關于白云機場場監系統覆蓋效果研究

陳健明 呂超 王明甲

摘要：場面監視雷達自動化系統已成為機場區域航空管制不可或缺的重要系統設備，廣州白云國際機場的擴容工程實施后，對場面監視雷達自動化系統的覆蓋區域提出了更高的要求，本文針對該需求，進行了相應分析，提出了解決實際問題的一些設想。

關鍵詞：場面監視雷達自動化系統；覆蓋區

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0014-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

場面監視與引導系統已成為機場區域航空管制不可或缺的重要系統設備，廣州白云國際機場第三跑道擴容工程中對使用的場面監視與引導系統進行了升級，本文通過對升級后的場面監視系統的覆蓋區進行了分析，提出了改進系統覆蓋的設想。

1新場監系統雙雷達頭覆蓋情況

廣州白云國際機場，現塔臺管制所使用的場面監視系統是INDRA公司生產的NOVA9000場面運動引導和控制系統（以下簡稱新場監系統）。該系統搭配了雙雷達頭對機場場面實施監視覆蓋，一臺為安裝于航管塔臺塔頂的TERMA一次雷達，另一臺為機場第三條跑道啟用工程中新配置的INDRA一次雷達。

TERMA雷達頭的覆蓋范圍可達4公里，其覆蓋面可以達到整個機場區域，包括新建的第三條跑道及相關滑行道區域。

INDRA雷達頭安裝位置位于機場東區三跑道外側二號塔臺塔頂，覆蓋范圍設置在3公里，主要覆蓋了現機場范圍的東部區域，包括東停機坪以及在三跑道在內的兩條窄距跑道及其相關滑行道區域。

現新場監系統的探測信號來源主要是由TERMA和年INDRA兩部雷達頭提供，而系統對兩路雷達信號所采用的融合方式為疊加處理方式，如圖1所示，機場西邊區域主要由TERMA雷達頭進行探測覆蓋，而機場東邊區域，則是雙雷達覆蓋探測。

2 雙雷達頭覆蓋對管制運行影響分析

民航業的高速發展，尤其廣州機場每日龐大的進出港航班量，及其場面的復雜結構，和多變的天氣環境，管制工作越來越依賴場面監視系統，成為重要的管制工具。

現兩部雷達同時運作，為新場監系統提供探測信號，有以下幾種情況考慮：

2.1 TERMA雷達故障或停機維護

TERMA雷達若發生故障或停機維護停止提供服務時，INDRA雷達可以提供機場東半區域覆蓋探測，因此，管制工作可合并至東半區工作。西跑道停止使用，目視條件允許的，可以通過目視指揮，但西半區新場監系統因無雷達信號，無法提供航班計劃相關工作，FTM假目標抑制功能失效。

2.2 INDRA雷達故障或停機維護

INDRA雷達若發生故障或停機維護停止提供服務時，由于TERMA雷達提供全場覆蓋，因此，新場監系統仍可提供正常服務，管制工作不需要做出調整，FTM假目標抑制功能失效。

2.3 兩部雷達故障或停機維護

兩部雷達同時故障或停止工作時，由于沒有場面監視信號，新場監系統監視功能失效，管制需轉目視指揮工作。

通過以上情況分析可知，現新場監系統在單部雷達失效時，系統仍能為管制提供監視服務。正常情況下，兩部雷達同時失效的可能性較低，但為了把這種可能性降到最低，以及適應未來西區新增第四條跑道的需要，增加第三路雷達作為新場監系統的探測源，還是很有必要的。

第三路雷達的增設位置，可考慮在西跑道外，需覆蓋機場西邊停機坪及跑道區域，配合INDRA雷達的覆蓋區域，可以實現全場的覆蓋，這樣，若發生TERMA雷達停止提供服務時，新場監系統仍能獲得全場監視數據。

3 新場監系統場盲區問題

因新場監系統所搭配的雷達屬一次雷達，探測方式為主動探測，且是視距范圍內的，因此，影響雷達探測覆蓋范圍的因素除雷達自身性能外，場面的基建設施，包括雷達塔塔高也會對雷達的覆蓋產生影響。

目前，TERMA雷達位于航管塔臺塔頂，地理位置在機場范圍屬最高點，所在位置對機場整場覆蓋較好，南航站樓在用停機位基本都能覆蓋到，只有在指廊的背面存在一定盲區，但能看到飛機的尾翼。而北航站樓，其建筑高度相比南航站樓有所提高，造成的盲區相對較大，指廊背面基本被遮擋，該位置所停靠飛機也被遮擋。北航站樓主體背面也有大量停機位，而北航站樓的高度比指廊高度更高，所以該部分區域也是TERMA雷達的盲區，如圖2所示：

INDRA雷達位于三跑道外新建塔臺，在機場東部范圍屬最高點，但高度與航站樓相當，雖然INDRA雷達性能上可以覆蓋更大的區域，但航站樓的阻擋，使得INDRA雷達無法覆蓋機場西部區域，在東區停機坪位置，INDRA雷達可以彌補部分TERMA的盲區。同時在指廊的位置，也會存在INDRA雷達的探測盲區。

兩部雷達實際運行的探測效果，在三跑道和北區新增停機位啟用前，技術保障部門分別通過車輛跑場進行了測試。主要測試對象為INDRA雷達的覆蓋效果，在部分駐車點，通過切換雷達信號源來檢測TERMA雷達覆蓋準確性，對于機場西邊區域及南北聯絡道，主要以TERMA雷達覆蓋為主，測試結果顯示，機場跑道及相關滑行道區域覆蓋效果較好，而進入停機位區域覆蓋效果變差，正如上文描述的，存在盲區。

圖3可見，跑場車輛在進入停機坪區域后，由于航站樓遮擋，跟蹤軌跡基本丟失，雖然對比飛機的雷達回波，飛機進入該區域后，由于體積較大，仍能被雷達探測到，但效果也是不理想。因為空管管制的工作主要集中在滑行道和跑道，進港航班在指引到進停機位區域前已移交給機場地面工作人員引導，而出港航班在推出后滑行到指定位置，管制開始進行監視指揮，所以上述的盲區不會對管制工作造成過大影響，但相比于滑行道和跑道的使用規范，停機位區域大量的工作人員、服務車輛等因素造成該部分場面運行更加的復雜，同樣需要改善監視手段來保障安全運行。

前文分析提到的增加雷達源來解決覆蓋區的方法，并不能有效解決雷達盲區問題，雖然可以通過選擇合適的雷達安裝位置來減少盲區，但真正意義上消除盲區，必須通過引接新監視技術作為輔助探測手段。同時，一次雷達技術上的特點，還不能實現航班與計劃的自動相關，對于場面服務車輛也不能提供有效交互式監控，因此，也只有通過新監視技術的輔助才能使得新場監系統運行更加靈活和安全。

目前，多點定位技術是比較成熟，適合作為新場監系統輔助監視信號的探測技術。多點定位系統是為了填補機場場面監視雷達因各種障礙物遮擋而產生的盲區，通過在機場場區布置探測傳感器基站，依靠裝有二次應答機設備的飛機、車輛發出1090MHz A/C模式或者S模式信號進行定位，達到監視地面飛行器或車輛的目的。根據多點定位技術的工作機理，多點定位系統至少需要3個基站同時接收到目標信號，才能夠實現對目標的二維坐標定位，而要實現三維坐標定位則至少需要4個地面站的接收信號，同時接收信號的地面站越多， 定位精度就越高，所以，在基站設置上要考慮覆蓋區域的幾何精度稀釋因子GDOP影響，通過增加站點或者改變區域的站點布局來提高定位精度，盡量使機場范圍內場面監視雷達覆蓋不到的區域能被多點定位系統所完全探測監視到，從而解決場面監視的盲區問題。

4 總結

隨著今后廣州機場航班流量的繼續增長，基礎設施擴容建設的不斷深入，機場場面運行將面臨更繁忙、更復雜的交通情況，這對目前白云塔臺的場面監視系統提出了更高的要求，而根據當前場面監視系統的實際使用條件，在機場西跑道外側增加場面監視雷達、在跑滑區和機坪范圍內建立多點定位系統，是將來改善場面監視系統覆蓋的有力手段。

參考文獻：

[1] 呂小平.A―SMGCS技術和應用介紹[J].空中交通管理，2006（8）：7-15.

【通聯編輯：光文玲】