楚与准确的指示以允许其按照路线前进。

当视觉条件允许安全、有序与快速的运输行为时，引导功能将成为基于标准化的可视帮助。

当运输周期因为低的能见度而延长了，其他的地面或空中装备将有必要完成可视帮助以保持交通流的速度并支持引导功能。

控制功能是用来帮助管制员保障安全的。

它必须能够组织所有的交通工具，为移动的车辆和障碍物间保持必须的分离，检测各种类型的冲突并解决这些冲突。

它能够触发中期的警报信号，这些能在计划中被修正，对短期的警报信号则需要马上反应并解决。

这些警报信号在半自动模式中能被管制员传送，这需要一定的反应时间。

在自动模式下则可以直接传送到相关的移动车辆与飞机上。

这四个功能在技术上紧密衔接，是由下往上的，由地基到高楼的关系。

监视功能是路径选择、引导及控制功能的技术基础，也是整套系统的核心功能。

路径选择为引导和控制功能提供技术基础。

引导又为控制提供技术基础。

其图1所示（A→B表示A 为B提供技术支持或A是B的技术基础）。

先进场面移动目标引导和控制系统（A-SMGCS）功能的实现顺序也应该是先达到监视的功能，然后才是路径选择，最后是引导和控制。

图1场面监视四种功能之间的技术衔接关系参考文献[1]张威，刘晔等．高级场面运动引导及控制系统（A-SMGCS）分析[J]．现代电子工程，2007（1）：6-10．[2]丁汀．先进机场场面导向和控制系统：（A-SMGCS）分析与实现[J]．科技创新导报，2011（33）：95-98+100．[3]吕小平．A-SMGCS技术和应用介绍[J]．空中交通管理，2006（8）：7-15．[4]曾思弘．A-SMGCS系统设计分析与实现[J]．智能建筑与城市信息，2015（09）：73-75+78．[5]陈倩．基于A-SMGCS的机场场面移动目标冲突探测研究[D]．南京航空航天大学，2015．4、详细分析说明机场场面监视与航路监视的异同。