監(jiān)視技術(shù)對(duì)提高民航運(yùn)行效率的作用研究

陳華智

（中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，廣東 廣州510400）

監(jiān)視技術(shù)是基于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、交通管理要求演變來(lái)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息采集、處理技術(shù)。此技術(shù)在空中交通管制中的應(yīng)用，能夠通過(guò)信息的監(jiān)督、追蹤數(shù)據(jù)與機(jī)場(chǎng)動(dòng)態(tài)畫(huà)面，確定需要進(jìn)行管理的要素，以便通過(guò)數(shù)據(jù)演算掌握民航飛機(jī)的飛行軌跡、意圖、間隔與機(jī)場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)。以便提高空中交通系統(tǒng)的可控性。從民航發(fā)展與旅客安全角度來(lái)看，監(jiān)視技術(shù)的優(yōu)劣理應(yīng)得到民航公司相關(guān)部門(mén)的重視。

1 民航監(jiān)視技術(shù)概述

民航監(jiān)視技術(shù)是基于國(guó)際民航組織空域管控要求衍變而來(lái)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的技術(shù)。以往監(jiān)視系統(tǒng)主要由一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)裝置組成，在空域交通壓力較低的環(huán)境內(nèi)，能夠通過(guò)飛機(jī)雷達(dá)裝置信號(hào)的傳輸了解民航飛機(jī)的確切位置、高度和速度，初步保障旅客的生命與財(cái)產(chǎn)安全。但隨著我國(guó)民航行業(yè)的不斷發(fā)展，民航空域交通的壓力、航班頻次的增加，對(duì)監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)水準(zhǔn)與輸出處理效率提出了極為苛刻的要求，若無(wú)法在原有技術(shù)與系統(tǒng)基礎(chǔ)上做出改善，勢(shì)必會(huì)影響民航監(jiān)視的實(shí)質(zhì)效果。ADS-B 監(jiān)視技術(shù)基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠更全面的掌控民航飛機(jī)的信息、速度、高度、經(jīng)緯度，通過(guò)數(shù)據(jù)演算確定飛機(jī)的運(yùn)行軌跡，以便提出更及時(shí)且可靠的指示，使民航交通系統(tǒng)處于可控狀態(tài)，避免飛機(jī)相撞等嚴(yán)重事故出現(xiàn)，并提高空域的整體利用率。另外，ADS-B 技術(shù)可準(zhǔn)確反應(yīng)民航飛機(jī)起降的時(shí)間、距離、飛行員指令等信息，以此構(gòu)建實(shí)時(shí)、穩(wěn)定且可靠的數(shù)據(jù)流通渠道，為多跑道航空機(jī)場(chǎng)的交通管理提供更科學(xué)且便于操作的平臺(tái)。

2 民航監(jiān)視系統(tǒng)的分類(lèi)與設(shè)計(jì)

民航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能使空中交通方便安全，高效的運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)選擇在指定特性的基礎(chǔ)上，與其它服務(wù)相互支持合作。一次監(jiān)視雷達(dá)地面接收站通常由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，旋轉(zhuǎn)天線組成。然后系統(tǒng)傳輸?shù)拿}沖檢測(cè)及處理結(jié)果的精確性，取決于目標(biāo)斜距測(cè)量反射的脈沖接收信號(hào)的傳輸時(shí)間。目標(biāo)方位的軸承接收反射脈沖時(shí)的準(zhǔn)確性，是由旋轉(zhuǎn)天線的位置決定的。

一次監(jiān)視雷達(dá)還用于機(jī)場(chǎng)地面的監(jiān)控，檢測(cè)對(duì)象多為飛行繁忙的區(qū)域、機(jī)場(chǎng)以及那些因配置忽略飛機(jī)二次監(jiān)視雷達(dá)監(jiān)視的地區(qū)。一次監(jiān)視雷達(dá)的應(yīng)用還能避免飛機(jī)相互接近時(shí)，引起二次監(jiān)察雷達(dá)信號(hào)的混淆。

二次監(jiān)察雷達(dá)(SSR)系統(tǒng)由兩個(gè)主要元素組成，分別為地面站/接收器（也稱(chēng)為雷達(dá)）和飛機(jī)異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)。其中，地面站通常包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)的天線，旋轉(zhuǎn)率參數(shù)可確定更新信息的頻率，而飛機(jī)的回應(yīng)詢(xún)問(wèn)從地上站異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)發(fā)出或接受信號(hào)，以便使飛機(jī)的范圍和軸承基于地上站進(jìn)入待定狀態(tài)。異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)通常存有數(shù)據(jù)延遲的問(wèn)題，在解碼信息過(guò)程中，需明確傳輸與答復(fù)的期限，而固定延遲耗時(shí)應(yīng)考慮到地面?zhèn)鞲衅鳎幚泶饛?fù)的時(shí)間。

一次和二次監(jiān)視雷達(dá)通常位于同一位置，以便被多個(gè)系統(tǒng)覆蓋與利用。通常情況下，一次監(jiān)視雷達(dá)天線和二次監(jiān)視雷達(dá)天線裝置會(huì)安裝在相同的旋轉(zhuǎn)裝置上，以確保同時(shí)測(cè)定與接收信息，并降低監(jiān)測(cè)成本。通過(guò)數(shù)據(jù)的處理可確定標(biāo)準(zhǔn)軌道數(shù)據(jù)，使每架飛機(jī)的一次和二次監(jiān)視雷達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，以便得到充分利用。而在一次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)日常運(yùn)行中，二次監(jiān)視雷達(dá)能夠通過(guò)飛機(jī)的檢測(cè)轉(zhuǎn)發(fā)器將設(shè)備檢測(cè)、飛機(jī)高度、身份信息等資料傳達(dá)至地面，以便地面監(jiān)督系統(tǒng)能夠確切的了解民航飛機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)兩種監(jiān)視雷達(dá)并排安裝在旋轉(zhuǎn)天線的方式，同樣能夠?yàn)閿?shù)據(jù)追蹤系統(tǒng)提供多個(gè)數(shù)據(jù)管控平臺(tái)，在數(shù)據(jù)采集與處理的效率上保持相同速率，以便數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)信息更便于核對(duì)。而某些地區(qū)采用一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)分區(qū)安裝的措施，同樣也能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的采集、處理、解析提供一定程度的冗余空間，以便某個(gè)天線出現(xiàn)故障而停止旋轉(zhuǎn)，可從其他低等級(jí)的服務(wù)中接替數(shù)據(jù)的處理。但分開(kāi)安裝的方式勢(shì)必會(huì)影響監(jiān)視系統(tǒng)跟蹤性能，并且在裝置排線與安裝方面也需要更高的成本。因此，目前民航機(jī)場(chǎng)多采用并排安裝的方式，由一次監(jiān)視雷達(dá)管控繁忙空域與機(jī)場(chǎng)，而二次監(jiān)視雷達(dá)負(fù)責(zé)提供分離式服務(wù)。ADS-B 又稱(chēng)廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視，此類(lèi)技術(shù)基于衛(wèi)星導(dǎo)航、通信技術(shù)與設(shè)備信號(hào)傳輸?shù)燃夹g(shù)，能夠?qū)w機(jī)高度、速度、機(jī)型等數(shù)據(jù)通過(guò)廣播信號(hào)的方式傳遞至地面接收平臺(tái)。通過(guò)集成全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，可控制ADS-B 數(shù)據(jù)傳導(dǎo)的準(zhǔn)確性與完整性。ADS-B 系統(tǒng)比較一次監(jiān)視雷達(dá)、二次監(jiān)視雷達(dá)而言，技術(shù)操作與管理難度較低，并且設(shè)置ADS-B 站點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)成本較低，基于數(shù)據(jù)集成管控平臺(tái)，能夠?qū)⒚窈斤w機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總于程序內(nèi)，使數(shù)據(jù)的監(jiān)督水準(zhǔn)與管理效率得到基礎(chǔ)保障。而在ADS-B 裝置配備過(guò)程中，安裝人員需要結(jié)合民航飛機(jī)位置、速度信息變化精度的要求判定適宜的裝配方案，確保全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的位置信息與傳輸速度符合監(jiān)控要求，在經(jīng)由監(jiān)管部門(mén)核查與認(rèn)證，才能正式投入使用。

3 監(jiān)視技術(shù)對(duì)提高民航運(yùn)行效率的作用

結(jié)合調(diào)查資料可知，ADS-B（廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視）技術(shù)是未來(lái)民航監(jiān)視系統(tǒng)的主體，更是多元化監(jiān)視系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)。此類(lèi)技術(shù)基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、通信技術(shù)、記載設(shè)備與地面設(shè)備技術(shù)的相互配合，能夠?yàn)槊窈竭\(yùn)行提供更全面、更高效、更安全的空中交通監(jiān)視手段，通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸提高管制員與飛行員的感知能力，也能夠?yàn)楹娇展咎峁┏掷m(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)督渠道，以便提高空域交通安全的可控性，同時(shí)提升空域容量與運(yùn)行效率。而監(jiān)視技術(shù)對(duì)提高民航運(yùn)行效率有何作用，則需要從以下幾個(gè)方面分析與研究:a.增強(qiáng)空中交通監(jiān)視能力。站在我國(guó)民航產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來(lái)看，未來(lái)幾年間，我國(guó)民航空中交通流量會(huì)有井噴式的提升，年起降架次將超過(guò)1500 萬(wàn)。盡管目前一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)能夠勉強(qiáng)滿足目前的民航運(yùn)輸需求，但是受空余交通壓力與數(shù)據(jù)信息監(jiān)測(cè)要求的影響，雷達(dá)等傳統(tǒng)監(jiān)視技術(shù)水平、布局結(jié)構(gòu)、數(shù)量都難以滿足民航運(yùn)輸?shù)男枨螅舨徊扇∮行У拇胧┦贡O(jiān)視技術(shù)水準(zhǔn)提升，勢(shì)必會(huì)對(duì)將來(lái)民航運(yùn)輸監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展帶來(lái)影響。其次，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制的不斷發(fā)展與完善，我國(guó)不少地區(qū)已具備建設(shè)民航機(jī)場(chǎng)的條件，但受地理環(huán)境等因素影響，一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)設(shè)備的安裝部署難度較大，并且建設(shè)成本較高，而這也是阻礙我國(guó)民航行業(yè)拓展市場(chǎng)的要素之一。ADS-B 監(jiān)視技術(shù)的引入，能夠基于衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化傳遞給地面接收平臺(tái)，通過(guò)經(jīng)緯度與地面角度判斷民航飛機(jī)的位置、速度與高度。在空中交通流量較大、飛行密度較高、空域結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，可通過(guò)ADS-B 可提供監(jiān)視補(bǔ)盲與備份，以此提升監(jiān)視系統(tǒng)的冗余備份能力。另外，ADS-B 技術(shù)能夠?yàn)樾滦涂展芟到y(tǒng)的架構(gòu)提供地空協(xié)同運(yùn)行的能力，使數(shù)據(jù)的傳輸速率與完全性得到保障。b.維持機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障能力。隨著我國(guó)多地區(qū)民航機(jī)場(chǎng)工程的不斷增多，我國(guó)民航空域飛行流量也在不斷提升，這使得民航飛機(jī)的飛行密度越來(lái)越高，數(shù)據(jù)監(jiān)控的壓力越來(lái)越大，信號(hào)干擾等情況也越來(lái)越頻繁。若仍舊沿用傳統(tǒng)一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)裝置，勢(shì)必?zé)o法較全面的保障民航飛行的安全性。ADS-B 技術(shù)的應(yīng)用，能夠作為監(jiān)視信息源增強(qiáng)終端區(qū)域與機(jī)場(chǎng)跑道的監(jiān)督能力，為場(chǎng)地與空域提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、豐富的民航監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息，使民航飛機(jī)的起飛與地面滑行等流程更可控，由此可顯著提高民航運(yùn)行的效率，避免跑道入侵等問(wèn)題出現(xiàn)。c.提高民航公司監(jiān)督能力。隨著我國(guó)居民出行方式的轉(zhuǎn)變，我國(guó)民航行業(yè)的潛在用戶(hù)眾多，這促使多數(shù)地區(qū)的航空公司規(guī)模正在不斷托大，航線航班的數(shù)量也在不斷增多。在此種環(huán)境下，監(jiān)督控制部門(mén)迫切需要一套完善且高效的民航監(jiān)控系統(tǒng)，確保能夠?qū)Χ嗉茱w機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，并能夠?yàn)楸O(jiān)管部門(mén)提供多元化且數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富的操作平臺(tái)，才能使民航運(yùn)行管理的主動(dòng)性增強(qiáng)，提升地方空域與機(jī)場(chǎng)的控制水平，為民航旅客的生命安全提供更全方位的保護(hù)。

4 結(jié)論

監(jiān)視技術(shù)在民航管理中的有效應(yīng)用，既能夠?yàn)槊窈娇沼蚪煌ü芾硖峁┏掷m(xù)且詳細(xì)的數(shù)據(jù)監(jiān)督與管控平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)的演算判斷民航飛機(jī)的航線軌道，同時(shí)憑借ADS-B 技術(shù)，更能夠有效解決機(jī)場(chǎng)交通管理的壓力，避免對(duì)游客的生命與財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)?yè)p害。故而，在論述監(jiān)視技術(shù)對(duì)提高民航運(yùn)行效率的作用期間，必須明確監(jiān)視技術(shù)的類(lèi)型與功能優(yōu)劣，明確適宜的設(shè)計(jì)方案后，才能使民航運(yùn)行效率得以顯著提升。