蘭州中川國際機場多點定位地面站選址仿真分析

張海洋

（民航甘肅空管分局技術保障部雷達室，蘭州 730087）

1 引言

近年來，隨著國家對西部經濟的大力投入，以及甘肅省經濟和旅游市場的蓬勃發展，蘭州中川國際機場2016年旅客吞吐量首次突破1000萬人次大關，標志著蘭州中川國際機場正式跨入全國大型繁忙機場行列，2018年全年旅客吞吐量達到1385萬，日均起降達到300架次。航班量的高速增長，給空管系統管制員工作無疑帶來了巨大的安全壓力和挑戰，如果還是單純依靠管制員自身的目視觀察來監控指揮航空器，勢必會加重管制員的工作負荷，為此，有必要在蘭州本場引入多點定位技術，實現對本場航空器地面運行狀態的監控，減輕管制員的工作壓力，本文將以多點定位地面站的站址選取方法來展開探討，完成蘭州中川國際機場多點定位最佳布站的設想。

2 多點定位系統原理

機場場面多點定位系統通過計算移動目標發射信號到達主站和基站的時間差（TDOA）來估算其空間位置，因此可以精確地對機場場面移動或者靜止的目標進行監視。多點定位系統為機場場面提供了一種與傳統一次場面監視雷達不同的技術手段，其經濟成本較場面監視雷達低、地面站站選址較為靈活，并且可以實現對場面航空器高精度的定位、跟蹤和監視，因此，具有很強的實用性。

3 多點定位系統布站和GDOP仿真分析

從上述分析可知，與GDOP值有關的變量：移動目標與各接收站的幾何位置，移動目標的高度，地面站數目、地面站天線長度和地面站點的布站形式。因此提高定位精度的方法：增加地面站數目、增加天線長度、優化地面站點的布站形式。以倒三角形、星型的兩種布站形式下的移動目標高度、天線長度、地面站點位置和定位精度的關系展開討論，以此為實際工作中地面站點的設置，提供科學的依據，得到最佳的布站形式。

4 多點定位布站方法在蘭州機場的運用

通過上述對多點定位的原理及仿真分析，下面將以蘭州中川國際機場為例，分析如何在蘭州機場進行多點定位的布站。

4.1 多點定位系統硬件組成

多點定位系統硬件有：中心處理站、接收站、參考測試站和終端顯示。中心處理站和參考測試站各一個，接收站有多個，具體個數，需通過仿真進行確定。物理連接方式上，各個接收站和中心站之間通過光纜連接，而參考測試站以無線方式向外輻射電磁波，與其他站之間沒有通過任何電纜連接。

接收站由一個1090MHz接收天線、一個接收機和一個低噪聲放大器組成，三者之間通過射頻電纜連接.接收站主要功能：接收目標發射的1090MHz信號，預處理之后發送到中心站處理。

中心處理站由同步單元和數據處理單元兩大核心模塊組成，同步單元功能：產生統一的時鐘信號和同步信號，通過光纖傳送至各個接收站。數據處理單元功能：接收來自各個接收站送來的數字信號，然后進行相關處理，計算目標位置，形成目標報告。

參考測試站是由天線和發射機組成，其功能是對各個接收站進行同步校準。

多點定位地面站安裝調試相比場面監視雷達而言簡單易行，可以實現遠程操控和管理，占用空間小，無需人員現場值守，節省大量的人員經費。其定位精度高、更新速率快，能滿足場面監視的性能要求，采用無源的定位技術，解決了ADS-B易欺騙的安全性問題，同時還配有二次雷達詢問機，以此來解決有些老舊機型無ADS-B的問題。此外多點定位接收站還兼容ADS-B地面站功能，各個接收站之間實現ADS-B的相互備份，多個接收站實現ADS-B的多重覆蓋，其還可以與ADS-B相結合，降低了系統復雜度和成本，無需加裝或改造機載設備，具備大規模快速實施的基礎。

4.2 最佳布站方法

通過上述比較，可以將倒三角形和星型布站兩種方式結合起來，能得到更好的定位精度。

移動目標在70度-130度區間，定位誤差最小，且還比星型布站低，所以在70度-130度這個范圍時，可以采用倒三角形進行布站，但在三個基站的連線上定位誤差增大，甚至出現了盲區。而星型布站在各個方向上比較平均，定位誤差變化較小，波動較小，從而確保了各個方向上都有較高的定位精度，該定位方法適合運動目標方向不確定的時候。因此可以得知，倒三角形布站方向性好，星型布站各個方向定位精度比較均衡，所以在布置多個地面站時，可以采用兩者相結合的方式，從而得到最優的布站效果，因此將該方法運用在蘭州中川國際機場多點定位系統站點的設置上。

5 結束語

本文通過比較多點定位系統地面站的布站模型，得出采用倒三角形和星型的布站方式，可以獲得較好的覆蓋和定位精度，并成功運用于蘭州中川國際機場多點定位系統的建設，這對日后多點定位系統地面站的選址提供些許參考和幫助。