多點(diǎn)定位技術(shù)在白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

楊 金（民航中南空管局，廣東 梅州 510000）

多點(diǎn)定位技術(shù)在白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

楊 金
（民航中南空管局，廣東 梅州 510000）

場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)是一種一次雷達(dá)，利用目標(biāo)對(duì)電磁波的反射或自身的輻射發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，主要用于監(jiān)視機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面上飛機(jī)及車輛。場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)在白云機(jī)場(chǎng)已投入使用近十年時(shí)間，目前已經(jīng)成為航空管制中不可或缺的重要設(shè)備。本文針對(duì)場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和存在的隱患進(jìn)行研究，并對(duì)以上存在的問(wèn)題提出解決方案，提出可在廣州塔臺(tái)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)中接入多點(diǎn)定位技術(shù)，制定更加全面、精確、快捷的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，彌補(bǔ)當(dāng)前白云機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行中的不足。

場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)；假目標(biāo)；多點(diǎn)定位

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，民航事業(yè)蓬勃進(jìn)步，截止至2013年，白云機(jī)場(chǎng)有超過(guò)5000萬(wàn)人次的旅客量，躋身世界“五千萬(wàn)級(jí)”的民用機(jī)場(chǎng)之中，已成為全國(guó)第二大機(jī)場(chǎng)，僅次于北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)。伴隨著航班量的飛速增長(zhǎng)，給空管系統(tǒng)管制員的指揮和設(shè)施設(shè)備的維護(hù)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時(shí)也帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)和壓力。在白云塔臺(tái)，管制員使用場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)白云機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)的航空器和一些車輛可進(jìn)行監(jiān)控，是在機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)對(duì)飛行器進(jìn)行指揮的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。

一、場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

白云機(jī)場(chǎng)現(xiàn)在使用的是NOVA9000的場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)（Surface Movement Radar System），簡(jiǎn)稱場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)向地面管制員提供以場(chǎng)面運(yùn)動(dòng)雷達(dá)（SMR）為中心15000英尺（4575.6m）為半徑的范圍內(nèi)的全天候的目標(biāo)定位和識(shí)別信息。

場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的使用在塔臺(tái)指揮中起到了關(guān)鍵作用，直接影響到管制工作能否正常運(yùn)行。隨著場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)在白云機(jī)場(chǎng)的長(zhǎng)期應(yīng)用，管制員和設(shè)備維護(hù)人員在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用該套系統(tǒng)的過(guò)程中也逐漸會(huì)遇到一些問(wèn)題，有部分問(wèn)題尤為突出。主要包括如下幾個(gè)方面：（1）容易出現(xiàn)假目標(biāo)；（2）飛機(jī)目標(biāo)分裂；（3）存在一定的盲區(qū)。而隨著航班量的不斷上升，這些問(wèn)題都有可能成為擾亂了管制員正常指揮工作的因素，因此也對(duì)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)提出了更高的要求。

1 假目標(biāo)

管制員通過(guò)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，可以從顯示界面上區(qū)分飛機(jī)和車輛，而且可以獲取航班號(hào)、機(jī)型、速度、將停靠的登機(jī)橋等信息，大大提高管制員的工作效率。場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)在白云機(jī)場(chǎng)已投入使用近十年時(shí)間，近幾年來(lái)，在東面滑行道和東跑道中間有頻繁出現(xiàn)假目標(biāo)的現(xiàn)象，通過(guò)管制員的長(zhǎng)期觀察，告知東跑道在A380機(jī)型達(dá)到時(shí)會(huì)在其上產(chǎn)生假目標(biāo)，但離開后假目標(biāo)消失，疑為A380尾翼過(guò)高，其他物體在A380的金屬尾翼上形成反射回波，場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)探測(cè)到回波后在其延長(zhǎng)線處形成假目標(biāo)。此假目標(biāo)的頻繁出現(xiàn)給管制的指揮工作造成一定的影響，長(zhǎng)期如此，當(dāng)真目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)，存在一定的安全隱患。

2 目標(biāo)分裂

在原有的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)大型機(jī)時(shí)，雷達(dá)頭的掃描常常會(huì)無(wú)法精準(zhǔn)定位，出現(xiàn)目標(biāo)分裂的現(xiàn)象，給管制員的工作帶來(lái)極大的影響。

3 目標(biāo)盲區(qū)

A380通常停放在東面的停機(jī)位106、129、140，在西面不停放A380，東面停機(jī)位最多時(shí)有3架飛機(jī)同時(shí)停放。根據(jù)管制員的觀察，當(dāng)A380停放時(shí)，在場(chǎng)監(jiān)的東滑行道上經(jīng)常都會(huì)出現(xiàn)假目標(biāo)，當(dāng)A380滑出時(shí)，在東跑道上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)假目標(biāo)。

二、多點(diǎn)定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

多點(diǎn)定位技術(shù)是場(chǎng)面監(jiān)視技術(shù)的一種升級(jí)和補(bǔ)充，這項(xiàng)技術(shù)不會(huì)受到白云機(jī)場(chǎng)的地理位置、天氣、氣候等條件的影響，能夠更精準(zhǔn)地為場(chǎng)面提供到監(jiān)視的服務(wù)。其視距（LOS），RF信號(hào)強(qiáng)度，大氣傳播特性，RF信號(hào)多徑，通信鏈路狀況等較強(qiáng)，并且具有很好的擴(kuò)展性，增加接收機(jī)或者改變布局即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展。

在廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)，有部分地方是非常難進(jìn)行設(shè)備的安裝的，而多點(diǎn)定位技術(shù)能夠很好地克服這一問(wèn)題，對(duì)SMR的雷達(dá)頭做到了很好地補(bǔ)充。另外，在冗余度方面也是非常地好，當(dāng)有某個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以逐步降低，這項(xiàng)技術(shù)非常方便運(yùn)行和維護(hù)。

總的來(lái)說(shuō)，多點(diǎn)定位技術(shù)更新率高，有能精確的定位結(jié)果和獲取航空器的ID信息，并且其分別式的遠(yuǎn)端站的構(gòu)成，能夠很好地解決視距化問(wèn)題、系統(tǒng)可行性和可擴(kuò)展性問(wèn)題，并且其造價(jià)和維護(hù)成本都比SSR低，在正常情況下能夠被動(dòng)接受。

三、具體接入設(shè)計(jì)方案

1 系統(tǒng)信息的處理及顯示

本系統(tǒng)不需要另配備場(chǎng)面監(jiān)視數(shù)據(jù)處理及終端顯示系統(tǒng)，而是將MLAT傳感器探測(cè)到的信息處理后，接入現(xiàn)有的PAE公司NOVA 9000場(chǎng)面監(jiān)視一次雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算處理，最終顯示在CWP界面上。

2 傳感器端站的布局設(shè)計(jì)

根據(jù)考察和研究，需考慮機(jī)場(chǎng)對(duì)平行進(jìn)近監(jiān)視的需要，需在場(chǎng)外配置傳感器探測(cè)器，對(duì)可研中20個(gè)傳感探測(cè)器和2個(gè)校準(zhǔn)臺(tái)（2個(gè)校準(zhǔn)臺(tái)設(shè)置在塔臺(tái)頂端）的布局稍作調(diào)整，構(gòu)成探測(cè)精度約7.5m左右的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面及平行進(jìn)近二次雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)。另外，關(guān)于對(duì)傳感器的位置的設(shè)計(jì)主要考慮滑行道、跑道、航站樓南、北側(cè)交通流密集地帶，這些區(qū)域要求有5個(gè)以上傳感器覆蓋。

3 地面站設(shè)備配置（參考ADSB）

地面站的基本配置包括以下幾個(gè)主要部件：ADS-B 地面站標(biāo)準(zhǔn)單元RU6（包括電源PN、通信CN、信號(hào)處理SN等三個(gè)可替換模塊，GPS 接口、天饋、柜門三個(gè)組件及相關(guān)電纜和外部接口），全向天線（MODEL dBs 5100A），GPS天線，UPS（電池可持續(xù)供電 1 小時(shí)），本地控制監(jiān)視系統(tǒng)（LCMS），接收機(jī)自主完好性監(jiān)控器（RAIM），現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器（Site Monitor）。

4 地面站設(shè)備的安裝

設(shè)備可以根據(jù)情況安裝在室內(nèi)或室外，在有機(jī)房的地方，安裝在室內(nèi)，沒(méi)有機(jī)房的地方，采用室外帶機(jī)箱型。天線固定在合適加裝的鋼管上。

5 信號(hào)傳輸

系統(tǒng)信號(hào)傳輸均利用場(chǎng)內(nèi)現(xiàn)有臺(tái)站就近接入機(jī)場(chǎng)通信管線，或場(chǎng)外導(dǎo)航臺(tái)站現(xiàn)有的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，以及新增微波傳輸系統(tǒng)，將信號(hào)傳輸至新航管樓中心機(jī)房。

信號(hào)傳輸可采用雙絞線信號(hào)電纜加調(diào)制解調(diào)器方式，傳輸速率大于64bits/ S；也可采用光纖電纜加光端機(jī)模式，用以太網(wǎng)傳輸，在距離通信設(shè)施距離較遠(yuǎn)的站點(diǎn)，還可采用小型微波通信。

6 探測(cè)基站供電

由于系統(tǒng)的遠(yuǎn)端傳感探測(cè)器每個(gè)的耗電量?jī)H為360W左右，且設(shè)備自帶UPS，此外探測(cè)基站的位置盡量靠近現(xiàn)有場(chǎng)內(nèi)臺(tái)站，以及現(xiàn)有場(chǎng)內(nèi)建筑物附近，因此，遠(yuǎn)端傳感探測(cè)器的供電均利用臨近的現(xiàn)有場(chǎng)內(nèi)臺(tái)站和建筑物就近供電。

航向、下滑、雷達(dá)站、VHF臺(tái)共有12個(gè)臺(tái)點(diǎn)可利用臺(tái)站內(nèi)的供電設(shè)施，其余8個(gè)點(diǎn)的采用室外供電方式，室外的設(shè)備供電電纜采用VV223×4 鎧裝電纜，增加配電盒及電源防浪涌抑制器。

7 現(xiàn)有場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)的升級(jí)

廣州花都區(qū)白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)現(xiàn)今使用的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)處理系統(tǒng)是挪威的NOVA 9000系列。根據(jù)白云機(jī)場(chǎng)三跑道和廣州終端區(qū)建設(shè)的需要，在新增加的第二個(gè)場(chǎng)面監(jiān)視一次雷達(dá)頭和基于二次雷達(dá)技術(shù)的多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)（MLAT）安裝調(diào)試完成后，要對(duì)廣州機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有場(chǎng)面監(jiān)視處理系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)。一方面使NOVA9000場(chǎng)面監(jiān)視處理系統(tǒng)能夠提供對(duì)第二個(gè)場(chǎng)面監(jiān)視一次雷達(dá)頭和多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)信號(hào)接入的硬件接口；另一方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能夠同時(shí)處理來(lái)自兩路場(chǎng)面監(jiān)視一次雷達(dá)頭和多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)的信號(hào)，并在CWP管制席位上進(jìn)行融合顯示的軟件功能。通過(guò)升級(jí)，使二次場(chǎng)監(jiān)系統(tǒng)與現(xiàn)有的場(chǎng)面監(jiān)視一次雷達(dá)相結(jié)合，構(gòu)成完整的廣州機(jī)場(chǎng)一/二次雷達(dá)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)。

考慮到廣州機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有場(chǎng)面監(jiān)視處理系統(tǒng)從2004年8月啟用以來(lái)，部分硬件已經(jīng)進(jìn)入故障多發(fā)期，該型號(hào)硬件一直沒(méi)有更新，而且向廠家比較難再購(gòu)買到同型號(hào)的備件，不利于場(chǎng)面監(jiān)視處理系統(tǒng)升級(jí)后的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，因此，在白云塔臺(tái)的SMR進(jìn)行擴(kuò)容和升級(jí)的過(guò)程中，可以對(duì)相應(yīng)新型號(hào)的硬件進(jìn)行更換，這樣不僅能提高設(shè)備維護(hù)人員的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行能力，也能為將來(lái)白云機(jī)場(chǎng)最終5條跑道的擴(kuò)容計(jì)劃做準(zhǔn)備。

將多點(diǎn)定位技術(shù)接入到場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)中，將兩種信號(hào)經(jīng)過(guò)融合處理后能很好地解決現(xiàn)有場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題。這也將成為未來(lái)幾年白云機(jī)場(chǎng)優(yōu)化場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)的重要研究方向。在今后的工作和學(xué)習(xí)中，還需要對(duì)具體的接入的效果做進(jìn)一步的評(píng)估和研究，不斷提升白云機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視的能力。

[1]高怡東.場(chǎng)面監(jiān)視技術(shù)在深圳機(jī)場(chǎng)應(yīng)用展望[J].科技咨訊，2012（33）.

[2]李斌，張冠杰.場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)發(fā)展綜述[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2001（09）.

[3]張睿，孔金鳳.機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視技術(shù)的比較及發(fā)展[J].中國(guó)西部科技，2010（01）. [4]丘美玲.MLAT系統(tǒng)在廣州機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2013（10）.

TN95

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楊金（1987年-），女，廣東省梅州市，中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，助理工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)闄C(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視技術(shù)。