多點(diǎn)定位技術(shù)在白云國際機場(chǎng)場(chǎng)面監視系統中的研究與應用論文

　　近年來(lái)，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，民航事業(yè)蓬勃進(jìn)步，截止至2013年，白云機場(chǎng)有超過(guò)5000萬(wàn)人次的旅客量，躋身世界“五千萬(wàn)級”的民用機場(chǎng)之中，己成為全國第二大機場(chǎng)，僅次于北京首都國際機場(chǎng)。伴隨著(zhù)航班量的飛速增長(cháng)，給空管系統管制員的指揮和設施設備的維護提出了更高的標準和要求，同時(shí)也帶來(lái)了更大的挑戰和壓力。在白云塔臺，管制員使用場(chǎng)面監視系統，對白云機場(chǎng)范圍內的航空器和一些車(chē)輛可進(jìn)行監控，是在機場(chǎng)范圍內對飛行器進(jìn)行指揮的關(guān)鍵系統之一。

　　一、場(chǎng)面監視系統使用現狀

　　白云機場(chǎng)現在使用的是VOVA900。的場(chǎng)面監視系統(Surface Movement RadarSystem )，簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)監系統，該系統向地面管制員提供以場(chǎng)面運動(dòng)雷達(SM R)為中心15000英尺(1575.6m)為半徑的范圍內的全天候的目標定位和識別信息。

　　場(chǎng)面監視雷達系統的使用在塔臺指揮中起到了關(guān)鍵作用，直接影響到管制工作能否止常運行。隨著(zhù)場(chǎng)面監視雷達系統在白云機場(chǎng)的長(cháng)期應用，管制員和設備維護人員在現場(chǎng)實(shí)際使用該套系統的過(guò)程中也逐漸會(huì )遇到一些問(wèn)題，有部分問(wèn)題尤為突出。主要包括如下幾個(gè)方面: (1)容易出現假目標;(2)飛機目標分裂;(3)存在一定的盲區。而隨著(zhù)航班量的不斷上升，這些問(wèn)題都有可能成為擾亂了管制員正常指揮工作的因素，因此也對場(chǎng)面監視雷達系統提出了更高的要求。

　　1假目標

　　管制員通過(guò)場(chǎng)面監視雷達系統，可以從顯示界而上區分飛機和車(chē)輛，而且可以獲取航班號、機型、速度、將�？康牡菣C橋等信息，大大提高管制員的工作效率。場(chǎng)面監視雷達系統在白云機場(chǎng)己投入使用近十年時(shí)間，近幾年來(lái)，在東而滑行道和東跑道中間有頻繁出現假目標的現象，通過(guò)管制員的長(cháng)期觀(guān)察，告知東跑道在A(yíng) 380機型達到時(shí)會(huì )在其上產(chǎn)生假目標，但離開(kāi)后假目標消失，疑為A 380尾翼過(guò)高，其他物體在A(yíng) 380的金屬尾翼上形成反射同波，場(chǎng)監雷達探測到同波后在其延長(cháng)線(xiàn)處形成假目標。此假目標的頻繁出現給管制的指揮工作造成一定的影響，長(cháng)期如此，當真目標出現時(shí)，存在一定的安全隱患。

　　2目標分裂

　　在原有的場(chǎng)面監視雷達系統，當出現大型機時(shí)，雷達頭的掃描常常會(huì )無(wú)法精準定位，出現目標分裂的現象，給管制員的工作帶來(lái)極大的影響。

　　3目標盲區

　　A 380通常停放在東而的停機位106,129, 110，在西而不停放A 380，東而停機位最多時(shí)有3架飛機同時(shí)停放。根據管制員的觀(guān)察，當A 380停放時(shí)，在場(chǎng)監的東滑行道上經(jīng)常都會(huì )出現假目標，當A 380滑出時(shí)，在東跑道上經(jīng)常會(huì )出現假目標。

　　二、多點(diǎn)定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

　　多點(diǎn)定位技術(shù)是場(chǎng)面監視技術(shù)的一種升級和補充，這項技術(shù)不會(huì )受到白云機場(chǎng)的地理位置、天氣、氣候等條件的影響，能夠更精準地為場(chǎng)面提供到監視的服務(wù)。其視距(LOS)，RF信號強度，大氣傳播特性，RF信號多徑，通信鏈路狀況等較強，并且具有很好的擴展性，增加接收機或者改變布局即可實(shí)現系統擴展。

　　在廣州白云國際機場(chǎng)，有部分地方是非常難進(jìn)行設備的安裝的，而多點(diǎn)定位技術(shù)能夠很好地克服這一問(wèn)題，對SM R的雷達頭做到了很好地補充。另外，在冗余度方面也是非常地好，當有某個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以逐步降低，這項技術(shù)非常方便運行和維護。

　　總的來(lái)說(shuō)，多點(diǎn)定位技術(shù)更新率高，有能精確的定位結果和獲取航空器的D信息，并且其分別式的遠端站的構成，能夠很好地解決視距化問(wèn)題、系統可行性和可擴展性問(wèn)題，并且其造價(jià)和維護成本都比SSR低，在正常情沉下能夠被動(dòng)接受。

　　三、具體接入設計方案

　　1系統信息的處理及顯示

　　本系統不需要另配備場(chǎng)面監視數據處理及終端顯示系統，而是將M I, A T傳感器探測到的信息處理后，接入現有的PAF公司V 0 V A 9000場(chǎng)面監視一次雷達的數據進(jìn)行融合計算處理，最終顯示在CW P界而上。

　　2傳感器端站的布局設計

　　根據考察和研究，需考慮機場(chǎng)對平行進(jìn)近監視的需要，需在場(chǎng)外配置傳感器探測器，對可研中20個(gè)傳感探測器和2個(gè)校準臺(2個(gè)校準臺設置在塔臺頂端)的布局稍作調整，構成探測精度約7.5m左右的機場(chǎng)場(chǎng)面及平行進(jìn)近二次雷達監視系統。另外，關(guān)于對傳感器的位置的設計主要考慮滑行道、跑道、航站樓南、北側交通流密集地帶，這些區域要求有5個(gè)以上傳感器覆蓋。

　　3地面站設備配置(參考ADSB)

　　地面站的基本配置包括以下幾個(gè)主要部件:A D S-B地面站標準單元RU6 (包括電源PV,通信CV、信號處理SV等三個(gè)可替換模塊，GPS接口、天饋、柜門(mén)三個(gè)組件及相關(guān)電纜和外部接口)，全向天線(xiàn)(M 0 D F I. dB s 51 00A )，GPS天線(xiàn)，UPS(電池可持續供電1小時(shí))，本地控制監視系統(LCM S)，接收機自主完好性監控器(RA1M)，現場(chǎng)監控器(SiteMonitor)。

　　4地面站設備的安裝

　　設備可以根據情況安裝在室內或室外，在有機房的地方，安裝在室內，沒(méi)有機房的地方，采用室外帶機箱型。天線(xiàn)固定在合適加裝的鋼管上。

　　5信號傳輸

　　系統信號傳輸均利用場(chǎng)內現有臺站就近接入機場(chǎng)通信管線(xiàn)，或場(chǎng)外導航臺站現有的信號傳輸系統，以及新增微波傳輸系統，將信號傳輸至新航管樓中心機房。 信號傳輸可采用雙紋線(xiàn)信號電纜加調制解調器方式，傳輸速率大于61 b its/S;也可采用光纖電纜加光端機模式，用以太網(wǎng)傳輸，在距離通信設施距離較遠的站點(diǎn)，還可采用小型微波通信。

　　6探測基站供電

　　由于系統的遠端傳感探測器每個(gè)的耗電量?jì)H為360W左右，且設備自帶UPS，此外探測基站的位置盡量靠近現有場(chǎng)內臺站，以及現有場(chǎng)內建筑物附近，因此，遠端傳感探測器的供電均利用臨近的現有場(chǎng)內臺站和建筑物就近供電。

　　航向、下滑、雷達站、VHF臺共有12個(gè)臺點(diǎn)可利用臺站內的供電設施，其余8個(gè)點(diǎn)的采用室外供電方式，室外的設備供電電纜采用VV223X1鎧裝電纜，增加配電盒及電源防浪涌抑制器。

　　7現有場(chǎng)監系統的升級

　　廣州花都區白云國際機場(chǎng)現今使用的場(chǎng)面監視雷達處理系統是挪威的VOVA9000系列。根據白云機場(chǎng)三跑道和廣州終端區建設的需要，在新增加的第二個(gè)場(chǎng)面監視一次雷達頭和基于二次雷達技術(shù)的多點(diǎn)相關(guān)定位系統(M I, A T)安裝調試完成后，要對廣州機場(chǎng)現有場(chǎng)面監視處理系統進(jìn)行全而升級。一方面使VOVA900。場(chǎng)面監視處理系統能夠提供對第二個(gè)場(chǎng)面監視一次雷達頭和多點(diǎn)相關(guān)定位系統信號接入的硬件接口;另一方面實(shí)現系統能夠同時(shí)處理來(lái)自?xún)陕穲?chǎng)面監視一次雷達頭和多點(diǎn)相關(guān)定位系統的信號，并在CW P管制席位上進(jìn)行融合顯示的軟件功能。通過(guò)升級，使二次場(chǎng)監系統與現有的場(chǎng)面監視一次雷達相結合，構成完整的廣州機場(chǎng)一;次雷達場(chǎng)面監視系統。

　　考慮到廣州機場(chǎng)現有場(chǎng)面監視處理系統從2001年8月啟用以來(lái)，部分硬件己經(jīng)進(jìn)入故障多發(fā)期，該型號硬件一直沒(méi)有更新，而且向廠(chǎng)家比較難再購買(mǎi)到同型號的備件，不利于場(chǎng)面監視處理系統升級后的長(cháng)期穩定運行，因此，在白云塔臺的8M R進(jìn)行擴容和升級的過(guò)程中，可以對相應新型號的硬件進(jìn)行更換，這樣不僅能提高設備維護人員的現場(chǎng)運行能力，也能為將來(lái)白云機場(chǎng)最終5條跑道的擴容計劃做準備。

　　將多點(diǎn)定位技術(shù)接入到場(chǎng)面監視系統中，將兩種信號經(jīng)過(guò)融合處理后能很好地解決現有場(chǎng)面監視系統出現的問(wèn)題。這也將成為未來(lái)幾年白云機場(chǎng)優(yōu)化場(chǎng)面監視系統的重要研究方向。在今后的工作和學(xué)習中，還需要對具體的接入的效果做進(jìn)一步的評估和研究，不斷提升白云機場(chǎng)場(chǎng)面監視的能力。

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