場面和廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)技術(shù)要求的差異性闡述

邱志豪

摘 要 本文主要介紹場面和廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)技術(shù)要求，通過對比闡述它們之間的差異性，為民航行業(yè)技術(shù)人員深入研究多點(diǎn)定位系統(tǒng)技術(shù)要求提供有力的幫助。

關(guān)鍵詞 場面 廣域 多點(diǎn)定位系統(tǒng) 技術(shù)要求

中圖分類號：TH911.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.07.017

Explaining The Differences of Technical Requirement

between MLAT and WAM

QIU Zhihao

（South China Air Traffic Control Bureau of CAAC， Guangzhou， Guangdong 510403）

Abstract This paper mainly introduces the technical requirements of scene and wide area multi-point positioning system， and explains the difference between them and provides a powerful help for the technical personnel of civil aviation industry to study the technical requirements of multi-point positioning system.

Keywords scene； wild area； multi-point positioning system； technical requirements

0 引言

多點(diǎn)定位系統(tǒng)已經(jīng)被國際民航組織ICAO確定為未來監(jiān)視技術(shù)發(fā)展的主要方向，歐美主要航空強(qiáng)國正在加速推進(jìn)多點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用。近年來我國民航行業(yè)也在積極推動多點(diǎn)定位系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化，同時制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)政策，以及開展專業(yè)執(zhí)照考核，促使系統(tǒng)推廣應(yīng)用日趨完善。

多點(diǎn)定位技術(shù)主要是利用多個接收站接收目標(biāo)發(fā)射的同一應(yīng)答信號，通過對各個接收站接收的信號到達(dá)時間差進(jìn)行解算處理實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（時間同步方式）上看，多點(diǎn)定位系統(tǒng)可分為分布式和集中式，它們均具有主動式和被動式兩種工作模式。跟雷達(dá)設(shè)備對比，多點(diǎn)定位系統(tǒng)具有定位精度高、更新率快、系統(tǒng)構(gòu)成簡單、部署和維護(hù)成本低等優(yōu)勢。

根據(jù)應(yīng)用場景不同，多點(diǎn)定位系統(tǒng)可分成兩種類型：機(jī)場場面多點(diǎn)定位系統(tǒng)（簡稱場面多點(diǎn)）和廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)（簡稱廣域多點(diǎn)）。前者主要應(yīng)用于機(jī)場場面，對場面上的航空器和車輛進(jìn)行監(jiān)視；而后者應(yīng)用于終端（進(jìn)近）或航路。

國內(nèi)民航行業(yè)將多點(diǎn)定位系統(tǒng)技術(shù)要求也劃分成兩部分，分別是機(jī)場場面多點(diǎn)定位系統(tǒng)通用技術(shù)要求[1]和廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)通用技術(shù)要求[2]。國內(nèi)外廠家研制生產(chǎn)的多點(diǎn)定位系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備型號須滿足對應(yīng)的技術(shù)要求，才能獲得使用許可證，才允許作為合法設(shè)備投入安全生產(chǎn)。

由于不同應(yīng)用場合的關(guān)注點(diǎn)不一樣，場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)的技術(shù)要求的內(nèi)容存在差異性。本文主要通過對比分析這兩個技術(shù)要求，總結(jié)歸納出異同點(diǎn)，可以為技術(shù)人員深入研究多點(diǎn)定位系統(tǒng)提供鋪墊和幫助。

1 技術(shù)要求差異性對比

1.1 系統(tǒng)組成

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)的系統(tǒng)組成是基本一致的。無論是系統(tǒng)主要組成、支持雙網(wǎng)、支持雙機(jī)、手動/自動切換功能，還是采用商業(yè)貨架產(chǎn)品、成熟操作系統(tǒng)等，兩者要求均相同。不過需要注意一下，測試應(yīng)答機(jī)在場面多點(diǎn)屬于必選，但在廣域多點(diǎn)屬于可選。

1.2 總體要求

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)的總體要求是完全相同的。它們都擁有以下功能或能力：物理防錯安裝設(shè)計、防雷設(shè)計、重啟時間、切換時間、BITE自檢、抗干擾和分辨交織應(yīng)答、過流和過壓保護(hù)、設(shè)計壽命、系統(tǒng)年度可用性、MTBCF和MTTR、處理模A/C/ S類信號等。

1.3 性能要求

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)在性能要求上關(guān)注不一樣。除了系統(tǒng)容量相同之外，存在以下區(qū)別：

（1）系統(tǒng)處理時延。場面多點(diǎn)要求不大于0.5s，而廣域多點(diǎn)根據(jù)不同模式來定義：在數(shù)據(jù)驅(qū)動模式（通信設(shè)施時延不超過500ms）不大于1s，在周期性延遲模式不大于目標(biāo)報告輸出周期加1s，在周期性預(yù)測模式不大于0.5s。

（2）目標(biāo)報告平均更新率。場面多點(diǎn)要求按照每秒至少1次設(shè)計，以達(dá)到每秒1次的概率來統(tǒng)計，在系統(tǒng)監(jiān)視范圍內(nèi)和機(jī)動區(qū)不小于95%，在停機(jī)坪不小于70%，在停機(jī)位不小于50%。而廣域多點(diǎn)則要求航路和終端（進(jìn)近）的目標(biāo)報告更新最大間隔值分別是8s和5s，系統(tǒng)更新ACID和模式A代碼變化的概率不小于95%（3倍更新最大間隔），系統(tǒng)更新緊急代碼和SPI的概率不小于95%（1倍更新最大間隔）。

（3）系統(tǒng)周期性服務(wù)報更新率。場面多點(diǎn)要求不大于每次1s，而廣域多點(diǎn)要求不大于每次5s。

（4）目標(biāo)水平位置精度。場面多點(diǎn)僅對場面目標(biāo)有要求：在跑道、滑行道和停機(jī)坪中心線，達(dá)到7.5m和12m的置信度分別是95%和99%；在停機(jī)位，在5s內(nèi)目標(biāo)平均水平位置誤差不超過20m。而廣域多點(diǎn)要求航路和終端（進(jìn)近）的目標(biāo)水平位置精度最大值分別是350m和150m。

（5）探測目標(biāo)概率。場面多點(diǎn)要求對模式S目標(biāo)的探測概率如下：在跑道、滑行道和停機(jī)坪中心線2s內(nèi)不小于99.9%；在停機(jī)位5s內(nèi)不小于99.9%。而廣域多點(diǎn)要求位置探測概率不小于97%。

（6）系統(tǒng)錯誤探測概率。場面多點(diǎn)要求小于10-4，而廣域多點(diǎn)要求不大于10-3。

（7）系統(tǒng)目標(biāo)識別概率。場面多點(diǎn)要求模式S目標(biāo)應(yīng)大于99.9%，而廣域多點(diǎn)要求在1個目標(biāo)報告更新最大間隔內(nèi)，系統(tǒng)識別航空器地址碼概率不小于99%，系統(tǒng)識別模式A代碼和C代碼概率分別不小于98%和96%。

（8）系統(tǒng)錯誤識別概率。場面多點(diǎn)要求在5s周期內(nèi)小于10-6，而廣域多點(diǎn)要求對航空器地址碼、模式A代碼、模式C代碼、ACID的錯誤識別均不大于0.1%。

（9）航跡初始化。場面多點(diǎn)要求系統(tǒng)航跡起始時間不大于5s。而廣域多點(diǎn)要求在5倍更新最大間隔內(nèi)（起飛目標(biāo)以3倍更新最大間隔來計算），系統(tǒng)航跡起始概率達(dá)到99%。

此外，廣域多點(diǎn)要求能夠區(qū)分間隔超過10NM的具有相同航空器地址碼的目標(biāo)。僅配置模式A/C應(yīng)答機(jī)的航空器在表1所示空域范圍和間隔水平下，須滿足以下要求：位置探測概率在間隔1和間隔2須分別達(dá)到不小于60%和98%；代碼識別概率在間隔1和間隔2分別達(dá)到不小于30%和90%。

表1 模式A/C航空器水平間隔

1.4 詢問站

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對詢問站的描述類似，包括詢問站主要設(shè)施組成、詢問控制、工作頻率、發(fā)射脈沖指標(biāo)、被動運(yùn)行模式、模式S 選擇性詢問、天線極化等。唯一不同點(diǎn)就是：發(fā)射機(jī)作用范圍。場面多點(diǎn)要求不小于2.5 km，而廣域多點(diǎn)要求發(fā)射機(jī)的脈沖峰值功率應(yīng)滿足系統(tǒng)監(jiān)視范圍覆蓋要求，輸出功率可調(diào)。

1.5 接收站

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對接收站的描述僅有部分相同，包括接收站主要組成、信號解碼處理、工作頻率、天線極化等。存在以下區(qū)別：

（1）接收站之間時差測量精度。場面多點(diǎn)要求是任意兩個接收站之間時差測量精度不大于10ns（分布式系統(tǒng)），廣域多點(diǎn)沒有這個要求。

（2）接收機(jī)靈敏度。場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)分別要求不大于-75 dBm和-85 dBm。

（3）接收機(jī)動態(tài)范圍。場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)分別要求不小于65 dB和75dB。

（4）解碼能力。場面多點(diǎn)要求接收機(jī)正確探測解碼率須滿足：功率為MTL+3dBm（廣域多點(diǎn)要求一樣）時不小于99.9%，功率為-78dBm（廣域多點(diǎn)要求-88dBm）時不小于90%，功率為-81dBm（廣域多點(diǎn)要求-91dBm）時不小于15%。

1.6 測試應(yīng)答機(jī)

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對測試應(yīng)答機(jī)的描述完全一致，包括主要組成、發(fā)射機(jī)工作頻率、發(fā)射脈沖指標(biāo)（幅度差值、頻譜、雜散和二次諧波）、接收機(jī)工作頻率、切線靈敏度、天線極化等。

1.7 中心處理站

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對在中心處理站的描述僅部分相同，包括目標(biāo)信息處理、輸出ASTERIX格式報文（CAT019服務(wù)報、CAT020目標(biāo)報告和CAT021 ADS-B目標(biāo)報告）、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、時間同步功能等。存在以下區(qū)別：

（1）數(shù)據(jù)輸出模式。場面多點(diǎn)沒有此項(xiàng)要求，而廣域多點(diǎn)要求支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動模式、周期性延遲模式和周期性預(yù)測模式。

（2）CAT010場面移動數(shù)據(jù)報。場面多點(diǎn)要求輸出，廣域多點(diǎn)不需要。

（3）目標(biāo)報告數(shù)據(jù)項(xiàng)。場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對目標(biāo)報告數(shù)據(jù)項(xiàng)輸出有區(qū)別，詳細(xì)見表2所示。

表2 多點(diǎn)定位目標(biāo)報告數(shù)據(jù)項(xiàng)

1.8 監(jiān)控維護(hù)單元

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對監(jiān)控維護(hù)單元的描述一樣，包括目標(biāo)實(shí)時顯示和記錄回放、本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控能力、實(shí)時監(jiān)視系統(tǒng)模塊及通信網(wǎng)絡(luò)、周期性檢查關(guān)鍵性能參數(shù)、配置和控制功能、連續(xù)性檢查系統(tǒng)完好性、初始化故障組件、分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出質(zhì)量、日志記錄和查詢、系統(tǒng)用戶權(quán)限分級管理等。

1.9 工作環(huán)境

場面多點(diǎn)和廣域多點(diǎn)對工作環(huán)境的描述也相同，包括工作電源（接收站、發(fā)射站、測試應(yīng)答機(jī)擁有交流和直流，中央處理站、監(jiān)控維護(hù)單元僅有交流）、室內(nèi)設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性（溫度、濕度）、室外設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性（溫度、濕度、風(fēng)速、降雨、冰雹、冰載、鹽霧、外殼防護(hù)等級）。

2 總結(jié)

多點(diǎn)定位系統(tǒng)未來將會在我國民航進(jìn)行大規(guī)模推廣建設(shè)。通過對比分析場面多點(diǎn)技術(shù)要求和廣域多點(diǎn)技術(shù)要求之間的差異性，認(rèn)真研究和透徹理解行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)備保障和維護(hù)測試水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 多點(diǎn)定位系統(tǒng)通用技術(shù)要求 第1部分：機(jī)場場面多點(diǎn)定位系統(tǒng)（征求意見稿）.中國民用航空局空中交通管理局技術(shù)中心，2016：1-8.

[2] 多點(diǎn)定位系統(tǒng)通用技術(shù)要求 第2部分：廣域多點(diǎn)定位系統(tǒng)（征求意見稿）.中國民用航空局空中交通管理局技術(shù)中心，2016：1-9.