多點(diǎn)定位技術(shù)在白云國際機(jī)場場面監(jiān)視系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用論文

　　近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，民航事業(yè)蓬勃進(jìn)步，截止至2013年，白云機(jī)場有超過5000萬人次的旅客量，躋身世界“五千萬級(jí)”的民用機(jī)場之中，己成為全國第二大機(jī)場，僅次于北京首都國際機(jī)場。伴隨著航班量的飛速增長，給空管系統(tǒng)管制員的指揮和設(shè)施設(shè)備的維護(hù)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時(shí)也帶來了更大的挑戰(zhàn)和壓力。在白云塔臺(tái)，管制員使用場面監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)白云機(jī)場范圍內(nèi)的航空器和一些車輛可進(jìn)行監(jiān)控，是在機(jī)場范圍內(nèi)對(duì)飛行器進(jìn)行指揮的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。

　　一、場面監(jiān)視系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

　　白云機(jī)場現(xiàn)在使用的是VOVA900。的場面監(jiān)視系統(tǒng)(Surface Movement RadarSystem )，簡稱場監(jiān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)向地面管制員提供以場面運(yùn)動(dòng)雷達(dá)(SM R)為中心15000英尺(1575.6m)為半徑的范圍內(nèi)的全天候的目標(biāo)定位和識(shí)別信息。

　　場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)的使用在塔臺(tái)指揮中起到了關(guān)鍵作用，直接影響到管制工作能否止常運(yùn)行。隨著場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)在白云機(jī)場的長期應(yīng)用，管制員和設(shè)備維護(hù)人員在現(xiàn)場實(shí)際使用該套系統(tǒng)的過程中也逐漸會(huì)遇到一些問題，有部分問題尤為突出。主要包括如下幾個(gè)方面: (1)容易出現(xiàn)假目標(biāo);(2)飛機(jī)目標(biāo)分裂;(3)存在一定的盲區(qū)。而隨著航班量的不斷上升，這些問題都有可能成為擾亂了管制員正常指揮工作的因素，因此也對(duì)場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)提出了更高的要求。

　　1假目標(biāo)

　　管制員通過場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，可以從顯示界而上區(qū)分飛機(jī)和車輛，而且可以獲取航班號(hào)、機(jī)型、速度、將�？康牡菣C(jī)橋等信息，大大提高管制員的工作效率。場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)在白云機(jī)場己投入使用近十年時(shí)間，近幾年來，在東而滑行道和東跑道中間有頻繁出現(xiàn)假目標(biāo)的現(xiàn)象，通過管制員的長期觀察，告知東跑道在A 380機(jī)型達(dá)到時(shí)會(huì)在其上產(chǎn)生假目標(biāo)，但離開后假目標(biāo)消失，疑為A 380尾翼過高，其他物體在A 380的金屬尾翼上形成反射同波，場監(jiān)雷達(dá)探測到同波后在其延長線處形成假目標(biāo)。此假目標(biāo)的頻繁出現(xiàn)給管制的指揮工作造成一定的影響，長期如此，當(dāng)真目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)，存在一定的安全隱患。

　　2目標(biāo)分裂

　　在原有的場面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)大型機(jī)時(shí)，雷達(dá)頭的掃描常常會(huì)無法精準(zhǔn)定位，出現(xiàn)目標(biāo)分裂的現(xiàn)象，給管制員的工作帶來極大的影響。

　　3目標(biāo)盲區(qū)

　　A 380通常停放在東而的停機(jī)位106,129, 110，在西而不停放A 380，東而停機(jī)位最多時(shí)有3架飛機(jī)同時(shí)停放。根據(jù)管制員的觀察，當(dāng)A 380停放時(shí)，在場監(jiān)的東滑行道上經(jīng)常都會(huì)出現(xiàn)假目標(biāo)，當(dāng)A 380滑出時(shí)，在東跑道上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)假目標(biāo)。

　　二、多點(diǎn)定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

　　多點(diǎn)定位技術(shù)是場面監(jiān)視技術(shù)的一種升級(jí)和補(bǔ)充，這項(xiàng)技術(shù)不會(huì)受到白云機(jī)場的地理位置、天氣、氣候等條件的影響，能夠更精準(zhǔn)地為場面提供到監(jiān)視的服務(wù)。其視距(LOS)，RF信號(hào)強(qiáng)度，大氣傳播特性，RF信號(hào)多徑，通信鏈路狀況等較強(qiáng)，并且具有很好的擴(kuò)展性，增加接收機(jī)或者改變布局即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展。

　　在廣州白云國際機(jī)場，有部分地方是非常難進(jìn)行設(shè)備的安裝的，而多點(diǎn)定位技術(shù)能夠很好地克服這一問題，對(duì)SM R的雷達(dá)頭做到了很好地補(bǔ)充。另外，在冗余度方面也是非常地好，當(dāng)有某個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以逐步降低，這項(xiàng)技術(shù)非常方便運(yùn)行和維護(hù)。

　　總的來說，多點(diǎn)定位技術(shù)更新率高，有能精確的定位結(jié)果和獲取航空器的D信息，并且其分別式的遠(yuǎn)端站的構(gòu)成，能夠很好地解決視距化問題、系統(tǒng)可行性和可擴(kuò)展性問題，并且其造價(jià)和維護(hù)成本都比SSR低，在正常情沉下能夠被動(dòng)接受。

　　三、具體接入設(shè)計(jì)方案

　　1系統(tǒng)信息的處理及顯示

　　本系統(tǒng)不需要另配備場面監(jiān)視數(shù)據(jù)處理及終端顯示系統(tǒng)，而是將M I, A T傳感器探測到的信息處理后，接入現(xiàn)有的PAF公司V 0 V A 9000場面監(jiān)視一次雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算處理，最終顯示在CW P界而上。

　　2傳感器端站的布局設(shè)計(jì)

　　根據(jù)考察和研究，需考慮機(jī)場對(duì)平行進(jìn)近監(jiān)視的需要，需在場外配置傳感器探測器，對(duì)可研中20個(gè)傳感探測器和2個(gè)校準(zhǔn)臺(tái)(2個(gè)校準(zhǔn)臺(tái)設(shè)置在塔臺(tái)頂端)的布局稍作調(diào)整，構(gòu)成探測精度約7.5m左右的機(jī)場場面及平行進(jìn)近二次雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)。另外，關(guān)于對(duì)傳感器的位置的設(shè)計(jì)主要考慮滑行道、跑道、航站樓南、北側(cè)交通流密集地帶，這些區(qū)域要求有5個(gè)以上傳感器覆蓋。

　　3地面站設(shè)備配置(參考ADSB)

　　地面站的基本配置包括以下幾個(gè)主要部件:A D S-B地面站標(biāo)準(zhǔn)單元RU6 (包括電源PV,通信CV、信號(hào)處理SV等三個(gè)可替換模塊，GPS接口、天饋、柜門三個(gè)組件及相關(guān)電纜和外部接口)，全向天線(M 0 D F I. dB s 51 00A )，GPS天線，UPS(電池可持續(xù)供電1小時(shí))，本地控制監(jiān)視系統(tǒng)(LCM S)，接收機(jī)自主完好性監(jiān)控器(RA1M)，現(xiàn)場監(jiān)控器(SiteMonitor)。

　　4地面站設(shè)備的安裝

　　設(shè)備可以根據(jù)情況安裝在室內(nèi)或室外，在有機(jī)房的地方，安裝在室內(nèi)，沒有機(jī)房的地方，采用室外帶機(jī)箱型。天線固定在合適加裝的鋼管上。

　　5信號(hào)傳輸

　　系統(tǒng)信號(hào)傳輸均利用場內(nèi)現(xiàn)有臺(tái)站就近接入機(jī)場通信管線，或場外導(dǎo)航臺(tái)站現(xiàn)有的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，以及新增微波傳輸系統(tǒng)，將信號(hào)傳輸至新航管樓中心機(jī)房。 信號(hào)傳輸可采用雙紋線信號(hào)電纜加調(diào)制解調(diào)器方式，傳輸速率大于61 b its/S;也可采用光纖電纜加光端機(jī)模式，用以太網(wǎng)傳輸，在距離通信設(shè)施距離較遠(yuǎn)的站點(diǎn)，還可采用小型微波通信。

　　6探測基站供電

　　由于系統(tǒng)的遠(yuǎn)端傳感探測器每個(gè)的耗電量僅為360W左右，且設(shè)備自帶UPS，此外探測基站的位置盡量靠近現(xiàn)有場內(nèi)臺(tái)站，以及現(xiàn)有場內(nèi)建筑物附近，因此，遠(yuǎn)端傳感探測器的供電均利用臨近的現(xiàn)有場內(nèi)臺(tái)站和建筑物就近供電。

　　航向、下滑、雷達(dá)站、VHF臺(tái)共有12個(gè)臺(tái)點(diǎn)可利用臺(tái)站內(nèi)的供電設(shè)施，其余8個(gè)點(diǎn)的采用室外供電方式，室外的設(shè)備供電電纜采用VV223X1鎧裝電纜，增加配電盒及電源防浪涌抑制器。

　　7現(xiàn)有場監(jiān)系統(tǒng)的升級(jí)

　　廣州花都區(qū)白云國際機(jī)場現(xiàn)今使用的場面監(jiān)視雷達(dá)處理系統(tǒng)是挪威的VOVA9000系列。根據(jù)白云機(jī)場三跑道和廣州終端區(qū)建設(shè)的需要，在新增加的第二個(gè)場面監(jiān)視一次雷達(dá)頭和基于二次雷達(dá)技術(shù)的多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)(M I, A T)安裝調(diào)試完成后，要對(duì)廣州機(jī)場現(xiàn)有場面監(jiān)視處理系統(tǒng)進(jìn)行全而升級(jí)。一方面使VOVA900。場面監(jiān)視處理系統(tǒng)能夠提供對(duì)第二個(gè)場面監(jiān)視一次雷達(dá)頭和多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)信號(hào)接入的硬件接口;另一方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能夠同時(shí)處理來自兩路場面監(jiān)視一次雷達(dá)頭和多點(diǎn)相關(guān)定位系統(tǒng)的信號(hào)，并在CW P管制席位上進(jìn)行融合顯示的軟件功能。通過升級(jí)，使二次場監(jiān)系統(tǒng)與現(xiàn)有的場面監(jiān)視一次雷達(dá)相結(jié)合，構(gòu)成完整的廣州機(jī)場一;次雷達(dá)場面監(jiān)視系統(tǒng)。

　　考慮到廣州機(jī)場現(xiàn)有場面監(jiān)視處理系統(tǒng)從2001年8月啟用以來，部分硬件己經(jīng)進(jìn)入故障多發(fā)期，該型號(hào)硬件一直沒有更新，而且向廠家比較難再購買到同型號(hào)的備件，不利于場面監(jiān)視處理系統(tǒng)升級(jí)后的長期穩(wěn)定運(yùn)行，因此，在白云塔臺(tái)的8M R進(jìn)行擴(kuò)容和升級(jí)的過程中，可以對(duì)相應(yīng)新型號(hào)的硬件進(jìn)行更換，這樣不僅能提高設(shè)備維護(hù)人員的現(xiàn)場運(yùn)行能力，也能為將來白云機(jī)場最終5條跑道的擴(kuò)容計(jì)劃做準(zhǔn)備。

　　將多點(diǎn)定位技術(shù)接入到場面監(jiān)視系統(tǒng)中，將兩種信號(hào)經(jīng)過融合處理后能很好地解決現(xiàn)有場面監(jiān)視系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。這也將成為未來幾年白云機(jī)場優(yōu)化場面監(jiān)視系統(tǒng)的重要研究方向。在今后的工作和學(xué)習(xí)中，還需要對(duì)具體的接入的效果做進(jìn)一步的評(píng)估和研究，不斷提升白云機(jī)場場面監(jiān)視的能力。

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