场面监视技术在深圳机场应用展望

场面监视技术在深圳机场应用展望

摘要:目前,国内外机场场面监视系统实现的主要方式包括:SMR(场面监视雷达)、ADS-B(广播式自动相关监视)、MLAT(多点定位)。本文主要通过描述几种技术的工作原理及在国内外机场的应用,对三者未来在深圳机场的应用进行了展望总结。

关键词:场面监视SMR ADS-B MLAT

Application of surface surveillance technology in Shenzhen Airport Abstract: At present, surface surveillance systems of most international airports generally consist of SMR (scene surveillance radar), ADS-B (broadcast automatic dependent surveillance), and MLAT (Multilateration). This paper describes the principle of the three technologies and its application in airports at home and abroad, to summary its application in Shenzhen airport.

Key Words:Surface surveillance;SMR;ADS-B;MLAT

近几十年来,我国航空运输业发展迅速,机场飞机起降数量猛增。在很多机场,传统的仅仅利用塔台监视管理机场场面安全的方式已经不能满足交通安全的需要。因此,在国内外大型机场相继产生了如场面监视雷达系统、ADS-B、MLAT等先进的机场场面监视系统。

场面监视雷达系统目前在庞大复杂的多跑道机场以及一些气象

条件很差的机场已经得到广泛的应用。法国戴高乐机场、英国希斯罗机场以及国内的上海浦东国际机场、首都国际机场、广州白云机场都引进了场面监视雷达系统来监视机场的交通[1]。

ADS-B是目前国际民航组织积极推广的一种新的监视技术,早在上世纪末,美国UPS公司就已经在阿拉斯加试用ADS-B系统[2]。其在场面监视方面的应用,ADS-B可为场面监视系统提供飞机和车辆等目标物的活动信息。ADS-B既可自成系统,也可与在用场监雷达组合成互补的联合场监系统。

MLAT是近年来新出现的一种高精度协同监视系统,可以实现对终端区和机场场面的精密监视。它可以在不增加机载设备的前提下,通过多点接收机载应答机信号,利用到达时间差(TDOA)定位技术,实现了精确测量定位。在国内,MLAT已经在首都国际机场得到应用。

1 几种场面监视系统的工作原理

1.1 场面监视雷达系统

场面监视雷达是一种一次雷达,利用目标对电磁波的反射、应答或自身的辐射发现目标,主要用于监视机场场面上飞机及车辆。目前,随着计算机技术的发展,场监雷达系统通过与外来数据的相关处理,管制员不仅仅可以从荧光屏上区分飞机和车辆,而且可以获取航班号、机型、速度、将停靠的登机桥等信息,可谓一目了然。它是一、二次雷达的有力补充,是实现Ⅱ/Ⅲ类精密进近和现场指挥的重要配套设施

之一,也是机场实施低能见度运行的基本条件[3]。

场面监视雷达系统主要依赖较大的雷达孔径尺寸,获取较窄的波束宽度,再结合单脉冲技术,通过雷达天线旋转,实现天线波束对监视区域的扇形扫描覆盖,在方位上获得高分辨率。它主要由高速旋转的天线、发射机、接收机、信号处理器、数据处理器、雷达终端等组成。目前全球范围所使用的场面监视雷达主要有两类:Ku波段(15.7～16.7 GHz)和X波段(9.0～9.5 GHz)。其具备的主要功能包括。

(1)监视功能:对跑道、滑行道及停机坪上活动的飞机和车辆定位并挂牌,并向管制人员提供飞机、车辆等物体的位置、大小、速度等信息。

(2)检测功能:检测控制区域内潜在的冲突并报警。

(3)路线控制功能:手工或自动调整滑行道的分配,提高滑行道的利用率,增加机场容量。

由于场面监视雷达获得的仅为目标点的信号,这是远远不够的。因此,成熟的系统应该是集合各种数据,经过计算机的综合处理,最终在管制席位的显示终端上显示出机场场面的电子地图、站坪内的飞机和车辆的挂牌信息等,供管制员处理各种情况。场面监视雷达系统必须有信息来源,信息一定是外部系统提供的,系统收集信息源的外部接口需要连接FDPS、进近雷达、机位分配系统、离港系统、气象信息系统。当前常用的场面监视雷达系统可以将现有的二次雷达系统、气

象信息系统、FDPS、离港系统接入本系统,经数据处理后供管制员使用。

1.2 ADS-B

ADS-B技术是指以地-空/空-空数据链为通信手段、以导航系统及其他机载设备为数据源,采用机载电子设备自动广播航空器的呼号、位置、高度、速度等飞行状态信息供管制指挥的技术。其他的航空器、地面站都可以通过数据链接收此类数据,并应用于多种用途,如空中交通管理监视服务、未来空空监视等应用服务。ADS-B技术的引入体现了传统监视技术向新航行监视技术的转变[4]。

ADS-B具有的特性,可体现为A(Automatic)、D(Dependent)及B(Broadcasting),其中A表明飞机各项信息的对外广播式有相关设备自动完成,而不需要飞行人员的介入;D表明实现飞机之间以及地面空管机构对空域状况的感知,需要所有飞机均参与到对各自信息的广播中,同时所发送的信息均依靠机载设备所通过的数据;B表明飞机所发送信息不仅仅是点对点地传送到空管监视部门,而要对外广播,使所有通信空域内的单位均能收到。

ADS-B的实现是监视技术的一次飞跃,更是空管领域的一场深刻革命,在获得充足的监视信息的基础上,各飞行单元即可自主地实施航路选择、间隔保障、冲突发现与避免,而无须地面空管部门的介入。可见，ADS-B技术的实施是实行空域管理由集中向分布式过渡的必