几种机场场面监视技术的比较
机场场面监视技术研究
机场场面监视技术研究作者：苗刚来源：《卷宗》2016年第12期1 引言2015年，全行业完成运输总周转量851.65亿吨公里，比上年增长13.8%，完成旅客周转量7282.55亿人公里，比上年增长15.0%；完成货邮周转量208.07亿吨公里，比上年增长10.8%。
国内航线完成运输总周转量559.04亿吨公里，比上年增长10.0%，其中港澳台航线完成16.22亿吨公里，比上年增长0.3%；国际航线完成运输总周转量292.61亿吨公里，比上年增长21.9%。
全行业完成旅客运输量43618万人次，比上年增长11.3%。
国内航线完成旅客运输量39411万人次，比上年增长9.4%，其中港澳台航线完成1020万人次，比上年增长1.4%；国际航线完成旅客运输量4207万人次，比上年增长33.3%。
随着民用航空运输业的高速发展，机场的飞机和车辆数量迅速增加，场面的运行环境更加复杂，安全问题日益突出。
在日常运行中不可避免地存在飞机与飞机、飞机与车辆以及车辆之间的碰撞冲突，跑道入侵事件也经常发生。
在历史上发生过多起跑道入侵事故。
1977年3月27日，非洲西北大西洋中西班牙加纳利群岛的特内里费岛上的洛司罗迪欧机场跑道上，两架波音747客机相撞，乘客和机组人员583人死亡，仅54人幸免于难。
这是民航史上最大的空难事件。
如何在有限的空间、多变的天气条件下管理好越来越多的飞机及相应增加的地服车辆，成为各国机场当局必须考虑的问题。
2 机场场面引导和控制系统在大雾、夜视等低能见度气象条件下这种情况更为严重。
由此导致了机场容量紧张、航班延误，严重降低了运行效率和安全水平。
传统的机场场面监视是依靠塔台管制员目视指挥，安全性不高，且容量受限。
机场场面引导和控制系统（SMGCS，Surface movement guidance and control system）依靠场面监视雷达，能够在一定程度上解决这些问题，但成本较高，存在覆盖盲区，并且在天气恶劣条件下，雷达信号严重衰减，制约了其可用性，无法实现有效监视。
以国内某机场为例的场面多点定位系统布点选择
以国内某机场为例的场面多点定位系统布点选择摘要：场面多点定位技术（MLAT）是一种新兴的用于机场场面的一种新型监视技术。
多点定位技术的原理在其他领域，如GPS定位、移动基站定位都有着广泛的应用。
而在民航领域，场面多点定位技术作为高级场面引导与控制系统（A-SMGCS）的一种监视源，通过接收待定位目标发出的民航常用信号，如ADS-B报文、A/C模式雷达信号、S模式雷达信号等。
一方面通过接收这些信号对机场场面中的移动目标，如航空器，车辆进行计算完成实时定位，另一方根据这些信号提供的地址码，航班号等信息在A-SMGCS中完成目标与计划的自动关联，提供给管制员使用。
目前我国对场面监视技术的应用主要几种在大型机场，使用的是场监一次雷达作为监视源。
但是使用场监一次雷达作为场面监视的监视源，由于雷达的特性，面对大型机场场面复杂情况，如双跑道，三跑道，指廊较多等情况，一个雷达并不能对场面情况进行有效的监视，同时存在较多的盲区。
并且用场监一次雷达作为监视源，其价格较高，且一次雷达易受极端天气影响，在使用过程中是靠电磁波反射定位，无法获取目标其他信息。
随着经济的发展，民航事业也在飞速发展，各中小机场对场面监视的需求越来越大，场面多点定位系统这一监视新技术在各中小机场开始作为主要的场面监视手段，在大型机场，场面多点定位系统是对场监一次雷达的重要补盲手段。
场面多点定位系统较场监一次雷达来说，价格较为低廉，其覆盖区域取决与地面站的覆盖范围，面对场面复杂的情况，可以通过地面站的数量来减少盲区，同时通过增加地面站数量也能提高定位的精度，具有可扩展性。
同时场面多点定位系统能接收航空器，车辆发出的报文或其他信息，实现目标与标牌的自动相关，减少了管制员的操作，提高了工作效率。
本文从场面多点定位系统的原理入手，解释了场面多点定位的定位原理和决定场面多点定位精度的一些关键因素。
完成对理论部分的分析后，联系实际，提出了在实际工作中对定位精度影响最关键的地方在于地面接收站的布点。
多点定位技术在白云国际机场场面监视系统中的研究与应用.doc
多点定位技术在白云国际机场场面监视系统中的研究与应用近年来，我国经济快速发展，民航事业蓬勃进步，截止至2013年，白云机场有超过5000万人次的旅客量，跻身世界“五千万级"的民用机场之屮，己成为全国第二大机场，仅次于北京首都国际机场。
伴随着航班量的飞速增长，给空管系统管制员的指挥和设施设备的维护提出了更高的标准和要求，同时也带来了更大的挑战和压力。
在白云塔台，管制员使用场面监视系统，对白云机场范围内的航空器和一些车辆可进行监控，是在机场范围内对飞行器进行指挥的关键系统之一。
一、场面监视系统使用现状白云机场现在使用的是VOVA900。
的场面监视系统(Surface Movement RadarSystem ),简称场监系统，该系统向地面管制员提供以场面运动雷达(SM R)为中心15000英尺(1575.6m) 为半径的范围内的全天候的目标定位和识别信息。
场面监视雷达系统的使用在塔台指挥中起到了关键作用，直接影响到管制工作能否止常运行。
随着场面监视雷达系统在白云机场的长期应用，管制员和设备维护人员在现场实际使用该套系统的过程屮也逐渐会遇到一些问题，有部分问题尤为突出。
主要包括如下几个方面：⑴容易出现假目标;(2)飞机目标分裂;(3)存在一定的盲区。
而随着航班量的不断上升，这些问题都有可能成为扰乱了管制员正常指挥工作的因素，因此也对场面监视雷达系统提出了更高的要求。
1假目标管制员通过场面监视雷达系统，可以从显示界而上区分飞机和车辆，而且可以获取航班号、机型、速度、将停靠的登机桥等信息，大大提高管制员的工作效率。
场面监视雷达系统在白云机场己投入使用近十年时间，近几年来，在东而滑行道和东跑道屮间有频繁出现假目标的现象，通过管制员的长期观察，告知东跑道在A 380机型达到时会在其上产生假目标，但离开后假目标消失，疑为A 380尾翼过高，其他物体在A 380的金属尾翼上形成反射同波，场监雷达探测到同波后在其延长线处形成假目标。
浅谈我国空中交通监视技术
浅谈我国空中交通监视技术自从动力航空活动诞生至今已经100多年来了，航空活动的范围不断增大，与人们的生产生活关系越来越密切，与航空活动相伴而生的空中交通管制的历史已接近百年，它的发展也经历了几个代表性的阶段。
第一阶段人工监视阶段最早的机载话音通信是使用短波无线电话通信设备，无线电导航设备与话音电台是最早的机载设备，驾驶员通过观察地形地物依靠话音通信来报告航空器位置相应的管制方式为程序管制，航空器到达指定报告点进行报告，程序管制员接受此报告后，计算出航空器的具体位置，并合理预测与其他航空器的相对位置，来保障航空器的安全。
第二阶段被动独立监视随着民用航空科学技术的不断提高，民航领域不断有新的航空器被投入使用，空中交通流量不断加大，仅依靠驾驶员的位置报告和话音通信已经很难满足空管监视的需求。
一次航管雷达的广发应用预示着空管监视系统进入第二阶段，同时空中交通管制开始进入基于雷达的程序管制阶段的特殊过渡阶段，并有计划的向全方位雷达管制方式过渡。
与人工监视阶段相比，雷达监视获得的目标位置更加准确，更加客观，但一次雷达易受杂波的干扰，并且无法识别目标身份。
第三阶段被动协同监视第二次世界大战中，航空制造业得到空前发展，战后出现了喷气式客机，使民用航空器飞行的速度不断提高，性能越来越广泛，能在1万米以上的平流层飞行。
在1953年，二次空管雷达在开始应用于民航监视系统，使得管制员可以在掌握航空器的位置的同时，掌握航空器的高度速度和航空器标识的相关信息，空管运行方式也由此进入了较高级的雷达管制阶段，在二十世纪八十年代后期，机载防撞系统大量装备航空器，为驾驶员提供交通信息及告警。
SSR和WAS等新型监视技术构成的第三代空管监视技术的核心，二次雷达的不足是由于其仍然依靠无线电测距技术，其精度無法保证在高密度交通量的情况下系统高效的运行。
第四阶段主动协同监视国际民航组织上世纪80年代正式提出了一种更加高效的监视方式利用卫星进行导航并把所得信息通过空地数据链路传输给管制部门的自动相关监视技术，包括合同式自动相关监视和广播式自动相关监视，基于自动化全球导航卫星系统的空管监视系统的航空器得出的数据，在数据准确性和刷新率上要比基于雷达的系统高很多，基于空地协同的空管监视技术实现了对空中交通态势的实时、准确监视，已成为当前和今后一段时间，管制监视技术发展的核心。
场面监视雷达介绍
大规模数据处理与分析
总结词
大规模数据处理与分析是场面监视雷达面临 的另一个挑战，它要求雷达能够快速处理和 分析大量数据。
详细描述
场面监视雷达通常需要同时处理多个目标的 数据，包括位置、速度、方向等信息，数据 量非常大。为了应对这一挑战，可以采用分 布式处理、云计算等技术手段，提高数据处 理的速度和效率。
及时发现并预警潜在 的安全隐患和事故风 险。
机场交通拥堵预警
01
实时监测机场交通状况，预测拥堵趋势，提前发出 预警。
02
为旅客提供出行建议，优化出行路线。
03
提高机场整体运行效率，提升旅客出行体验。
03
场面监视雷达的技术参数
探测距离
01
探测距离
场面监视雷达的探测距离取决于雷达的发射功率、天线增益、接收机灵
助于提高不同系统之间的协同工作能力，实现信息的高度共享和快速传递。
05
场面监视雷达的挑战与解决方 案
地面障碍物遮挡
总结词
地面障碍物遮挡是场面监视雷达面临的主要挑战之一，它可能导致雷达无法正常检测和跟踪目标。
详细描述
在机场、港口、军事基地等场景中，建筑物、车辆、树木等地面障碍物可能会遮挡雷达信号，影响对目标的监视 和跟踪。为了解决这一问题，可以采用高架安装、定向天线、频分多路复用等技术手段，提高雷达的探测性能和 抗干扰能力。
AI驱动的目标识别与跟踪
总结词
AI驱动的目标识别与跟踪技术是场面监视雷达的另一个重要发展趋势，能够实现 自动化、智能化的目标检测、识别和跟踪。
详细描述
人工智能技术的引入，使得场面监视雷达能够自动学习和识别各种目标特征，实 现对目标的自动分类和跟踪。这大大提高了雷达的工作效率和准确性，降低了人 工干预和误操作的风险。
场面监视技术在深圳机场应用展望
场面监视技术在深圳机场应用展望摘要:目前,国内外机场场面监视系统实现的主要方式包括:SMR(场面监视雷达)、ADS-B(广播式自动相关监视)、MLAT(多点定位)。
本文主要通过描述几种技术的工作原理及在国内外机场的应用,对三者未来在深圳机场的应用进行了展望总结。
关键词:场面监视SMR ADS-B MLATApplication of surface surveillance technology in Shenzhen Airport Abstract: At present, surface surveillance systems of most international airports generally consist of SMR (scene surveillance radar), ADS-B (broadcast automatic dependent surveillance), and MLAT (Multilateration). This paper describes the principle of the three technologies and its application in airports at home and abroad, to summary its application in Shenzhen airport.Key Words:Surface surveillance;SMR;ADS-B;MLAT近几十年来,我国航空运输业发展迅速,机场飞机起降数量猛增。
在很多机场,传统的仅仅利用塔台监视管理机场场面安全的方式已经不能满足交通安全的需要。
因此,在国内外大型机场相继产生了如场面监视雷达系统、ADS-B、MLAT等先进的机场场面监视系统。
场面监视雷达系统目前在庞大复杂的多跑道机场以及一些气象条件很差的机场已经得到广泛的应用。
法国戴高乐机场、英国希斯罗机场以及国内的上海浦东国际机场、首都国际机场、广州白云机场都引进了场面监视雷达系统来监视机场的交通[1]。
A—SMGCS技术和应用介绍
A—SMGCS技术和应用介绍专稿/SPECIALARTICLEA—SMGCS技市和应用介绍IntroductiontoA-SMGCSTechnologyandItsApplication近十年来,机场场面监视经历了从基于”看见与被看见”的原则进行导航,发展到目前的基于场面活动雷达的SMGCS(Sur—faceMovementGuidanceandControlSystem)系统.欧洲及美国的许多机场已经安装了基于模式S的SMGCS系统,但这些系统只是通过在车辆上安装基于雷达或GPS的模块,用于向监控中心发送本目标的位置信息,而相互之间没有手段进行信息的自主交流,所以只能在监控中心实现一定的监视功能,各个移动车辆之间并不能看到相对的位置信息等.随着机场交通流量的增长,布局的日益复杂化以及越来越多的在低能见度条件下进行的运行, 仅靠管制员在监控中心来监视整个机场场面的方式逐渐显示出其落后性.机场场面雷达由于其受地杂波,气候影响严重及不能识别目标等局限性,不能完全满足未来机场场面监视的需要.车辆驾驶员希望能够在自己的车辆上看到其所处的位置及整个场面的运动情况,并希望及时得到报警信息,从而引出了在机场部署A—SMGCS(Ad—vancedSurfaceMovement GuidanceandControlSys一民航总局空管局吕小平tem)系统的可行性研究.一,A—SMGCS的原理及新技术1.A—SMGCS的原理A—SMGCS概念的提出是基于两大因素的,一是保障地面机场的安全,二是增大地面机场的容量,保证了这两点就可以达到改善与机场上所有地面活动有关的区域的目的.1997年在题为’’A—SMGCS可操作的需求”的文件中,国际民航组织指出了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.先进场面移动目标引导和控制系统(A—SMGCS)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”.其运行原理框图如图1所示.,2.A—SMGCS中的新技术电子交通阵列rNA)为保证A—SMGCS对车辆控制的精度要求,保证不大于1秒的刷新率,霍尼韦尔公司和法兰克福机场服务公司及达姆施塔特科技大学共同研发的ETNA系统实施对机场的车辆控制.车辆位置是使用差分型卫星导航(D—GPS)确定的.根据车辆的分配,定位系统的有效性也可以由不同的惯性感应器提高.位置显示通过机场动态地图在车上显示,方向由车辆的行驶方向而定.司机可以大范围地缩放地图.所有ETNA车辆的位置通过无线LAN网LAN)或无线电调制解调器传输到一台作为信息中转站的中央计算机上.它将车辆的位置和识别传给所有的车辆,车队管理和控制员工作站,以提供全面的交通图1A—SMGCS运行原理框图状况信息.高性能的过滤功能使得信息中转站能够根据车辆,车队或区域进行区别性的数据发布.如果信息中转站连接到一个地面交通监视系统,它就能够将当前己标注的飞机位置传输到所有ETNA车辆和车队管理工作站.除了交通状况显示,管制员还可以获得强大的工具如:车辆搜索,目标说明以及信息传输AirTrafficManagement/2006(8)7专业搽索专稿/SPECIALARTICLE 至车辆.通过这些工具,他能够高效地监视并协调地面交通.所有在停机坪,滑行道和跑道上驾驶的车辆如救火车辆,营救车辆,向导车辆,机场运作车辆,冬季服务车辆,拖车,巴士和维护车辆都应该配置ETNA.该系统可以通过运行附加功能(如飞行计划显示,砂砾分布记录和评估,显示并遥控技术设备如飞机泊位系统和地面照明等)来完成车辆的特殊任务.机场地图可以通过消防栓,路径和安装位置等技术设备信息简便地进行补充.系统的安全性优势:通过对营救车辆的准确导引,显着缩减响应时间;车载冲突探测及警告(例如跑道侵入);车载交通显示,为司机提供高度状况认知;为地面监视系统提供车辆位置及识别;将滑行道和跑道的车辆交通整合到A—SMGCS中:跟踪敏感车辆;敏感区域渗透式监视及警报.运行效率:为单个车辆或车队导引显示目标和路径(例如在事故区);包括目标点(poI)的准确动态机场地图(定位危险货物,设备等);将视频照相图片整合到车载显示器(后视,红外等).模块化系统设计:使用模块化感应器组,最好地适应运行需要;强大的信息过滤和发布功能,支持无限个车队控制站点和一套场面活动监视系统;通过W—LAN或UHF通信.该系统需要建设一个WLAN网络,同时在机场飞行区建设配套的车辆控制站,并在车辆上安装相应的车载设备.除此之外,川斯泰克公司提出的先进的智能机场系统(Intelli—gentAirport),是目前世界上技术最先进的A—SMGCS系统,该系统集成了机场地面和低空警戒监视,助航灯光监控,指定路由和地面滑行引导,和自动化控制的等功能,采用其独特的全天候工作的分布式毫米波传感器和光学识别传感器,业内率先实现对飞行区,停机坪和其他关键区域,热点等的全面覆盖,无盲点的地面警戒监控,从而减少跑道侵入和地面交通事故,并与机场其他监控系统如进近雷达,场面监视雷达,航班飞行计划,机场数据库管理系统,灯光监控系统,车辆管理系统等进行数据交换和数据融接,通过先进的软件技术和3D技术,综合显示并监控飞行区和关键区域的各种飞机,车辆,灯光,标记牌等的动态运行状态,为塔台管制员和地面指挥中心提供了清晰,准确,可靠的如亲临其境般的实时监控图像.下面分别介绍其中使用的一些新技术.首先是毫米波传感器(MwS),它是在毫米范围内工作的微型雷达系统,该传感器可在其覆盖扇区内探测到所有类型的地面目标,如飞机或车辆,一组同步工作的MWS传感器能够构成一个分布式雷达系统.毫米波传感器采用低功耗(小于手机功耗)和小型天线,可以实现发射脉冲的精确聚焦,并达到良好的准确率.MWS传感器的安装仅需要对现有机场设施进行微小的改变.传感器的数据,通过有线或无线的以太局域网发送到系统的处理器上.另外一项新技术则是光学识别传感器(OIS),它通过”读取”飞机尾翼上的注册编号,能够提供确定的飞机识别信息.系统将读取的编号与机场数据库(AFTN/ADMS) 数据进行比较.OIS传感器可以全天候工作,无论白天或夜间.还有仿真显示系统技术,它使得系统的工作站可为空中交通管制员和其他机场工作人员,提供清楚,准确的受监视区域的实时画面.工作站可提供两维(2D)和三维(3D)图像显示.三维(3D)技术可以让用户像通过一个视觉摄像机一样,观察飞行区各区间的运行情况.分布式雷达技术则覆盖了关键区域;新的数据融合算法则集成了可信赖和可操作的数据,使得到的结果准确而可靠;数字信号处理器使得在不改变机场框架的前提下获得可用的,可靠的可视化引导.另外,通过使用多点定位监视系统(MLA T),广播式自动相关监视(ADS-B)等监视设备,可以提供所需要的位置信息和ID.二,A-SMGCS相关的标准,需求及目标1.A—sMGcs相关国际标准与相关国际标准关系最为密切的组织包括国际民航组织的欧洲分支和AOPGPT/2(AirportOpera—tionGroupProjectTeam2)小组.他们的工作被A WOP(A1l WeatherOperationPane1)小组和EUROCAE41小组继续.EUROCON- TROL对A—SMGCS也产生了浓厚的兴趣并把它纳入到了其”门到门”概念之中.EUR0CONTR0L还致力于A—SMGCS相关通信协议的标准化工作,其中包括为单传感器信息服务的ASTERIX10协议以及为多个传感器输出数据融合的ASTERIX11协议.1995年,AOPG为A—SMGCS完成了欧洲版的指南文件.后来的AWOP则是在它的基础上逐步完善, 8《空中交通管理》2006年第8期专稿/SPECIALARTICLE并逐渐在世界范围内应用.2,A—SMGCS需求分析当起飞和着陆能见度低于1200ft.RVR(III类),国际民航组织建议机场要求安装A—SMGCS系统,为飞机在跑道与停机坪之间的滑行提供视觉和程序辅助.同时支持机场与飞机直接接触的移动车辆安全与防撞,如飞机救援,消防车,机场摆渡车,货物牵引车,餐车,悬梯车等.A-SMGCS系统将发展成为低能见度条件下, 高密度机场大容量和安全的最基本手段,A-SMGCS系统是未来7～lO 年机场面临的主要改革.在民航方面,由于SMGCS系统的落后而导致的在低能见度或高复杂度情况下停航,延误以及事故现象不断发生.在军航方面,军用飞机的全天候作战要求以及军航新航行系统的验证推广应用,导致在机场安装A-SMGCS系统的需求日益迫切.图2为高级场面监视系统功能分解图.或停机坪,或滑入未经空中交通管制清理的区域;未经空中交通管制清理便开始起飞,将别的飞机起飞命令当成自身起飞命令,或与其它飞机在跑道上有交叉;未经空中交通管制清理便开始着陆,在错误的跑道上着陆,或着陆后在跑道交叉路口滑向错误的滑行道.3)引导和路由管理为飞行员,驾驶员提供连续,明确和可靠的导航指示;为移动区的飞机和车辆指定路线,以对飞机和车辆分流.4)机场管理及任务调度机场飞机,车辆管理及任务调度;雪地清扫作业;机场救援和消防协调:在机场救援和消防等紧急情况下,通过A-SMGCS系统对机场移动区的飞机和车辆进行协调.5)管制员一飞行员之间的数据图2高级场面监视系统功能分解图A—SMGCS应用需求主要表现在以下几个方面:1)场面移动目标监视包括各种低能见度条件下机场移动区飞机和车辆监视;防撞提示与告警.2)飞机跑道入侵提示滑向错误的跑道,滑行越过跑道,使用错误的滑行道滑向跑道链通信(CPDLC).3.A—SMGCS的目标与功能总体而言,A-SMGCS的目的是在各种环境下保障相当高的安全级别基础上提供最佳的机场容量.具体来说,它更关注以下几点:(1)为所有的参与者(包括飞行员,管制员,车辆驾驶员)提供相同级别的服务;(2)明确地规定所有参与者的职责;(3)为所有参与者提供改进的发布手段,从而使他们对周围形势有更全面的了解;(4)在不增加滑行时间的前提下减少延迟并增加调遣的次数;(5)改善地面标记与手续;(6)通过一些功能的自动运行来降低管制员和飞行员的工作量;(7)为各种机场自适应地提供一定模式的解决方案:(8)确保冲突检测,分析与决策:(9)通过对控制,引导以及路径选择的自动操作保证一个更加安全与有效的环境.另外A-SMGCS的主要功能包括监视,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. 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问保持必须的分离,检测各种类型9毫业搽索专稿/SPECIALARTICLE 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.三,A—SMGCS的分级根据ICAO手册9830中的规定,A—SMGCS按照其功能划分为5 个级别,并规定了相应的系统要求.I级:监视.空管人员目视监测飞机和车辆的位置,人工指定运动路径.冲突预测/报警依靠管制员和驾驶员的目视观察.地面引导采用油漆中心线和滑行引导牌.没有场监雷达,没有助航灯光系统.II级:告警.空管人员通过场监雷达屏幕监视飞机和车辆,冲突预测/报警由空管人员通过场监雷达及管制员和驾驶员的目视观察完成.空管人员人工指定路径.地面引导采用油漆中心线,滑行引导牌和恒定的中线灯.III级:自动路径选择.场监雷达系统自动监视飞机和车辆,并由系统自动给出运动路径.冲突预测/报警由系统,管制员和驾驶员共同完成.地面引导采用油漆中心线,滑行引导牌和单灯控制的中线灯,但中线灯由空管人员人工开关.Ⅳ级:自动引导.在III级的基础上,中线灯完全由系统自动控制,实现自动的滑行引导.V级:V级标准通常适用于最低能见度条件下(RVR等于或小于75m的能见度).此时系统在Ⅳ级的基础上,要求在飞机和车辆上装载相关设备(具备相应的地一空数据链).四,A—SMGCS国内外研究现状1.欧洲现状目前欧洲主要是瑞典在St0ckh0lm/Arlanda机场塔台安装了用于验证A～SMGCS系统的设备; 瑞典民用航空管理局在马尔默及哥德堡机场安装了相似的验证设备;荷兰在AmsterdamSchiphol进行了现场试验.EUROCONTROL广泛研究了A—SMGCS的内容和规范.基于现有已完成的工作情况,EUROCONTROL 制定了一套A-SMGCS实施的方案. 方案分为四个阶段完成,前两个阶段重点用来提高安全性,后两个阶段解决场面移动目标的运行效率问题,监视功能是整个系统的核心功能.第一个阶段至2005年底,目标是实现基本的监视功能,提供机场移动目标的位置和确认信息;第二阶段至2008年底,目标是实现控制和引导功能;第三阶段至2011年,其监视功能要求通过类似ADS—B技术达到使飞行员和车辆驾驶员能够共享目标信息的水平;第四阶段至2015年,功能与第三阶段相同,只是它的进一步完善.2.美国现状最早开展研究和应用的是基于一次雷达的场面监视系统(SiR);美国在Atlanta/Hartsfield也对A—SMGCS进行了各种实践性的示范和评估方案.美国还发展多点定位系统(MDS)用于场面监视,代表公司是SensiS.3.国外应用情况根据A-SMGCS工作小组近期以来调研的情况和国外机场考察情况,美国,欧洲,亚洲有很多机场已经或正在实施A—SMGCS系统,有些机场已经达到较高的运行水平,实施A—SMGCS的技术条件已经比较成熟.瑞典斯德哥尔摩奥兰多机场奥兰多机场共有三条跑道,其中两条平行跑道,其中一条跑道为双向II类运行,另一条跑道为双向m类运行,一条侧风跑道,为双向I类运行.机场有4个航站楼,面积50万平方米,近机位60个,5个货运站,占地3300万平方米.2004年起降24.5万架次,年旅客量1630万人次,每天起降为800--850架次(“9.11”前,两条跑道高峰小时起降8O架次,每天1000架次).机场塔台位于三条跑道围成的中心区域内,塔台高度80米,共分三层,最上层为空管管制室,第二层为站坪管制室,在空管管制室内设有一个放行许可席,二个塔台管制席(分管东, 西),三个地面管制席和一个主任管制席.在三条跑道的外侧共安装了三套场面监视雷达,场外装有两套空管二次雷达.机场共设有4个灯光变电站.机场有一个GPS车辆指挥中心.所有可进入到跑道和滑行道的服务车辆均装有与指挥中心的通信设施,场内设有相应数量的基站以保证通信的畅通.奥兰多机场的A-SMGCS系统由SAFEGA TE公司完成,包括对3条跑道,相应的滑行道和停机坪区域的飞机进行引导.其助航灯光系统实施阶段如下:(1)2000--2001年安装新建的第三跑道灯光,连接器和回路变压器,为第三跑道安装5800个单灯控制器;(2)2002--2003年为第一跑道安装单灯控制器,为第一跑道的部分滑行道和第二跑道的所有滑行道安装3200个单灯控制器.(3)2004--2005年安装并调试第一跑道滑行道的10条灯光回路的调光器,升级计算机集中控制系统,并增加新的功能,增加三条跑道上2984个单灯控制器.10《空中交通管理》2006年第8期专稿/SPECIALARTICLE A—SMGCS系统集成了机场的气象信息,场面监视雷达信息,单灯控制的助航灯光系统,PLC系统,泊位引导系统,实现了监控,引导功能.该机场的ASNGCS系统尚未正式投入使用,正在进行管制员培训等方面的准备工作.挪威奥斯陆机场奥斯陆机场建成于1998年,尽管在冬天天气恶劣,由于有A—SMGCS系统,航班基本准时.机场共有两条平行跑道,两跑道间距为2千米,年客运量1600万,年起降架次20万,高峰小时起降架次为70架次(设计容量为90架次),航站楼和塔台位于两平行跑道中间,在两跑道外侧建有2套X波段场面监视雷达,机场塔台高度为90米,共三层,最上层为塔台管制室,内设有一个放行许可席,两个塔台管制席,三个地面管制席和一个主任管制席.第二层为站坪管制室,分管机位分配.机场设有4个灯光变电站.奥斯陆机场A—SMGCS将管制员工作站信息,航班信息,泊位引导信息集成进来,具备了A—SMGCS定义的四个主要功能:(1)监视:利用场面监视雷达完成飞机和车辆等移动物体的位置识别.(2)控制:管制员可分别设置开或关完成冲突告警,如:灵敏区的侵入;跑道侵入监视:(3)引导:通过使用滑行道灯,标记牌和停止排灯为飞行员和驾驶员提供引导.(4)路径选择:计划飞机滑行过程中路径,可分为单个路径和自动路径分配.奥斯陆机场虽然建成于7年前,但已经具备了比较完善的A—SMGCS系统.比利时布鲁塞尔机场布鲁塞尔机场共有三条跑道,两条平行跑道,一条交叉跑道,04年旅客吞吐量1560万人次,年起降25.2万架次,最高为2000年,旅客吞吐量2160万人次,年起降32.6万架次.航站楼和老塔台位于中间,在老塔台上装有一套Ku 波段场面监视雷达,在三条跑道外侧建有3套X波段场面监视雷达, 机场于2005年还安装了一套多点相关监视系统MDS(由17个传感器组成).由LL~,J时空管用两年的时间建设的机场新塔台于2004年底投入运行(老塔台作为备用),其位置可以很好的观看到跑道,滑行道以及站坪,机场新塔台高度为60米,共四层,最上层为塔台管制室,内设有一个一个放行许可席,三个塔台管制席,两个地面管制席和一个主任管制席.第二层为管制员培训模拟训练层,设施与塔台管制室内的一致,可在管制室维修时作为备份管制室,第三层为技术维护层,第四层为气象观测室.布鲁塞尔机场2004年l2月开始实施A—SMGCS,按照最高级别V 级规划,系统集成了机场气象信息,场面监视雷达信息,多点相关监视信息,安装了跑道和滑行道区域的单灯控制的停止排灯,具备了跑道侵入告警和滑行道冲突告警功能,目前达到了II+的水平.下一步将改造机场的助航灯光引导系统,完善路径选择和引导功能.法国戴高乐机场戴高乐机场共有四条平行跑道,两条跑道作为一组跑道,航站楼位于两组跑道的中间,共建有三座塔台,一座位于中央,负责晚间机场的运行,另两座分别位于两组跑道内侧中部,分别负责白天两组跑道的运行.机场每个塔台均有两层,最上层为塔台管制室,第二层为站坪管制室.机场共建有4套场面监视雷达,2套X波段的,2套Ku波段的,以及MDS系统,并完成了监视系统集成,对飞机和车辆均可做成很好的监视.尚未开始单灯引导的助航灯光系统的建设.韩国仁川机场仁川I国际机场于2001年3月29日正式投入运行,现有两条平行跑道,长度均为3750米,航站楼49 万平方米,44个登机口,年起降24万架次,客运量3000万,货邮270万吨.正在进行扩建第三条长为4000米的跑道,计划2008年完成, 到时起降架次将为4l万,客运量4400万,货邮量450万吨,登机口近机位为74个,远机位为64个.仁JII机场有一套Ku波段的场面监视雷达安装在塔台顶上.共设有4个灯光变电站,其助航灯光系统已经比较完善,全场17000个灯均为单灯控制,所有跑道滑行道交叉口设置了停止排灯,停止排灯前后均设有线圈感应器.由于仁JII机场建成于2001年,其场面监视系统不够完善,但是其A—SMGCS系统依靠大量的感应线圈,初步实现了路径和引导功能.在目前正在进行的仁JII机场二期建设中,计划增加场监雷达,ADS—B等系统,完善监视和控制功能,并通过进一步的集成实现高级的A—SMGCS系统,完成所有的监视, 控制,路径安排和自动引导功能.奥地利维也纳机场维也纳机场是奥地利最繁忙的机场.2005年,奥地利机场共运送旅客1580余万人次,全年飞行活动量23万余架次,最繁忙时每日起降量达到900架次以上.奥地利空管公司(AustroContro1)1989年在维也纳机场兴建第一台场面监视雷达.由于近年来的跑道延长和候机楼扩建,SMR 已经不能满足整个机场的监视需毫业撰索专稿/SPECIALARTICLE 要.同时,由于飞行量增加,管制员对监视信号提出了目标需要挂标牌,兼容显示气象信息等新的要求.为了适应这些需求,同时综合考虑成本和维护因素,AustroControl最后形成了基于多点定位和其他信息综合处理显示的先进场面活动引导和管制系统(A—SMGCS),即ASTOS系统的方案. 该系统由AustroControl与AviBit公司共同开发,集成了场监雷达,SSR,飞行计划,气象信息等各种f『.i息,可以为管制员提供场面飞机及车辆活动,终端区飞行动态,气象云图,到港航班排序管理,飞行计划查询等各种功能.实现了3级A—SMGCS系统的功能. 维也纳机场的MDS系统共由l5个远端站组成,其中2个为基准站,5个为纯接收站.系统采用全冗余设计.系统的目标处理单元放置于机场塔台内.通过局域网连接到塔台设备层的ASTOS服务器上.捷克布拉格机场布拉格机场由于流量大量增加,机场的场面管理面临几个主要问题:场面监视如何能识别每个移。
机场场面监视技术的比较及发展
１ 引 言
从发射机 到 同标，再 由 目标返 回雷达接 收机 的传 播时 间。
根 据 电 磁 波 的传 播 速 度 ， 可 以 确 定 目标 的 距 离展 ， 民用 航 空 的运 输 量 和 航 班 有 着 显 著 的 增 长 ， 同 时 也 加 重 了 空 中 和 地 面 的 交 通 拥 挤 。 在 地 面 上 飞 机 与 机 、 飞 机 与 地 面 车 辆 发 生 冲 突 的 可 能 性 便 会
成倍地 增加 ，从而使机场 的运行 效率 降低 阻碍 民航 运输 的
发 展 ， 因 此 减 轻 地 面 交 通 拥 挤 程 度 是 提 高 航 班 数 量 的 一 个
有 效 方 法 。解 决 该 问题 口以 从 两 个 方 面 着 手 ： 第 一 ， 增 加 Ｊ ‘
指 向雷达 要探 测的方 向，一旦 发现 目标 ，便 可根据收 到回 波信号的幅度强弱来决定被测量 目标和方 向。 ２ ２ 二 次 雷 达 ．
定位监视和 广播 式 自动相关豁视Ａ Ｓ Ｂ Ｄ — 逐步开始在大型机场
使用 。
２ 场面监视技术 的原 理
２ １一次雷达 ．
场 面 监 视 雷 达 一 次雷 达 系 统 是 脉 冲 雷 达 ，脉 冲 雷 达 连 续 发 射 射 频 脉 冲 ， 在 小 发 射 的 问 隔 期 问 ， 接 收 回波 信 号 ， 并 利 用 发 射 脉冲 与州 波 信 号 之 间 的 间 隔 时 间 ，达 到 测 定 目 标 距 离 和 方 位 的 日的 ， 一 次 雷 达 ｔ 要 由天 线 、发 射 机 、接
装在 机上 的应答机 收到这 个模式询 问信号 后，经过信 号
处 理 、 译 码 ， 然 后 由应 答 机 发 回 编 码 的 回 答 信 号 。地 面 雷