基于空管監視的飛行器地面防相撞技術研究

盛鵬峰

摘 要：飛行器地面防相撞是民航安全的重要組成部分。在中國民航飛行器增加速度原高于機場增加速度的情況下，地面飛行器相撞的潛在風險正在逐步增大，必須從技術上高度重視，并加以解決。動態監視、沖突預判和告警提示是飛行器地面防相撞技術的三個基本組成。應解決好對告警提示功能設計重視不夠，相關技術聯合使用重視不夠，落地航班潛在沖突風險重視不夠的問題。

關鍵詞：空管；監視；飛行器；地面；防相撞

中圖分類號：V355 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0079-02

飛行器地面防相撞是飛行安全的重要組成部分。史上最嚴重的飛行事故，就是由兩架客機在機場跑道上相撞造成的。當前中國國內機場飛行流量迅速攀升屢創新高，地面飛行器相撞風險增大。2016年10月11日，因塔臺管制員遺忘動態、指揮失誤，上海虹橋機場兩架載客航班險些在跑道上相撞，造成了人為原因嚴重事故征候。相比管理問題，技術因素才是根本原因所在。因此，現階段加強飛行器地面防相撞技術研究具有極其重大的現實意義。

1 飛行器地面防相撞技術綜述

動態監視、沖突預判和告警提示是飛行器地面防相撞技術的三個基本組成部分。

動態監視包括場面動態監視和進近監視。以往的研究主要關注場面動態監視，往往忽略了降落飛機可能在地面形成的沖突風險，存在安全盲區。實現監視的主要手段包括場面監視雷達、空域監視雷達、多點相關監視系統等，同時能夠接駁飛行計劃、車輛位置、停機坪橋位信息等。

沖突預判是將收到的信息與目標作統一的融合處理，并經過適當的算法，進行沖突風險預測，是飛行器地面防相撞技術研究的核心。預判范圍包括滑行道上的飛機、車輛等物體，也可以監視有無物體穿越預設的禁區。通常應該提供全天候晝夜連續的場面情況監測，在雨雪或冰雹的氣候條件下也能提供用戶滿意的監測效果。在具體算法方面，國內外學者提出過一些重要的理論與方法，如[1]隨機過程理論、混雜系統理論、動態路徑分配算法、神經網絡預測法、蒙特卡羅仿真以及預防跑道侵入系統、輔助決策系統等，分別從戰略戰術及運行層面建立沖突風險模型，戰略層面主要從沖突概率和沖突數量這2個指標，對宏觀沖突風險進行評估，戰術層面提出了沖突持續時間和沖突嚴重程度的概念，對沖突的規律和機理進行深入研究，運行層面將管制員的情景意識工作負荷作為考慮因素，輔助空中交通管理者進行決策。

告警提示則是在檢測到存在沖突風險后，立即對管制員等相關人員進行提示，采取應對措施，避免相撞事故最終發生。告警提示的最終目的使管制員等作出應對反應。

目前，飛行器地面防相撞技術已經比較成熟，一些大型機場都有使用，但是，整個系統還不夠完善。

2 存在的問題及解決思路

一是對告警提示功能設計重視不夠。動態監視、沖突預判和告警提示作為飛行器地面防相撞技術的三個基本組成部分，本無主次之分，但長期以來，建設和研究的重點往往集中在動態監視、沖突預判領域，而對告警提示重視不夠。但從理論和實踐來看，告警提示都是非常重要的一個環節，是整個系統發揮作用的最關鍵部分，系統設計的再好，但如果告警提示設計不佳，導致提醒效果不好，整套設備的作用和價值就幾乎為零。完善系統首先應該補齊這個短板。

2.1 增加提示方式

目前主要是通過指揮屏幕上告警信號閃爍進行提示，但究其根本，還是屬于圖形顯示范疇，與慣常的目標監控方式一致。這種方式因為和正常界面沒有本質區別，所以提醒效果較差。在視覺告警外，應考慮采用聽覺甚至觸覺等多種方式強化提示效果，或者相互配合使用，達到最終告警的目的。

2.2 增加告警感知點位

告警信號如果只是向特定點位傳遞，容易造成個人原因導致的“錯忘漏”發生，應向所有監控、監管、監視席位甚至管理單位同時發送，設置多重保險，在前端操作人員未發現、未處置告警時進行及時提醒。同時，告警信號應該向所有利益攸關方發送，比如相關機組人員、站坪調度人員等，促其主動避險。

2.3 增加應急處置程序

告警發生后一段時間后，如相關人員仍無采取措施消除告警，應立即啟動應急處置程序，比如在操作席位突出顯示告警、提高閃爍頻度、增大告警音量，在監控、監管、監視席位滿屏顯示等，必要時可以直接考慮由其他席位自動接管，及時干預，避免事態失控惡化。

二是相關技術聯合使用重視不夠。場面監視雷達為一次雷達系統，無法直接獲得目標的二次代碼信息，所以無法對探測到的場內目標進行信息相關，飛機的標牌、橋位等信息都無法提供，目標信息提供不完全，而且由于機場建筑物遮蔽，容易產生盲區，系統運行的風險和管制員工作的壓力較大。多點定位系統可以對機場范圍內所有裝有S模式應答機的目標精確定位，使所有的目標信息都能自動相關，為場內目標自動掛全標牌，彌補一次場面監視雷達系統目標信息無法自動相關的缺陷，為管制員提供全面準確的目標信息，技術研究和推廣應用漸成主流，但是它對于非合作目標則無能為力。出于成本考慮，建設方常會陷入兩難境地，建議優先選用多點定位系統，其次考慮兩種設備同時使用。例如[2]杭州蕭山機場由于航站樓位于南北二跑道中間，有較多場監雷達所不能覆蓋到的盲區角落，因此在候機樓停機坪附近布置了5個多點定位點，采用緊密布點的方式進行彌補，以覆蓋場監雷達盲區，最大限度地確保完整覆蓋。

三是落地航班潛在沖突風險重視不夠。飛行器在空中有空域監視雷達等設備提供監視，沖突告警等機制提供防相撞保護，地面則有場面監視等防相撞設施和機制，但是，在空地結合處，特別是落地航班時存在的潛在沖突風險應引起足夠重視，不能兩不管。落地航班潛在沖突風險主要發生在地面，所以，應該納入飛行器地面防相撞技術研究范疇，否則，如果光考慮地面航班，只是把落地航班作為一種突發特殊情況處理，很可能出現防不勝防的局面。因此，建議在技術層面，將空域監視雷達信號接入飛行器地面防相撞系統并進行統一處理，作為常態化技術要求，緊密結合落地航班動態，預測其與地面飛行器可能存在的沖突風險，并進行提示。

飛行器地面防相撞是個技術問題，更是個管理問題，因此，在具體研究應用階段，應充分考慮使用中出現的各種復雜情況，采取全面的技術措施。

參考文獻：

[1]牟奇鋒，馮曉磊，向碩凌.機場場面沖突檢測告警系統的設計與實現[J].四川大學學報，2015.7.

[2]鄒騏遠.杭州蕭山機場場面監視系統現狀及改進方案[J].科技前沿，2015（8）：25-26.