高級場面監視與引導系統的現狀及發展探討

摘 要：隨著我國信息技術的發展，高級場面監視與引導系統有了廣泛的技術基礎。由該系統所帶來的機場自動化監控的實現，能夠改善機場現場的安全性，并且在提升機場容量的基礎上提高機場的運行效率與管理質量。文章從我國機場管理的一般狀況出發，結合高級場面監視與引導系統的技術特點、系統組成和基本原理詳細闡述了高級場面監視與引導系統的發展趨勢，希望可以對我國機場管理技術提供幫助。

關鍵詞：高級場面監視；引導系統；現狀；發展

從廣州、上海、北京等大型機場開始運用場面監視雷達來進行機場輔助監視開始，近幾年，場面監視與引導系統已經大規模運用到機場管理工作中。高級場面監視與引導系統的運用大大改善了機場管理人員和空中交通管制員過去只能用目測的方式對機場現場進行指揮的工作方法，這種指揮方式受視野、天氣的影響無法做到精確控制，指揮效率低下并造成機場的運行效率無法提高。隨著游客對出行效率的要求越來越高、投入建設的大型機場越來越多、機場客流越來越大，我們迫切需要建設更加安全、更加高效的高級場面監視與引導系統，我國高級場面監視與引導系統的就是在這樣的背景下逐漸發展并普及起來的。

1 高級場面監視與引導系統的概念

高級場面監視與引導系統主要對機場場面正在運行的飛行器與車輛進行監視與探測并且對相關路徑進行選擇、引導和控制的工作。

路徑選擇是指通過自動或人工的方式根據機場實際狀況對滑行道進行分配和調整的工作，其目的是提高機場容量和滑行道的利用效率；引導功能是指通過對停止線的燈光和控制深滑行道中心線進行控制的方式來對車輛和飛機進行引導；控制功能是指對控制區域進行檢測并在發現潛在沖突時向控制臺發出警報；監視功能是指對機場場面上行駛的車輛和飛機、滑行道、跑道進行掛牌和定位。

高級場面監視與引導系統工作的目的是在機場場面環境下，以確保場面車輛和飛機安全行駛為前提，對飛行器與車輛的行駛方案進行優化，通過優化運行方案的方式來提高機場的容量和運行效率。

2 高級場面監視與引導系統在國內的應用與發展現狀

高級場面監視與引導系統以監視技術的發展為基礎。近些年，國內多點定位技術和廣播式自動相關監視技術的應用與發展都得到的突破性進展。權威機構預測，大約到2020年，多點定位技術和廣播式自動相關監視技術會在國內機場管理領域得到大規模運用，為雷達監視系統提供優化與補充。

2.1 多點定位系統

它是一種多點相關類型的監控系統，它以應答機為基礎，通過位于不同位置的多個接收機收集應答機脈沖信號來識別目標的標識和位置，可以精準地對周圍地區和機場場面安裝有S模式應答、A/C模式應答機的車輛和飛機進行定位與監視。近些年，多點定位已經被機場工作人員廣泛運用于機場管理工作中。

2.2 廣播式自動相關監視系統

英文名稱ADS-B，它將空管系統、接收機與其它飛機的機載結合起來，在空地都能提供精確、實時的沖突信息。ADS-B是一種全新科技，它將當今空中交通管制中的三大要素通信、導航、監視重新定義。一般情況下，只需機載電子設備（GPS接收機、數據鏈收發機及其天線、駕駛艙沖突信息顯示器CDTI），不需要任何地面輔助設備即可完成相關功能，裝備了ADS-B[1]的飛機可通過數據鏈廣播其自身的精確位置和其它數據（如速度、高度及飛機是否轉彎、爬升或下降等）。

廣播式自動相關監視系統還可以為飛機實時傳送交通信息，比如空域、地形、三氣等飛行信息，讓飛行員更好地應對各種飛行環境。

高級場面監視與引導系統的發展以監視技術的發展為基礎，監視技術為高級場面監視與引導系統提供數據支持，高級場面監視與引導系統主要負責描述系統本身各組成模塊之間的聯系，其數據均來自于多點定位系統、廣播式自動相關監視系統、一次航管雷達等設備。高級場面監視與引導系統通過控制，機場現場的燈光來對機場場面的車輛與飛機進行控制。

2.3 機場車輛的監視

隨著機場場面現場實地情況越來越復雜，需要用到的場面車輛也越來越多，這對機場飛機的安全是一個嚴重的威脅。機場場面上運行的車輛之間、車輛與飛機之間的沖突碰撞、跑道入侵的事件與時有發生，尤其是大霧大雨等能見度低的氣候條件下，更加需要防備這類事件的發生。目前國內機場的管理模式主要是S模式，通過塔臺上的雷達來對機場場面移動目標的運行情況進行監視。這種傳統的監視模式無法對移動目標進行實時監視與控制。我們可以引入車載顯示終端來對場面移動終端進行監視。在機場場面的車輛上安裝移動終端設施，通過VDL-4協議本機來接收移動終端的位置，并通過車載顯示器來顯示機場場面移動設備的運行情況，并對錯誤的運行情況作出警報。VDL-4模式協議以IPPS秒脈沖時間同步，通過臺電將車輛位置信息傳送給控制臺，同時接收監控中心的信息以及其他飛機和車輛的信息，通過計算機將數字信息轉化為圖像并在顯示器上顯示出來，顯示的內容包括場面車輛活動的方向、速度位置等信息。

近幾年，在上海、北京等國際大型機場，多點定位系統與廣播式自動相關監視系統的布置和使用都已經比較完善。采用多種不同手段并將各種手段有效結合起來，對機場場面進行全方位立體化的監視，極大地豐富了高級場面監視與引導系統的數據來源。從宏觀層面來看，我國的大型國際機場已經初步具備了高級場面監視與引導系統的雛形，但距離成熟和完善還有一定的差距。

由于高級場面監視與引導系統在國內還處于起步階段，無論是在規劃上還是在體制上都存在許多不成熟的地方。多點定位系統、廣播式自動相關監視系統與場面監視雷達如何合理布局；如何對各項監視數據進行合理地使用；如何將數量龐大的場面指示燈合理地接入高級場面監視與引導系統、機場管理人員與空中交通管制人員如何進行有效配合對場面燈光進行控制、空管方面與機場方面如何高效地實現數據資源共享，還須要機場工作者進行進一步地探討與研究。

3 高級場面監視與引導系統在國外的技術發展現狀與方向

新一代美國空運系統布局規劃要示：中開機場和大型機場要將相關的地面運行工作例如降落和起飛功能以及空中交管和協同交管功能有效結合在一起。加強運行系統和監視系統的自動化，并進一步加強塔臺與地面的信息共享能力，從而提高機場場面的運行管理能力。在場面最高峰、機場最繁忙的時段，既要保證機場相關設備和現場工作人員的安全，也要為場面飛機與車輛提供合理高效的運行方案，實現機場場面的高密度運行，減少飛機在機場的滑行與停留時間并提高機場的吞吐量。在氣候惡劣且能見度低的環境條件下，要做到實時掌握飛機的方位、進入和離開機場的短期趨勢以及所有將要穿越飛機相關信息，實現機場跑道的安全高速利用。美國一些地區在高級場面監視與引導系統的實際運用方面已經進行了各種評估測試和示范性研究，尤其是多點定位系統已經在美國被廣泛應用于機場管理中。

在歐洲，高級場面監視與引導系統的發展和應用更加有序和規范。歐洲航安組織為高級場面監視與引導系統制訂了一套實施方案。它對系統在四個方面提出了要求，并將這四個要求分別看成是高級場面監視與引導系統建設的四個階段。前兩個階段著重于提高機場的安全性，后兩個階段著重于提高機場場面的車輛和飛機的運行效率，整個高級場面監視與引導系統的核心模塊仍然是機場監視系統。目前，在荷蘭阿姆斯特丹斯史基浦機場、瑞典斯德哥爾摩機場，都有關于高級場面監視與引導系統比較成熟的應用案例。

在未來，高級場面監視與引導系統會更加智能、有效并且安全。為了迎合這種發展趨勢，許多航空公司已經進行相關的探索與研究，Intelligent Airaport系統即智能機場系統正在世界各地進行開發。作為高級場面監視與引導系統的一種，智能機場系統高度集成了自動化控制、地面滑行引導、指定路由、助航燈光監控和低空警戒監視等功能，通過光學識別傳感器以及分布式毫米波傳感器來實現對地面熱點、關鍵區域、停機坪和飛行區進行全面、無盲點的警戒監控，極大地提高了機場場面的安全性，而且全方位配合機場其他監控系統例如車輛管理系統、燈光控制系統、機場數據庫、航班飛行計劃和場面雷達等，通過3D成像技術和相關管理軟件來對機場場面情況進行監視與控制，并對機場不同區域的標記牌、燈光、車輛、飛機等動態設備進行實時的指揮與管理。為地面指揮中心和塔臺管制人員提供可靠、準確且清晰的實時監控圖像，讓工作人員的現場指揮如身臨其境一般。使場面上的飛機沿著熒光帶有序地停機、滑行、起降，擺脫工作人員的現場指揮，實現機場場面控制的智能化。

4 國內高級場面監視與引導系統研究現狀

國內的高級場面監視與引導系統目前還無法實現駕駛員和飛行員對機場場面的相面情況進行直接監視，所運用的間接監視方面也尚未實現自動化。我國在廣州新機場、浦東機場和上海虹橋機場、首都機場等大型樞紐機場設備了場面監視雷達，主要用于場面車輛和飛機、滑行道、跑道的監視與引導。

目前國內所使用的場面監視雷達普遍為一次雷達，這種雷達對移動目標具體位置的探測主要依靠對雷達目標加波信號進行分析計算的方式，但是對于氣候條件、障礙物、地形有著較高的要求，為了減小覆蓋盲區同時增大監視覆蓋范圍，需要在不同位置建設一系列超高天線塔，在天線塔頂部設置場面監視雷達。但是由于廊橋、候機樓等建筑物的遮擋，其監視范圍也存在一定的盲區，一定要配合飛行計劃與二次雷達的數據，才能等到比較精準的飛機標識與飛行情況，但還是仍然不能將場面車輛納入監視范圍之內。

5 結束語

我國在機場管理領域與其他國家的距離并不算大，尤其是在高級場面監視與引導系統方面，基本與西方發達國家持平。我國的大型機場可以通過合理的設計與規劃，積極學習國外先進的高級場面監視與引導系統的建設與使用經驗來豐富國內的機場管理系統。高級場面監視與引導系統的可制定性非常地強，機場管理人可以根據不同的管理需求、設備現狀和場面實地情況來對系統作有針對性的定制。合理且靈活地運用不同的機場管理手段可以進一步提高我國的機場現代化水平，為我國居民的安全、便捷地出行作出貢獻。

參考文獻

[1]馮程.機場場面運行優化及容量評估技術研究[D].南京航空航天大學，2013.

[2]王 .機場場面航空器滑行路由規劃及三維仿真研究[D].南京航空航天大學，2012.

[3]安宏鋒.機場場面航空器滑行沖突控制方法及仿真系統研究[D].南京航空航天大學，2012.

[4]楊磊.機場場面運行優化技術研究[D].南京航空航天大學，2012.

[5]孫杰.大型機場場面機動目標跟蹤算法研究[D].電子科技大學，2011.

[6]楊婉婉.機場活動區免沖突路由計劃關鍵技術研究[D].中國民用航空飛行學院，2012.