多點定位技術在白云國際機場場面監視系統中的研究與應用

摘 要：場面監視雷達是一種一次雷達，利用目標對電磁波的反射或自身的輻射發現目標，主要用于監視機場場面上飛機及車輛。場面監視雷達系統在白云機場已投入使用近十年時間，目前已經成為航空管制中不可或缺的重要設備。本文針對場監系統在使用過程中出現的問題和存在的隱患進行研究，并對以上存在的問題提出解決方案，提出可在廣州塔臺場面監視系統中接入多點定位技術，制定更加全面、精確、快捷的場面監視雷達系統，彌補當前白云機場場面監視雷達系統運行中的不足。

關鍵詞：場面監視雷達系統；假目標；多點定位

中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A

近年來，我國經濟快速發展，民航事業蓬勃進步，截止至2013年，白云機場有超過5000萬人次的旅客量，躋身世界“五千萬級”的民用機場之中，已成為全國第二大機場，僅次于北京首都國際機場。伴隨著航班量的飛速增長，給空管系統管制員的指揮和設施設備的維護提出了更高的標準和要求，同時也帶來了更大的挑戰和壓力。在白云塔臺，管制員使用場面監視系統，對白云機場范圍內的航空器和一些車輛可進行監控，是在機場范圍內對飛行器進行指揮的關鍵系統之一。

一、場面監視系統使用現狀

白云機場現在使用的是NOVA9000的場面監視系統（Surface Movement Radar System），簡稱場監系統，該系統向地面管制員提供以場面運動雷達（SMR）為中心15000英尺（4575.6m）為半徑的范圍內的全天候的目標定位和識別信息。

場面監視雷達系統的使用在塔臺指揮中起到了關鍵作用，直接影響到管制工作能否正常運行。隨著場面監視雷達系統在白云機場的長期應用，管制員和設備維護人員在現場實際使用該套系統的過程中也逐漸會遇到一些問題，有部分問題尤為突出。主要包括如下幾個方面：（1）容易出現假目標；（2）飛機目標分裂；（3）存在一定的盲區。而隨著航班量的不斷上升，這些問題都有可能成為擾亂了管制員正常指揮工作的因素，因此也對場面監視雷達系統提出了更高的要求。

1 假目標

管制員通過場面監視雷達系統，可以從顯示界面上區分飛機和車輛，而且可以獲取航班號、機型、速度、將停靠的登機橋等信息，大大提高管制員的工作效率。場面監視雷達系統在白云機場已投入使用近十年時間，近幾年來，在東面滑行道和東跑道中間有頻繁出現假目標的現象，通過管制員的長期觀察，告知東跑道在A380機型達到時會在其上產生假目標，但離開后假目標消失，疑為A380尾翼過高，其他物體在A380的金屬尾翼上形成反射回波，場監雷達探測到回波后在其延長線處形成假目標。此假目標的頻繁出現給管制的指揮工作造成一定的影響，長期如此，當真目標出現時，存在一定的安全隱患。

2 目標分裂

在原有的場面監視雷達系統，當出現大型機時，雷達頭的掃描常常會無法精準定位，出現目標分裂的現象，給管制員的工作帶來極大的影響。

3 目標盲區

A380通常停放在東面的停機位106、129、140，在西面不停放A380，東面停機位最多時有3架飛機同時停放。根據管制員的觀察，當A380停放時，在場監的東滑行道上經常都會出現假目標，當A380滑出時，在東跑道上經常會出現假目標。

二、多點定位技術優點

多點定位技術是場面監視技術的一種升級和補充，這項技術不會受到白云機場的地理位置、天氣、氣候等條件的影響，能夠更精準地為場面提供到監視的服務。其視距（LOS），RF信號強度，大氣傳播特性，RF信號多徑，通信鏈路狀況等較強，并且具有很好的擴展性，增加接收機或者改變布局即可實現系統擴展。

在廣州白云國際機場，有部分地方是非常難進行設備的安裝的，而多點定位技術能夠很好地克服這一問題，對SMR的雷達頭做到了很好地補充。另外，在冗余度方面也是非常地好，當有某個點發生故障時，可以逐步降低，這項技術非常方便運行和維護。

總的來說，多點定位技術更新率高，有能精確的定位結果和獲取航空器的ID信息，并且其分別式的遠端站的構成，能夠很好地解決視距化問題、系統可行性和可擴展性問題，并且其造價和維護成本都比SSR低，在正常情況下能夠被動接受。

三、具體接入設計方案

1 系統信息的處理及顯示

本系統不需要另配備場面監視數據處理及終端顯示系統，而是將MLAT傳感器探測到的信息處理后，接入現有的PAE公司NOVA 9000場面監視一次雷達的數據進行融合計算處理，最終顯示在CWP界面上。

2 傳感器端站的布局設計

根據考察和研究，需考慮機場對平行進近監視的需要，需在場外配置傳感器探測器，對可研中20個傳感探測器和2個校準臺（2個校準臺設置在塔臺頂端）的布局稍作調整，構成探測精度約7.5m左右的機場場面及平行進近二次雷達監視系統。另外，關于對傳感器的位置的設計主要考慮滑行道、跑道、航站樓南、北側交通流密集地帶，這些區域要求有5個以上傳感器覆蓋。

3 地面站設備配置（參考ADSB）

地面站的基本配置包括以下幾個主要部件：ADS-B 地面站標準單元RU6（包括電源PN、通信CN、信號處理SN等三個可替換模塊，GPS 接口、天饋、柜門三個組件及相關電纜和外部接口），全向天線（MODEL dBs 5100A），GPS 天線，UPS（電池可持續供電 1 小時），本地控制監視系統（LCMS），接收機自主完好性監控器（RAIM），現場監控器（Site Monitor）。

4 地面站設備的安裝

設備可以根據情況安裝在室內或室外，在有機房的地方，安裝在室內，沒有機房的地方，采用室外帶機箱型。天線固定在合適加裝的鋼管上。

5 信號傳輸

系統信號傳輸均利用場內現有臺站就近接入機場通信管線，或場外導航臺站現有的信號傳輸系統，以及新增微波傳輸系統，將信號傳輸至新航管樓中心機房。

信號傳輸可采用雙絞線信號電纜加調制解調器方式，傳輸速率大于64bits/S；也可采用光纖電纜加光端機模式，用以太網傳輸，在距離通信設施距離較遠的站點，還可采用小型微波通信。

6 探測基站供電

由于系統的遠端傳感探測器每個的耗電量僅為360W左右，且設備自帶UPS，此外探測基站的位置盡量靠近現有場內臺站，以及現有場內建筑物附近，因此，遠端傳感探測器的供電均利用臨近的現有場內臺站和建筑物就近供電。

航向、下滑、雷達站、VHF臺共有12個臺點可利用臺站內的供電設施，其余8個點的采用室外供電方式，室外的設備供電電纜采用VV223×4 鎧裝電纜，增加配電盒及電源防浪涌抑制器。

7 現有場監系統的升級

廣州花都區白云國際機場現今使用的場面監視雷達處理系統是挪威的NOVA 9000系列。根據白云機場三跑道和廣州終端區建設的需要，在新增加的第二個場面監視一次雷達頭和基于二次雷達技術的多點相關定位系統（MLAT）安裝調試完成后，要對廣州機場現有場面監視處理系統進行全面升級。一方面使NOVA9000場面監視處理系統能夠提供對第二個場面監視一次雷達頭和多點相關定位系統信號接入的硬件接口；另一方面實現系統能夠同時處理來自兩路場面監視一次雷達頭和多點相關定位系統的信號，并在CWP管制席位上進行融合顯示的軟件功能。通過升級，使二次場監系統與現有的場面監視一次雷達相結合，構成完整的廣州機場一/二次雷達場面監視系統。

考慮到廣州機場現有場面監視處理系統從2004年8月啟用以來，部分硬件已經進入故障多發期，該型號硬件一直沒有更新，而且向廠家比較難再購買到同型號的備件，不利于場面監視處理系統升級后的長期穩定運行，因此，在白云塔臺的SMR進行擴容和升級的過程中，可以對相應新型號的硬件進行更換，這樣不僅能提高設備維護人員的現場運行能力，也能為將來白云機場最終5條跑道的擴容計劃做準備。

將多點定位技術接入到場面監視系統中，將兩種信號經過融合處理后能很好地解決現有場面監視系統出現的問題。這也將成為未來幾年白云機場優化場面監視系統的重要研究方向。在今后的工作和學習中，還需要對具體的接入的效果做進一步的評估和研究，不斷提升白云機場場面監視的能力。

參考文獻

[1]高怡東.場面監視技術在深圳機場應用展望[J].科技咨訊，2012（33）.

[2]李斌，張冠杰.場面監視雷達發展綜述[J].火控雷達技術，2001（09）.

[3]張睿，孔金鳳.機場場面監視技術的比較及發展[J].中國西部科技，2010（01）.

[4]丘美玲.MLAT系統在廣州機場場面監視雷達系統中的應用[J].科技傳播，2013（10）.

作者簡介：楊金（1987年-），女，廣東省梅州市，中國民用航空中南地區空中交通管理局，助理工程師，學士，研究方向為機場場面監視技術。