一種基于圖層的異常丟目標(biāo)解決辦法

崔品品

（民航中南空管局空管設(shè)備應(yīng)用技術(shù)開發(fā)實驗室 廣東省廣州市 510000）

1 引言

廣州白云國際機場擁有兩座航站樓，分別為T1（中國國內(nèi)及國際港澳臺）、T2（中國國內(nèi)及國際港澳臺）共140.37 萬平方米；共有三條跑道，跑道長度分別為3800 米、3800 米、3600 米；標(biāo)準(zhǔn)機位269 個（含F(xiàn)BO），可保障年旅客吞吐量8000 萬人次、貨郵吞吐量250 萬噸、飛機起降62 萬架次。如此多的航班架次率，極大考驗了管制員對機場場面的控制能力，而場面監(jiān)視雷達系統(tǒng)，對管制員有效維持機場航空器和車輛運行安全提供了很大的幫助。

場面監(jiān)視雷達系統(tǒng)，即場面引導(dǎo)與控制系統(tǒng)，在機場和其空域范圍內(nèi)，使用多種傳感探測設(shè)備，結(jié)合各類輔助數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為管制提供在任何環(huán)境和能見度條件下，安全有效地管控更多的移動目標(biāo)，提升管制員對機場場面的控制能力，更有效地維持機場運行安全。所以該系統(tǒng)的正常運行、目標(biāo)的有效檢測、告警的及時準(zhǔn)確至關(guān)重要。

NOVA9000 場面監(jiān)視雷達系統(tǒng)是由西班牙Indra Navia 公司提供，其中自動化處理程序部分由挪威Navia 部門提供，系統(tǒng)通過各種關(guān)鍵服務(wù)器，完成對監(jiān)視信號，氣象、飛行計劃、時鐘信號等的引接工作，以及后續(xù)的相關(guān)融合工作。該系統(tǒng)在廣州白云機場塔臺得到了極大的應(yīng)用。然而在日常的工作中，在種種不可抗力的因素影響下，場面目標(biāo)異常時有出現(xiàn)，比如假目標(biāo)、丟目標(biāo)等等。因此，技術(shù)人員通過對系統(tǒng)的維護和圖層參數(shù)的修訂上解決目標(biāo)異常問題，成為了至關(guān)重要的工作內(nèi)容。

2 工作原理及問題分析

2.1 工作原理

場面監(jiān)視雷達是一次雷達，高速旋轉(zhuǎn)的天線、發(fā)射機、接收機、信號處理器、數(shù)據(jù)處理器（早期的沒有）和顯示系統(tǒng)組成。按照一次雷達工作原理，雷達在T0 時刻向空中發(fā)射電磁波，電磁波射到飛機上后，飛機會反射電磁波，地面雷達在T1 時刻收到飛機反射的電磁波后，根據(jù)T1-T0 這個時間差，計算出飛機距離雷達的距離，這種工作方式有一個問題，就是無法識別飛機。

而對二次雷達來講，同樣在T0 時刻向空中發(fā)射電磁脈沖，但飛機上安裝了應(yīng)答機，飛機上的應(yīng)答機在收到這個電磁脈沖后，會向地面發(fā)射一組電磁脈沖，地面二次雷達在T1 時刻收到飛機發(fā)射的電磁脈沖后，根據(jù)T1-T0 這個時間差，計算出飛機距離雷達的距離。飛機向地面發(fā)射的電磁脈沖里面，就包含有飛機自身的身份識別信息。

因此，場面監(jiān)視雷達掃描到的目標(biāo)與飛行計劃無法完成自動相關(guān)，因為飛機向地面發(fā)射的電磁脈沖里面，不包含飛機自身的身份識別信息，在未引接MLAT 多點定位系統(tǒng)和ADS-B 系統(tǒng)到場面監(jiān)視系統(tǒng)的情況下，只能通過管制員從起飛航班列表中選取航班信息進行手動相關(guān)，完成界面航跡與計劃的融合。從而可以對航空器標(biāo)牌進行顯示。

一旦場面目標(biāo)掉標(biāo)牌或者丟目標(biāo)后再出現(xiàn)，都需要管制重新手動相關(guān)，這個過程中，離港航班列表中的飛行計劃已經(jīng)因為之前使用過而消失，所以管制員不得不重新制作航班計劃，然后再手動完成相關(guān)。這在廣州塔臺這種起降架次多，流量巨大的工作環(huán)境來講，不但增加管制工作量，更有可能使得管制員在忙于制作計劃及相關(guān)而漏掉需關(guān)注的地面情形。無疑是一種安全隱患。

2.2 問題分析

近期，該系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)目標(biāo)短暫丟失的異常事件，具體情況為在西跑道北頭F10 轉(zhuǎn)角位置頻繁出現(xiàn)短暫丟目標(biāo)現(xiàn)象，過轉(zhuǎn)角后目標(biāo)重新出現(xiàn)，但此時標(biāo)牌已經(jīng)解相關(guān)，需要管制重新制作標(biāo)牌進行手動相關(guān)，如圖1，2，3所示，給管制工作造成不便。

圖1：tha669 丟目標(biāo)

圖2：tha669 復(fù)出現(xiàn)

圖3：tha669 被管制手動掛標(biāo)牌

以上四圖完整顯示了F10 位置丟目標(biāo)的具體情況，就此情況，我方做了大量統(tǒng)計分析，花費近一個月的時間通過系統(tǒng)回放查看，擬尋找出引起此情況的具體原因。

經(jīng)多次回放錄像，發(fā)現(xiàn)丟目標(biāo)的時間段集中在上午和下午某些航班出現(xiàn)的固定時刻，且機型幾乎均為為波音7 系列大型機。詳細情況如表1所示。

2.2.1 通過分析得出如下結(jié)論

（1）目標(biāo)異常丟失現(xiàn)象均出現(xiàn)在西跑道北側(cè)，此處為單重場面監(jiān)視雷達覆蓋，因其他航班目標(biāo)航跡顯示正常不丟失，故此處不存在雷達監(jiān)視盲區(qū)情況；

（2）機型都為波音7 系列大型機；

（3）丟目標(biāo)出現(xiàn)時刻均為轉(zhuǎn)至F10 位置進入跑道時。

2.2.2 對管制的影響

表1

（1）待起飛關(guān)鍵時刻丟目標(biāo)，會對管制心理造成一定程度的不良影響；

（2）進入跑道后目標(biāo)出現(xiàn)，不會自動相關(guān)，需要管制員手動相關(guān)并輸入航班號等信息，給管制員的工作增加負擔(dān)；

（3）對跑道侵入方面有一定的隱患。

2.2.3 解決方案

（1）調(diào)整屏蔽區(qū)和自動探測區(qū)范圍。具體做法是在F10 丟目標(biāo)區(qū)域縮小屏蔽區(qū)范圍，增加自動探測區(qū)范圍，從而提高該區(qū)域的目標(biāo)探測效率；

（2）研究場監(jiān)圖層功能區(qū)域的相關(guān)內(nèi)容，查找解決問題的方式。

3 圖層概念及問題解決

NOVA9000 系統(tǒng)中，一具體圖形，比如機場場面地圖，是由多個圖層組合而成，各圖層有各自圖層屬性，比如該圖層元素所使用顏色、封閉區(qū)域填充顏色、線段樣式和文字大小等，圖層通過圖層組編號劃分至不同圖層組，操作席位通過點選需要的圖層組組合成地圖圖形。

該系統(tǒng)的圖層分為三種不同的類型，分別為map 圖層、aera 圖層、ranc 圖層三種。其中map 圖層主要是建筑及環(huán)境顯示圖層，不具備特殊功能；aera 圖層與告警設(shè)置相關(guān)，主要包括告警相關(guān)區(qū)域的圖形參數(shù)設(shè)定等；ranc 圖層與航跡檢測及顯示內(nèi)容相關(guān)。

此次目標(biāo)異常丟失情況主要涉及航跡處理，所以主要在ranc 圖層進行分析操作。

Ranc 圖層所涉及的圖層包括如下內(nèi)容：

Area Of No Interest (AONI)不受關(guān)注區(qū)：在定義為不受關(guān)注區(qū)內(nèi)的任何模擬視頻信號都不會被處理，以減少系統(tǒng)的計算負荷，因此不會有任何可見的回波信號顯示。這種區(qū)域可同時定義多個；

Track Mask and Additional Track Mask 航跡屏蔽區(qū)和不受關(guān)注區(qū)：被定義為航跡屏蔽區(qū)的區(qū)域內(nèi)：不再為航跡產(chǎn)生進程提供相應(yīng)航跡的點跡信息；當(dāng)視頻信號低于系統(tǒng)設(shè)定的閥值時不會被顯示；當(dāng)移動物等進入不受關(guān)注區(qū)內(nèi)時，其點跡和航跡無論如何都不會被顯示；而在屏蔽區(qū)，只是不顯示其航跡，但點跡信號只要超過系統(tǒng)設(shè)定的閥值時，依然是顯示的。航跡屏蔽區(qū)能在一定程度上減輕系統(tǒng)的計算負荷，因此，草坪和建筑區(qū)周圍通常設(shè)定為屏蔽區(qū)。

Coasting Area 監(jiān)控盲區(qū)：監(jiān)控盲區(qū)是指如影子區(qū)（雷達到障礙物之后的延長區(qū)）等雷達探測不到區(qū)域或者雷達探測容易受干擾的區(qū)域。當(dāng)目標(biāo)進入監(jiān)控盲區(qū)后，航跡處理進程將忽略相關(guān)目標(biāo)的點跡信息，目標(biāo)的航跡信息只依靠航跡預(yù)推模式進行運動位置的預(yù)推，直到目標(biāo)穿過監(jiān)控盲區(qū)為止。

Taxiway Area 滑行道區(qū)域：滑行道區(qū)域的劃分用來給雷達探測不到的區(qū)域（影子區(qū)）或者雷達探測容易受干擾的區(qū)域提供目標(biāo)航跡。在滑行道區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)航跡總是通過在系統(tǒng)參數(shù)“Course”項里定義的方式進行航跡預(yù)推的。不管怎樣，航跡處理進程依舊會不斷的搜索目標(biāo)的點跡信息，盡可能用它來刷新目標(biāo)航跡的位置、滑行路徑和速度等信息。

Auto Detection Area 自動偵測區(qū)：在被定義為自動診測區(qū)的區(qū)域里，能被持續(xù)探測到的目標(biāo)點跡都會被系統(tǒng)自動進行偵測并掛上標(biāo)牌。如果不定義這樣的區(qū)域，則只有通過人工選取被偵測目標(biāo)后才能形成航跡和被系統(tǒng)所跟蹤。

Release Area 目標(biāo)釋放區(qū)：進入目標(biāo)釋放區(qū)內(nèi)的目標(biāo)，航跡處理進程將并不再對其點跡信息進行處理，原來的航跡信息也自動地被系統(tǒng)清除。

平時的工作中，我們使用頻次較高的是屏蔽區(qū)和自動探測區(qū)，其他區(qū)域如coastingarea 和taxiwayarea 因涉及航跡特殊處理一般不做改變，

因此，此次故障處理中，我們嘗試縮小掉標(biāo)牌區(qū)域中屏蔽區(qū)域范圍，擴大自動探測區(qū)范圍。

經(jīng)測試掉標(biāo)牌現(xiàn)象依然存在。

由于圖層中通過分析問題現(xiàn)象及航跡相關(guān)功能性圖層概念，嘗試將掉標(biāo)牌區(qū)域假設(shè)為監(jiān)控盲區(qū)，在此范圍內(nèi)劃設(shè)costingarea，當(dāng)目標(biāo)進入該區(qū)域后，航跡處理進程將忽略相關(guān)目標(biāo)的點跡信息，目標(biāo)的航跡信息只依靠航跡預(yù)推模式進行運動位置的預(yù)推，直到目標(biāo)穿過掉標(biāo)牌區(qū)域為止。因為此范圍內(nèi)的航跡非真實航跡，所以其范圍要盡可能的小，既要杜絕掉標(biāo)牌現(xiàn)象，又不對其他目標(biāo)造成不良影響。經(jīng)過反復(fù)測試，劃定相關(guān)區(qū)域，經(jīng)長時間試運行觀察，未再出現(xiàn)掉標(biāo)牌現(xiàn)象，且未對其他目標(biāo)造成影響。

4 結(jié)語

通過本次異常丟目標(biāo)情況的處理，我們認(rèn)識到，國外廠家的設(shè)備在國內(nèi)實際的運行中，可能出現(xiàn)新的不同以往的問題，且可能無法利用現(xiàn)有的技術(shù)手段分析出具體原因并精確加以解決，更由于國外廠家技術(shù)支持距離較遠，多有不便，甚至涉及到咨詢費用的問題，所以，在日常的工作中，依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)資料，不斷研究，深化理解，豐富經(jīng)驗，對一線技術(shù)人員們未來設(shè)備的維護及故障處理方面會更加的靈活高效。