胡江坤

摘 要隨著重慶江北國際機場第三跑道投入使用，形成三跑道、三航站樓同時運行復雜性格局，機場場面交通（含施工作業(yè)），包括航空器、車輛等，日趨繁忙，地面交通事故以及跑道入侵等時間概率增加。而重慶機場又缺少一個對機坪車輛和航空器實時監(jiān)管的可視化管理平臺，這不利于相關管理人員對機場場面活動狀況的實時掌握、預警、統(tǒng)一調度。

【關鍵詞】場面監(jiān)視 跑道入侵 機場場面活動

1 江北機場場面監(jiān)視技術簡介

目前，民航領域內主要使用的場面監(jiān)視技術主要為：場面監(jiān)視雷達、ADS-B、多點相關定位（MLAT）。

1.1 場面監(jiān)視雷達

場面監(jiān)視雷達是一種一次雷達，利用目標對電磁波的反射、應答或自身的輻射發(fā)現(xiàn)目標，主要用于監(jiān)視機場場面上飛機及車輛。管制員可以從熒光屏上區(qū)分飛機和車輛，而且可以獲取航班號、機型、速度。是實現(xiàn)Ⅱ /Ⅲ 類精密進近和現(xiàn)場指揮的重要配套設施之一，也是機場實施低能見度運行的基本條件。

但是場面監(jiān)視雷達存在以下幾個問題：

（1）場監(jiān)雷達覆蓋能力不足，對關鍵區(qū)域存在覆蓋盲區(qū)，特別是停機坪和停機位，由于受航站樓建筑的影響，盲區(qū)非常明顯。受制于場監(jiān)雷達的技術特點，通過場監(jiān)雷達本身難以解決；

（2）容易產(chǎn)生假目標，且難以通過技術手段解決；

（3）造價較高、覆蓋距離及遮擋等條件的限制，無法在場面上形成有效的兩重甚至多重覆蓋，故難以形成全天候不間斷覆蓋，給場面管理帶來一定影響；

（4）僅提供給塔臺管制員使用，對地面其他交通沒有支持。

1.2 ADS-B

ADS-B技術是指以地-空/空-空數(shù)據(jù)鏈為通信手段、以導航系統(tǒng)及其他機載設備為數(shù)據(jù)源，采用機載電子設備自動廣播航空器的呼號、位置、高度、速度等飛行狀態(tài)信息或者裝有同等功能的機載設備車輛，供管制指揮的技術。其他的航空器、包括裝有特殊記載裝置的車輛地面站都可以通過數(shù)據(jù)鏈接收此類數(shù)據(jù)，并應用于多種用途。

1.3 多點相關定位

MLAT系統(tǒng)是利用航空器或者車輛發(fā)出的無線電信號，采用多基站+GPS測量定位的方法，通過計算同一信號到達多個接收站之間的時間差，完成對目標當前位置的計算，其實質上是一種測量定位。

MLAT系統(tǒng)通過多個地面接收站的合理布局，可以消除機場附近的地物遮擋，實現(xiàn)對航空器和場面活動的車輛進行有效監(jiān)視。而采用差分GPS定位的MLAT，其監(jiān)視精度可達米級，刷新頻率塊，分布廣，冗余度好，是一種具有較好發(fā)展前景的低成本場面監(jiān)視手段，已在國際上多個機場進行了使用。

2 重慶江北國際機場場面監(jiān)視系統(tǒng)構建

2.1 場面監(jiān)視系統(tǒng)建設必要性

鑒于重慶江北國際機場第三跑道、第三航站樓投入使用后，地面交通活動（包括航空器、保障車輛等）更加繁忙。再加上重慶機場特有的跑道布局，如圖1所示使得機場機坪內交通更加復雜。

其中第一跑道、第二跑道為相關平行儀表進近；兩個跑道同時運行時，一個跑道負責起飛，另外一個跑道負責著陸；

第三跑道與第二跑道（第一跑道）為獨立平行運行跑道；同時運行時，可以同時負責起飛或者降落。

第一跑道與第二跑道之間，通過C滑行道及其相關聯(lián)絡道連接；

第三跑道與第二跑道之間，通過D滑、E滑及其相關聯(lián)絡道連接。

同時，重慶機場場面監(jiān)視系統(tǒng)不是一個孤立的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可作為重慶機場現(xiàn)有場監(jiān)雷達監(jiān)視系統(tǒng)的補充，整合飛行器定位信息、航班信息、視頻監(jiān)控信息、車輛定位信息、資源使用信息等，實現(xiàn)場面運行狀態(tài)展示、數(shù)據(jù)分析及報警，各單位使用“一張圖”共同構建統(tǒng)一機場場面活動與調度系統(tǒng)，從而全面提升重慶機場飛行場區(qū)的安全管理水平。

2.2 場面監(jiān)視系統(tǒng)建設可行性

2.2.1 背景分析

目前，重慶江北國際機場與民航二所合作，建設有重慶機場多點定位系統(tǒng)（1期）。該系統(tǒng)主要通過一定的算法，在重慶機場布置29個GPS定位點，用于監(jiān)控進近、跑道、脫離跑道、停機位上飛機姿態(tài)，并進行掛牌處理，如圖2所示。

該系統(tǒng)使用的是單GPS定位，對跑道、滑行道、快速聯(lián)絡道、機坪上飛機定位精度為：

——地面 95%目標精度≤7m，99%目標精度≤12m；

——距跑道<4.6km，95%目標精度<20m；

——4.6km<目標<10km，95%目標精度<40m。

完全滿足《MHT 4037-2013多點定位系統(tǒng)通用技術要求》。

而車輛定位同樣是利用GPS定位進行處理，這樣就可以將車輛定位信息接入到已建設的多點定位信息進行數(shù)據(jù)融合處理，這樣就可以建立一套完整的覆蓋車輛和航空器的定位信息。

因此，在建設背景上建設多點定位系統(tǒng)是可行的。

2.2.2 技術方面

已建設有的多點定位系統(tǒng)滿足航空器定位精度要求。而車輛提及小，數(shù)量旁多，存在交叉覆蓋問題，對定位精度要求高，因此可以提高車載GPS定位精度。

而考慮投資效益，提高監(jiān)視精度，重慶機場場面監(jiān)視系統(tǒng)可以引進GIS+差分GPS定位，對接近跑滑區(qū)域的車輛安裝高精度GPS車載終端（定位精度<1 米），對不接近跑滑區(qū)域的車輛安裝低精度GPS車載終端（定位精度<5米）。

（1）高精度GPS系統(tǒng)。為提高GPS定位精度，系統(tǒng)采用差分GPS技術，即建設差分基站，差分基站和車載終端上的GPS接收單元同時接收GPS衛(wèi)星的定位信號，差分基站將接收到的定位信號與該基站的已知位置進行比較，獲取GPS定位數(shù)據(jù)的校正值，進而修正車載、航空器終端接收的定位信號。

高精度車載分系統(tǒng)中的GPS接收機接收GPS差分改正數(shù)據(jù)和GPS衛(wèi)星信號，進行實時差分處理，得到所在特種車輛的精確位置，通過二維GIS方式顯示當前車輛位置、速度、方向等信息。同時，移動站還將定位數(shù)據(jù)打包，通過無線傳輸系統(tǒng)傳送到監(jiān)控調度客戶端系統(tǒng)，是車輛實時監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的直接數(shù)據(jù)源。endprint

（2）差分基準站分系統(tǒng)。差分基準站分系統(tǒng)采用GPS接收機雙機熱備的策略，避免因GPS基準站GPS接收機的故障，導致整個機場內所有特種車輛車載GPS精度的降低的事故的發(fā)生，以保證整個站坪車輛實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的正常工作，提高系統(tǒng)的可靠性。

基準站GPS雙機熱備的實現(xiàn)依賴基準站雙機熱備軟件，需要在調度監(jiān)控中心的服務器上部署基準站雙機熱備軟件，其主要功能：接收基準接收機的狀態(tài)信息、時間信息、差分改正信息；接收機狀態(tài)判斷和基準接收機切換；時間同步信息和差分信息播發(fā)；差分基準站狀態(tài)報告。

差分基準站分系統(tǒng)主要硬件設備包括GPS接收機、GPS天線、避雷器、差分基準站服務器等。

（3）高精度車載終端。高精度車載終端具有能夠接收基準站播發(fā)的差分信號，通過差分解算后提高車輛的定位精度，該車載終端差分后定位精度小于1米。

（4）低精度GPS系統(tǒng)。低精度GPS車載終端直接接收GPS衛(wèi)星信號，通過解算獲得車輛的位置信息，定位精度小于5米。

（5）服務器及網(wǎng)絡環(huán)境。重慶機場場面監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)運行于重慶機場內部局域網(wǎng)環(huán)境中，系統(tǒng)運行初期可配置兩個服務器，后續(xù)跟進應用發(fā)展需要，可逐步增加雙機熱備等服務器。

（6）相關信息技術應用：GNSS定位技術；GIS技術；大數(shù)據(jù)存儲技術。

因此，從技術方面來講，建設有覆蓋車輛和航空器綜合定位的重慶機場多點定位系統(tǒng)也是可行。

2.3 重慶機場場面監(jiān)視系統(tǒng)功能

（1）實時監(jiān)視機場內部所有車輛、航空器當前位置、運動狀態(tài)，使塔臺管制人員、值班人員、調度人員能一目了然看到場內所有車輛的實時現(xiàn)狀。

（2）機場內部車輛在不同區(qū)域按照安全管理要求有一定的速度限制值，通過系統(tǒng)可設置不同車輛在不同區(qū)域內的超速限制值，系統(tǒng)自動跟蹤車輛實時運行位置和速度進行超速報警，以聲音和文字多種形式及時提醒值班人員和司機，進行減速慢行，從而保證場區(qū)交通的安全。

（3）為了保障機場安全，機場內部不同類型車輛或者航空器在某些特定區(qū)域，如跑道、升降帶等重點區(qū)域，是有運行限制的，系統(tǒng)可設置車輛、航空器駛入禁區(qū)或駛出某些區(qū)域進行報警，同樣以聲音和文字多種形式及時提醒值班人員和司機或者飛行員，以免發(fā)生意外事故。尤其是冬季大霧天氣。

（4）利用系統(tǒng)，可對超速或越界等違規(guī)車輛以及駕駛人員進行扣分處理，通過處罰等管理制度來提高機場安全管理水平。

（5）通過系統(tǒng)可追溯任何車輛任意時間段內的行駛軌跡，輔助進行車輛與航空器、航空器與航空器之間刮蹭等安全事故分析，同時可警示車輛駕駛人員按照規(guī)范要求進行作業(yè)。

3 重慶江北國際機場場面監(jiān)視系統(tǒng)問題分析及解決辦法

構建重慶江北國際機場場面監(jiān)視系統(tǒng)主要存在以下幾個問題。

3.1 車輛與航空器數(shù)據(jù)融合

機坪內運行保障車輛有成百上千輛，以及機坪內運行的一百多架航空器，如何將他們的定位數(shù)據(jù)進行有效融合就成為一種必要要面對和解決的難題。

針對此問題，有兩種解決方法。一是針對車輛定位，單獨建立一套GPS車載定位系統(tǒng)，然后將車輛定位處理后的數(shù)據(jù)信息與已建設有的航空器多點定位系統(tǒng)進行融合。這種融合，成本高但是定位精度準，便于維護和信息處理。二是直接利用現(xiàn)有的多點定位系統(tǒng)，在需要的車輛上安裝配套的GPS車載定位系統(tǒng)，直接接入到多點系統(tǒng)進行定位。這種定位方法成本小，但是定位精度不高。

3.2 車輛與航空器掛牌管理

如何在多個運行車輛和航空器中快速讀取監(jiān)控中的車輛以及航空器信息，是需要解決的第二個問題，主要體現(xiàn)在如何掛牌以及如何監(jiān)控。

航空器掛牌信息可以根據(jù)二次雷達信息進行實際航班號掛牌，而車輛掛牌涉及到不同單位運行保障車輛，因此可以區(qū)別掛牌。重慶機場涉及到的主要運行保障車輛分布圖如圖3。

因此，對車輛定位前，可以按照表1方式進行編碼。

參考文獻

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作者單位

重慶機場集團有限公司 重慶市 400000endprint