監(jiān)視技術(shù)對提高民航運行效率的作用研究

陳華智

（中國民用航空中南地區(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的實時動態(tài)信息采集、處理技術(shù)。此技術(shù)在空中交通管制中的應用，能夠通過信息的監(jiān)督、追蹤數(shù)據(jù)與機場動態(tài)畫面，確定需要進行管理的要素，以便通過數(shù)據(jù)演算掌握民航飛機的飛行軌跡、意圖、間隔與機場運行態(tài)勢。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看，監(jiān)視技術(shù)的優(yōu)劣理應得到民航公司相關(guān)部門的重視。

1 民航監(jiān)視技術(shù)概述

民航監(jiān)視技術(shù)是基于國際民航組織空域管控要求衍變而來的數(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)視雷達與二次監(jiān)視雷達裝置組成，在空域交通壓力較低的環(huán)境內(nèi)，能夠通過飛機雷達裝置信號的傳輸了解民航飛機的確切位置、高度和速度，初步保障旅客的生命與財產(chǎn)安全。但隨著我國民航行業(yè)的不斷發(fā)展，民航空域交通的壓力、航班頻次的增加，對監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)水準與輸出處理效率提出了極為苛刻的要求，若無法在原有技術(shù)與系統(tǒng)基礎(chǔ)上做出改善，勢必會影響民航監(jiān)視的實質(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的信息、速度、高度、經(jīng)緯度，通過數(shù)據(jù)演算確定飛機的運行軌跡，以便提出更及時且可靠的指示，使民航交通系統(tǒng)處于可控狀態(tài)，避免飛機相撞等嚴重事故出現(xiàn)，并提高空域的整體利用率。另外，ADS-B 技術(shù)可準確反應民航飛機起降的時間、距離、飛行員指令等信息，以此構(gòu)建實時、穩(wěn)定且可靠的數(shù)據(jù)流通渠道，為多跑道航空機場的交通管理提供更科學且便于操作的平臺。

2 民航監(jiān)視系統(tǒng)的分類與設計

民航監(jiān)測系統(tǒng)的設計，能使空中交通方便安全，高效的運行。監(jiān)控系統(tǒng)應選擇在指定特性的基礎(chǔ)上，與其它服務相互支持合作。一次監(jiān)視雷達地面接收站通常由發(fā)射機和接收機，旋轉(zhuǎn)天線組成。然后系統(tǒng)傳輸?shù)拿}沖檢測及處理結(jié)果的精確性，取決于目標斜距測量反射的脈沖接收信號的傳輸時間。目標方位的軸承接收反射脈沖時的準確性，是由旋轉(zhuǎn)天線的位置決定的。

一次監(jiān)視雷達還用于機場地面的監(jiān)控，檢測對象多為飛行繁忙的區(qū)域、機場以及那些因配置忽略飛機二次監(jiān)視雷達監(jiān)視的地區(qū)。一次監(jiān)視雷達的應用還能避免飛機相互接近時，引起二次監(jiān)察雷達信號的混淆。

二次監(jiān)察雷達(SSR)系統(tǒng)由兩個主要元素組成，分別為地面站/接收器（也稱為雷達）和飛機異頻雷達收發(fā)機。其中，地面站通常包含一個旋轉(zhuǎn)的天線，旋轉(zhuǎn)率參數(shù)可確定更新信息的頻率，而飛機的回應詢問從地上站異頻雷達收發(fā)機發(fā)出或接受信號，以便使飛機的范圍和軸承基于地上站進入待定狀態(tài)。異頻雷達收發(fā)機通常存有數(shù)據(jù)延遲的問題，在解碼信息過程中，需明確傳輸與答復的期限，而固定延遲耗時應考慮到地面?zhèn)鞲衅鳎幚泶饛偷臅r間。

一次和二次監(jiān)視雷達通常位于同一位置，以便被多個系統(tǒng)覆蓋與利用。通常情況下，一次監(jiān)視雷達天線和二次監(jiān)視雷達天線裝置會安裝在相同的旋轉(zhuǎn)裝置上，以確保同時測定與接收信息，并降低監(jiān)測成本。通過數(shù)據(jù)的處理可確定標準軌道數(shù)據(jù)，使每架飛機的一次和二次監(jiān)視雷達數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，以便得到充分利用。而在一次監(jiān)視雷達系統(tǒng)日常運行中，二次監(jiān)視雷達能夠通過飛機的檢測轉(zhuǎn)發(fā)器將設備檢測、飛機高度、身份信息等資料傳達至地面，以便地面監(jiān)督系統(tǒng)能夠確切的了解民航飛機的運行狀態(tài)，通過兩種監(jiān)視雷達并排安裝在旋轉(zhuǎn)天線的方式，同樣能夠為數(shù)據(jù)追蹤系統(tǒng)提供多個數(shù)據(jù)管控平臺，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)實時信息更便于核對。而某些地區(qū)采用一次監(jiān)視雷達與二次監(jiān)視雷達分區(qū)安裝的措施，同樣也能夠為數(shù)據(jù)的采集、處理、解析提供一定程度的冗余空間，以便某個天線出現(xiàn)故障而停止旋轉(zhuǎn)，可從其他低等級的服務中接替數(shù)據(jù)的處理。但分開安裝的方式勢必會影響監(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，目前民航機場多采用并排安裝的方式，由一次監(jiān)視雷達管控繁忙空域與機場，而二次監(jiān)視雷達負責提供分離式服務。ADS-B 又稱廣播式自動相關(guān)監(jiān)視，此類技術(shù)基于衛(wèi)星導航、通信技術(shù)與設備信號傳輸?shù)燃夹g(shù)，能夠?qū)w機高度、速度、機型等數(shù)據(jù)通過廣播信號的方式傳遞至地面接收平臺。通過集成全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與慣性導航系統(tǒng)的應用，可控制ADS-B 數(shù)據(jù)傳導的準確性與完整性。ADS-B 系統(tǒng)比較一次監(jiān)視雷達、二次監(jiān)視雷達而言，技術(shù)操作與管理難度較低，并且設置ADS-B 站點的經(jīng)濟成本較低，基于數(shù)據(jù)集成管控平臺，能夠?qū)⒚窈斤w機的各項數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總于程序內(nèi)，使數(shù)據(jù)的監(jiān)督水準與管理效率得到基礎(chǔ)保障。而在ADS-B 裝置配備過程中，安裝人員需要結(jié)合民航飛機位置、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)管部門核查與認證，才能正式投入使用。

3 監(jiān)視技術(shù)對提高民航運行效率的作用

結(jié)合調(diào)查資料可知，ADS-B（廣播式自動相關(guān)監(jiān)視）技術(shù)是未來民航監(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)。此類技術(shù)基于衛(wèi)星導航系統(tǒng)、通信技術(shù)、記載設備與地面設備技術(shù)的相互配合，能夠為民航運行提供更全面、更高效、更安全的空中交通監(jiān)視手段，通過數(shù)據(jù)的實時傳輸提高管制員與飛行員的感知能力，也能夠為航空公司提供持續(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，同時提升空域容量與運行效率。而監(jiān)視技術(shù)對提高民航運行效率有何作用，則需要從以下幾個方面分析與研究:a.增強空中交通監(jiān)視能力。站在我國民航產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，未來幾年間，我國民航空中交通流量會有井噴式的提升，年起降架次將超過1500 萬。盡管目前一次監(jiān)視雷達與二次監(jiān)視雷達能夠勉強滿足目前的民航運輸需求，但是受空余交通壓力與數(shù)據(jù)信息監(jiān)測要求的影響，雷達等傳統(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輸?shù)男枨螅舨徊扇∮行У拇胧┦贡O(jiān)視技術(shù)水準提升，勢必會對將來民航運輸監(jiān)測工作的開展帶來影響。其次，隨著我國經(jīng)濟體制的不斷發(fā)展與完善，我國不少地區(qū)已具備建設民航機場的條件，但受地理環(huán)境等因素影響，一次監(jiān)視雷達與二次監(jiān)視雷達設備的安裝部署難度較大，并且建設成本較高，而這也是阻礙我國民航行業(yè)拓展市場的要素之一。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)實時化傳遞給地面接收平臺，通過經(jīng)緯度與地面角度判斷民航飛機的位置、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)復雜的區(qū)域，可通過ADS-B 可提供監(jiān)視補盲與備份，以此提升監(jiān)視系統(tǒng)的冗余備份能力。另外，ADS-B 技術(shù)能夠為新型空管系統(tǒng)的架構(gòu)提供地空協(xié)同運行的能力，使數(shù)據(jù)的傳輸速率與完全性得到保障。b.維持機場運行保障能力。隨著我國多地區(qū)民航機場工程的不斷增多，我國民航空域飛行流量也在不斷提升，這使得民航飛機的飛行密度越來越高，數(shù)據(jù)監(jiān)控的壓力越來越大，信號干擾等情況也越來越頻繁。若仍舊沿用傳統(tǒng)一次監(jiān)視雷達與二次監(jiān)視雷達裝置，勢必無法較全面的保障民航飛行的安全性。ADS-B 技術(shù)的應用，能夠作為監(jiān)視信息源增強終端區(qū)域與機場跑道的監(jiān)督能力，為場地與空域提供精準、實時、豐富的民航監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，使民航飛機的起飛與地面滑行等流程更可控，由此可顯著提高民航運行的效率，避免跑道入侵等問題出現(xiàn)。c.提高民航公司監(jiān)督能力。隨著我國居民出行方式的轉(zhuǎn)變，我國民航行業(yè)的潛在用戶眾多，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機進行實時監(jiān)督，并能夠為監(jiān)管部門提供多元化且數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富的操作平臺，才能使民航運行管理的主動性增強，提升地方空域與機場的控制水平，為民航旅客的生命安全提供更全方位的保護。

4 結(jié)論

監(jiān)視技術(shù)在民航管理中的有效應用，既能夠為民航空域交通管理提供持續(xù)且詳細的數(shù)據(jù)監(jiān)督與管控平臺，通過數(shù)據(jù)的演算判斷民航飛機的航線軌道，同時憑借ADS-B 技術(shù)，更能夠有效解決機場交通管理的壓力，避免對游客的生命與財產(chǎn)安全帶來損害。故而，在論述監(jiān)視技術(shù)對提高民航運行效率的作用期間，必須明確監(jiān)視技術(shù)的類型與功能優(yōu)劣，明確適宜的設計方案后，才能使民航運行效率得以顯著提升。