多點定位技術在地面管制指揮中的應用

王光林

摘 要：機場地面管制工作對于飛機場面管理與空中交通服務而言具有重要作用，因而在開展地面管制時必須保證管制的條理性與準確性，而多點定位技術在其中可以起到非常好的效果。本文首先探討了多點定位技術原理與算法，進而就地面管制中多點定位技術的有效應用加以探討。

關鍵詞：多點定位技術；地面管制指揮；場面監控

中圖分類號：TN95 文獻標志碼：A

0 前言

地面管制是空中交通管制系統的組成部分，其主要目標是通過健全的管理機制與管理技術，通過現代化的管制設備，保障飛機滑行與飛行安全有序，而在這個過程中，傳統地面管制工作中應用的場監雷達等技術逐漸暴露出一定的缺陷，多點定位技術則憑借其及時性與有效性而得到愈發廣泛的認同與應用。

1 多點定位技術原理與算法

多點定位技術利用目標信號發射設備與三、四個地面接收機之間進行的信號發射的時間來實現目標的有效定位。在數學概念上，目標信號與不同地面接收機之間存在的信號接收時差會以雙曲線（面）的形式存在，可以確定飛機的具體位置，如果其呈現的形式為雙曲面，是一種三維立體空間，則需要3個地面接收站節后相應信號，通過對雙曲線交點進行計算就可以確定飛機的具體位置了。在三維空間下，飛機信號至少會被4個地面接收站所接收，在接收到相應的信號之后，雙曲面的交叉點就是飛機等移動目標的空間位置。

如果全部地面信號接收基站可以接收全部飛機信號，則通過計算基站與不同信號接收機之間的時間差，確定雙曲面，并且在中央處理器的計算之下，確定雙曲面交點，即可有效確定目標的具體位置。隨著時代的發展，在多點定位技術的應用過程中，對目標具體位置進行定位的算法發比較多，其中的大多數算法是以信號傳遞與接收的時間差為基礎的。通過時間差來對目標的具體位置進行預估，這個過程就是一個雙曲線（面）求解的過程，常用的求解算法為Chan氏算法與Taylor算法。

多點定位技術對信號傳遞的時間差加以確定與計算，從而對目標的具體位置加以確定，在技術應用的過程中，如何通過信號傳遞時間差的測量與計算非線性定位方程來實現對飛機場場面中的移動目標定位成為技術應用的關鍵性因素。也正因如此，國內外相關領域的專家學者分別就移動目標定位算法進行研究與求解，比如Chan氏算法、Fang算法與Taylor算法等等，其中，Taylor算法具備了較高的精度與有效性，可以采用Taylor算法與遺傳蟻群算法相結合的方式，進一步提高對移動目標定位的精準性。

2 多點定位技術在地面管制指揮中的應用

2.1 車輛管理

不同于發達國家，在我國，民航跑道由于各種因素的影響有可能出現侵入事件，而這種問題產生的主要是由于對于飛行區未能進行有效管理，人員與車輛未經許可擅自進出，就會影響飛機跑道的正常運行。如果該機場為軍民合用機場，則這種情況的產生會導致機場的不協調運行等問題。現階段，許多機場會采用一次場監雷達，在雷達運行過程中發現，車輛進出飛機跑道時，更加容易被跑道內的物體所遮擋，車輛與雷達之間的回波較弱，并且一次場監雷達并不利于車輛的識別與發現。這種情況下，可以采用多點定位技術來更好地發現并識別車輛。除此之外，還可以通過在車輛內部增加應答設備的方式來確保進出車輛能夠被技術發現并識別，進一步提升車輛識別率。

2.2 管制員交接班

多點定位技術在應用的過程中，可以更好地幫助地面管制員有效明確實際情況，建立其情景意識，在惡劣天氣的情況下更好地了解地面情況，并根據實際需要進行管制員交接班的調整，可以通過縮短交接班時間的方式來提高地面管制的有效性。同時，多點定位技術的應用可以減少由于交界不清而導致的違反相關規定的問題，進一步保障地面管制員交接班的合理性。

2.3 告警功能

多點定位技術的應用可以覆蓋較為廣闊的范圍，基站覆蓋的范圍越大、點位越多則精度越高，多點定位技術的刷新率可以調節，因此在實際的地面管制中極為有效。飛機機場的地面跑道入口位置的管制較為敏感與混亂，在地面管制的過程中，采用多點定位技術時，可以進一步增加基站的設置力度與數量，并進一步提升多點定位技術的掃描頻率，對跑道外等待點進行高精度檢測，檢測跑道外等待點的待離港航班、通過跑道的航班、待檢查跑道中車輛情況等方面具有較大的優勢，并且根據實際情況與實際需要，及時而精準地就跑道侵入情況提出告警。以多點定位技術為支撐，還可以對飛機等航空器的立體點位加以測量和確定，如果飛機等航空器進近狀態不合理、多錯跑道等問題，可以通過三維參數確定等方式更好地對這種不正常情況加以告警。

2.4 機場場面監控

飛機場面監控是提高飛機地面管理與場面協調的重要措施，近年來，我國航空事業不斷發展，民用航空設備的數量與質量都不斷提升，在場面活動過程中，常常發生飛機與車輛之間相互碰撞的事故，也因此而給場面監控帶來了一定的困難與壓力。現階段，許多大型機場或中型機場會采用機場場面監控雷達、廣播式自動相關監控與多點定位技術相結合的方式，對飛機與車輛在場面活動中的實際情況進行實時監控，但小型機場當中，場面監控技術的應用水平較低，場面監控與管理水平也有待提高。為此，許多小型機場在進行機場配套建設的時候，也愈發傾向于選擇多點定位技術進行場面監控。

多點定位技術是一種新興技術，定位的精準性較高，并且能夠與廣播式自動相關監控技術兼容使用，且其技術的應用成本與維護成本較低，總成本還不到機場場面監控雷達的三成，正是因為其技術應用的有效性與經濟效益而愈發廣泛地應用于各種類型與規模的機場場面管理當中。

在場面監控的過程中，對于多點定位技術的應用需要合理設計多點定位系統的布站方案。常見的多點定位技術布站類型包括4種，即倒三角形布站、平行四邊形布站、菱形布站與星形布站。以浦東機場的多點定位系統布站為例，由于浦東機場是我國華東地區的第一大國際機場，也是我國的門戶機場，因此浦東機場場面活動內容較多，機場活動區具有較大的方向性。同時，由于浦東機場航站樓遮擋了停機坪，在很大程度上容易造成場面監控的盲區，為此就需要更加科學合理的場面建設系統來確保場面監控的有效性。在對浦東機場進行多點定位技術的布站方案設計時，可以通過倒三角形布站方案與星形布站方案相結合的方式，在方向性較強的位置布置倒三角形，在目標方向明確的條件下，可以實現對移動目標的有效監控；在停機坪等位置采用星形布站，在避免監控盲區產生的同時，保證監控精度不受影響。另外，為了保證監控布站的有效性與靈活性，可以減少布站點位的數量，減少成本的投入，進一步凸顯不同位置之間結合體的監控靈活性。例如，在跑道與滑行道之間相結合的位置，如果針對跑道布設倒三角形布站結構，在完成4個點位的布設之后，可以在滑行道上增設一兩個監控點位，則構成了星形布站結構，便于實現對滑行道與跑道的有效監控。

結語

在機場地面管制工作中，多點定位技術主要可以應用于車輛管理、管制員交接班管理、非正常情況告警與場面監控中。其中，場面監控是這一技術的主要應用方向。在運用該技術進行場面監控時，需要合理進行場面點位的布站方案設計，以避免監控忙點的出現，提高場面監控的有效性。

參考文獻

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