機場場面監視技術的比較及發展

張志芳（民航湖南空管分局，湖南長沙 419137）

機場場面監視技術的比較及發展

張志芳
（民航湖南空管分局，湖南長沙 419137）

當前，在全球航空運輸業不斷發展，機場內飛機起降數量持續增加的形勢之下，機場管理工作迎來了極大的挑戰。如何有效的運用機場場面監視技術，支持指揮中心管理功能，確保站坪內飛機、車輛交通的通暢、高效，提升機位、滑行道利用率，是各機場當局應當慎重思考的問題。以下，文章介紹了機場現階段主要運用的四種場面監視技術，多點定位、廣播式自動相關監視ADS-B、二次雷達技術以及一次雷達技術，比較、分析四種技術的性能以及工作原理，并簡述了場面監視技術的發展方向。希望為實現更加安全、穩定的機場場面監視工作開展提供參考作用。

機場 場面監視技術 發展 比較

經濟活動迅速地發展，民用航空的航班量以及運輸量也隨著快速地增長，與此同時，地面以及空中的交通擁擠程度也隨著增長。地面上，飛機與車輛、飛機與飛機發生沖突事故的可能性飛速地增大，因此機場運行的效率減小了，民航運輸業的發展受到了阻礙。由此可見要想增大航班數量，其中一個重要方法是減小地面上的交通擁擠程度。可以利用以下兩個方法解決：一是增多跑道數量，有效增大機場運行的規模。二是先進場面監視技術的使用，有效地解決安全沖突隱患，增大機場的運行效率。而方法一對于土地以及資金的需求過大，建設周期也比較長，所以運用方法二會比較現實一點，通過對場面監視性能的提升增大機場的容量，讓其運行快速、有序。現階段的場面監視技術有一次雷達、二次雷達，廣播式自動相關監視ADS-B以及多點定位監視也隨著技術的發展運用的越來越多。

1　監視場面技術的原理

1.1一次雷達

場面監視雷達中，一次雷達系統就是脈沖雷達。脈沖雷達可以連續地發射出射頻脈沖，等到不發射的間隔期間，有效地將回波信號接收回來，并在回波信號以及發射脈沖的間隔時間實現對于目標方位以及距離的準確測定。一次雷達的組成部分是終端設備、信號處理機、接收機、發射機以及天線。其中，天線方向性的運用，讓雷達有效地實現對于目標方位角β以及仰角ε的測定。電氣以及機械上的有效組合，讓雷達將天線指向所將要探測的方位，在目標被發現的瞬間，就能夠依照所收到的回波信號的不同強弱幅度來評定被測的目標以及目標所在的方位。

1.2二次雷達

二次雷達，是通過地面詢問雷達將一定模式的詢問信號發射出來，當信號被飛機上所裝的應答機接收之后，對信號進行相關的譯碼以及處理，接著應答機將會將已經編碼的回應信號發射出去，地面雷達接收到答復信號之后，再進行相關的處理信號行為，把裝置了應答機的飛機的距離、方向、高度以及代碼準確地顯示于平面顯示儀器上面。機載應答機以及地面詢問雷達是二次雷達系統的兩個組成部分。其中，地面詢問雷達是由雷達顯示終端、信號處理設備、接收機、發射機以及二次雷達天線五部分構成，發射機可以依照所需的詢問模式將相應的脈沖信號發射出去。

1.3廣播式自動相關監視ADS-B

ADS-B主要的通信手段是運用先進的空空/地空的數據鏈，數據源是機載設備以及先進的導航系統發出的信息，將自身的相關狀態參數發射出去，并且可以接收其他飛機發出的廣播信息，能夠實現飛機與飛機之間的互相感知，詳細、全面地了解四周邊的空中交通情況，與機場地面上運行活動的車輛、飛機間保持合適的安全距離，實現監視場面的功能。ADS-B系統的組成部分主要是地面站以及機載設備。其中，機載設備的組成部分有駕駛艙沖突信息顯示器、天線、數據鏈收發以及GPS接收機，利用高速的數據鏈與地面站之間實現通信，以多點對多點、網站的方式實現雙向數據通信。

ADS-B設備能夠發送到外界的監視數據有：飛機轉向標識、三維速度、三維位置、飛機類型、呼號以及另外的其他訊息。而因為ADS-B對外發送的數據太多，所以ADS-B的支持數據鏈需要具有大容量的信道、較快的傳輸速度以及廣播模式等。

1.4多點定位的監視系統

監視系統多點定位是外國發明的一種可以針對機場附近、終端區域、航路的監視新技術。以應答機的多點監視系統為基礎，運用多個接收機接收應答機脈沖，并準確地計算出相關標識以及位置。地面接收機能夠準確地監視機場場面、四周的靜止與移動的汽車、飛機。該系統的主要組成部分是機場地面安裝的接收機、車輛或者飛機上的目標處理單元、應答機。

因為系統要通過計算準確無誤的時差才可以實現準確的定位作用，所以對于時間同步的要求非常高，監視系統的多點定位運用了校正應答機與GPS相互結合的方法來達到同步時間的要求，具體方法是：從GPS衛星上，校正應答機接收了標準的信號時間，一切的地面接收機時鐘都是借助監測校正機所發射出來的信號來達到與目標處理單元之間同步的要求的。

2　比較幾種場面監視技術

通過比較幾種場面監視技術的原理，得出其各自的特點：

一次雷達技術：能夠運用光點在雷達屏幕上面顯示飛機的距離與方位，無論飛機有沒有裝置應答機都可以顯示出來。但一次雷達技術也存在其不足：一定需要有夠大的能量電平輻射，才可以接收到目標反射的遠距離訊號；另外，不僅飛機的會顯示，其他的固定目標也將會顯示出來，就會干擾特定目標的顯示；無法自動顯示、識別飛機以及飛機的高度；雷達回波會有閃爍現象的存在。

二次雷達：定位方式使用詢問應答的方法，利用數據鏈技術實現發送信息與接收信息，所以發射功率比較小，相應的干擾雜波比較少，目標不會閃爍，可以供應很多和飛機有關的訊息。而二次雷達的不足之處是：應答機工作負荷太大，在詢問當中有可能會有非同步串擾、同步干擾的存在，加上飛機的飛行機動性，可能會使得回波出現暫時性中斷的現象。

ADS-B：優點是更新數據快，刷新率是1次/秒；傳遞的信息量比二次雷達多；有精確度較高的目標方位，使用、建設成本比二次雷達的監視系統低得多，而且車輛、飛機上一定要裝ADS-B型應答機。

多點定位監視技術：利用現有機載標準的應答機，不用再加裝其他的導航機載設備才能實現監視定位；兼容了ADS-B相關技術；更新數據率高，對于某些監視重點的地域，能夠手動設定更高的刷新率；是成本比較低的系統，比現階段的SSR雷達系統和監視場面雷達的投資成本低；有高精度的定位，空中廣域定位精確度達到五十米內，定位地面精確度達到十米內；包含良好的識別目標能力。

通過比較幾種監視技術，將在不同的機場使用相對應的監視技術。其中，中大型機場應該使用監視場面雷達與ADS-B或者多點定

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位監視結合起來的方式，才能實現高可靠性、高準確性的監視性能；而小機場應該使用多點定位監視技術或者ADS-B監視場面，能夠滿足了監視場面需求的基礎上，有效地節約建設費用。

3　監視場面技術的發展

伴隨著監視場面雷達、多點定位監視系統以及ADS-B在各機場的推廣運用，增大了機場運行場面的效率，而現階段的監視場面技術在控制、監視上仍然含有一些缺陷，監視場面技術可以在下面幾個方向進行改進：一是應該可以提供更大的安全性能以及可靠性能。二是可以實現沖突檢測與路由選擇。三是應該可以提供確切的預警、報警訊息。四是可以實現在機場場面上，各飛機與車輛的運行時協調性高。

要想解決以上存在的不足， ICAO制定的“先進場面活動引導控制”系統產生了。作為一個利用路由、監視引導、計劃功能對汽車以及場面飛行器進行控制的集成綜合型系統，A-SMGCS系統整合了當今所有監視技術的優點，不僅可以兼容現有監視數據，還能完成引導、路由、控制以及監視四個功能。其中引導功能、路由功能能夠在不增大機場活動區大小前提下，有效地增大機場運行安全性、容量和速率，成為大型機場有效解決飛機地面監控與滑行問題的最好方式。

4　結語

機場車輛數量以及飛機流量的不斷增多，使得我們對于監視場面技術的性能需求越來越大，場面監視技術的重要性就明顯可見了。我們能夠預想在不久以后，我們利用先進的監視場面技術能夠更加安全、流暢地運行，發揮出機場更大的潛力，推進了民航事業更加蓬勃發展。

［1］魏光興.通信導航監視［M］.成都：西南交通大學出版社，2004.

［2］張軍.現代空中交通管理［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2005.