高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展探討

摘 要：隨著我國信息技術(shù)的發(fā)展，高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)有了廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)。由該系統(tǒng)所帶來的機(jī)場(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)，能夠改善機(jī)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的安全性，并且在提升機(jī)場(chǎng)容量的基礎(chǔ)上提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率與管理質(zhì)量。文章從我國機(jī)場(chǎng)管理的一般狀況出發(fā)，結(jié)合高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)組成和基本原理詳細(xì)闡述了高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，希望可以對(duì)我國機(jī)場(chǎng)管理技術(shù)提供幫助。

關(guān)鍵詞：高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視；引導(dǎo)系統(tǒng)；現(xiàn)狀；發(fā)展

從廣州、上海、北京等大型機(jī)場(chǎng)開始運(yùn)用場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)來進(jìn)行機(jī)場(chǎng)輔助監(jiān)視開始，近幾年，場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模運(yùn)用到機(jī)場(chǎng)管理工作中。高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的運(yùn)用大大改善了機(jī)場(chǎng)管理人員和空中交通管制員過去只能用目測(cè)的方式對(duì)機(jī)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指揮的工作方法，這種指揮方式受視野、天氣的影響無法做到精確控制，指揮效率低下并造成機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率無法提高。隨著游客對(duì)出行效率的要求越來越高、投入建設(shè)的大型機(jī)場(chǎng)越來越多、機(jī)場(chǎng)客流越來越大，我們迫切需要建設(shè)更加安全、更加高效的高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)，我國高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的就是在這樣的背景下逐漸發(fā)展并普及起來的。

1 高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的概念

高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)主要對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面正在運(yùn)行的飛行器與車輛進(jìn)行監(jiān)視與探測(cè)并且對(duì)相關(guān)路徑進(jìn)行選擇、引導(dǎo)和控制的工作。

路徑選擇是指通過自動(dòng)或人工的方式根據(jù)機(jī)場(chǎng)實(shí)際狀況對(duì)滑行道進(jìn)行分配和調(diào)整的工作，其目的是提高機(jī)場(chǎng)容量和滑行道的利用效率；引導(dǎo)功能是指通過對(duì)停止線的燈光和控制深滑行道中心線進(jìn)行控制的方式來對(duì)車輛和飛機(jī)進(jìn)行引導(dǎo)；控制功能是指對(duì)控制區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)并在發(fā)現(xiàn)潛在沖突時(shí)向控制臺(tái)發(fā)出警報(bào)；監(jiān)視功能是指對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面上行駛的車輛和飛機(jī)、滑行道、跑道進(jìn)行掛牌和定位。

高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)工作的目的是在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面環(huán)境下，以確保場(chǎng)面車輛和飛機(jī)安全行駛為前提，對(duì)飛行器與車輛的行駛方案進(jìn)行優(yōu)化，通過優(yōu)化運(yùn)行方案的方式來提高機(jī)場(chǎng)的容量和運(yùn)行效率。

2 高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀

高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)以監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)。近些年，國內(nèi)多點(diǎn)定位技術(shù)和廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展都得到的突破性進(jìn)展。權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，大約到2020年，多點(diǎn)定位技術(shù)和廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)會(huì)在國內(nèi)機(jī)場(chǎng)管理領(lǐng)域得到大規(guī)模運(yùn)用，為雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)提供優(yōu)化與補(bǔ)充。

2.1 多點(diǎn)定位系統(tǒng)

它是一種多點(diǎn)相關(guān)類型的監(jiān)控系統(tǒng)，它以應(yīng)答機(jī)為基礎(chǔ)，通過位于不同位置的多個(gè)接收機(jī)收集應(yīng)答機(jī)脈沖信號(hào)來識(shí)別目標(biāo)的標(biāo)識(shí)和位置，可以精準(zhǔn)地對(duì)周圍地區(qū)和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面安裝有S模式應(yīng)答、A/C模式應(yīng)答機(jī)的車輛和飛機(jī)進(jìn)行定位與監(jiān)視。近些年，多點(diǎn)定位已經(jīng)被機(jī)場(chǎng)工作人員廣泛運(yùn)用于機(jī)場(chǎng)管理工作中。

2.2 廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)

英文名稱ADS-B，它將空管系統(tǒng)、接收機(jī)與其它飛機(jī)的機(jī)載結(jié)合起來，在空地都能提供精確、實(shí)時(shí)的沖突信息。ADS-B是一種全新科技，它將當(dāng)今空中交通管制中的三大要素通信、導(dǎo)航、監(jiān)視重新定義。一般情況下，只需機(jī)載電子設(shè)備（GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)瞻l(fā)機(jī)及其天線、駕駛艙沖突信息顯示器CDTI），不需要任何地面輔助設(shè)備即可完成相關(guān)功能，裝備了ADS-B[1]的飛機(jī)可通過數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù)（如速度、高度及飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等）。

廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)還可以為飛機(jī)實(shí)時(shí)傳送交通信息，比如空域、地形、三氣等飛行信息，讓飛行員更好地應(yīng)對(duì)各種飛行環(huán)境。

高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展以監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)，監(jiān)視技術(shù)為高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)描述系統(tǒng)本身各組成模塊之間的聯(lián)系，其數(shù)據(jù)均來自于多點(diǎn)定位系統(tǒng)、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)、一次航管雷達(dá)等設(shè)備。高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)通過控制，機(jī)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的燈光來對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的車輛與飛機(jī)進(jìn)行控制。

2.3 機(jī)場(chǎng)車輛的監(jiān)視

隨著機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況越來越復(fù)雜，需要用到的場(chǎng)面車輛也越來越多，這對(duì)機(jī)場(chǎng)飛機(jī)的安全是一個(gè)嚴(yán)重的威脅。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面上運(yùn)行的車輛之間、車輛與飛機(jī)之間的沖突碰撞、跑道入侵的事件與時(shí)有發(fā)生，尤其是大霧大雨等能見度低的氣候條件下，更加需要防備這類事件的發(fā)生。目前國內(nèi)機(jī)場(chǎng)的管理模式主要是S模式，通過塔臺(tái)上的雷達(dá)來對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。這種傳統(tǒng)的監(jiān)視模式無法對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制。我們可以引入車載顯示終端來對(duì)場(chǎng)面移動(dòng)終端進(jìn)行監(jiān)視。在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的車輛上安裝移動(dòng)終端設(shè)施，通過VDL-4協(xié)議本機(jī)來接收移動(dòng)終端的位置，并通過車載顯示器來顯示機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行情況，并對(duì)錯(cuò)誤的運(yùn)行情況作出警報(bào)。VDL-4模式協(xié)議以IPPS秒脈沖時(shí)間同步，通過臺(tái)電將車輛位置信息傳送給控制臺(tái)，同時(shí)接收監(jiān)控中心的信息以及其他飛機(jī)和車輛的信息，通過計(jì)算機(jī)將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為圖像并在顯示器上顯示出來，顯示的內(nèi)容包括場(chǎng)面車輛活動(dòng)的方向、速度位置等信息。

近幾年，在上海、北京等國際大型機(jī)場(chǎng)，多點(diǎn)定位系統(tǒng)與廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)的布置和使用都已經(jīng)比較完善。采用多種不同手段并將各種手段有效結(jié)合起來，對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面進(jìn)行全方位立體化的監(jiān)視，極大地豐富了高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。從宏觀層面來看，我國的大型國際機(jī)場(chǎng)已經(jīng)初步具備了高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的雛形，但距離成熟和完善還有一定的差距。

由于高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)在國內(nèi)還處于起步階段，無論是在規(guī)劃上還是在體制上都存在許多不成熟的地方。多點(diǎn)定位系統(tǒng)、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)與場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)如何合理布局；如何對(duì)各項(xiàng)監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行合理地使用；如何將數(shù)量龐大的場(chǎng)面指示燈合理地接入高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)管理人員與空中交通管制人員如何進(jìn)行有效配合對(duì)場(chǎng)面燈光進(jìn)行控制、空管方面與機(jī)場(chǎng)方面如何高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，還須要機(jī)場(chǎng)工作者進(jìn)行進(jìn)一步地探討與研究。

3 高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)在國外的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與方向

新一代美國空運(yùn)系統(tǒng)布局規(guī)劃要示：中開機(jī)場(chǎng)和大型機(jī)場(chǎng)要將相關(guān)的地面運(yùn)行工作例如降落和起飛功能以及空中交管和協(xié)同交管功能有效結(jié)合在一起。加強(qiáng)運(yùn)行系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)的自動(dòng)化，并進(jìn)一步加強(qiáng)塔臺(tái)與地面的信息共享能力，從而提高機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的運(yùn)行管理能力。在場(chǎng)面最高峰、機(jī)場(chǎng)最繁忙的時(shí)段，既要保證機(jī)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全，也要為場(chǎng)面飛機(jī)與車輛提供合理高效的運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的高密度運(yùn)行，減少飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)的滑行與停留時(shí)間并提高機(jī)場(chǎng)的吞吐量。在氣候惡劣且能見度低的環(huán)境條件下，要做到實(shí)時(shí)掌握飛機(jī)的方位、進(jìn)入和離開機(jī)場(chǎng)的短期趨勢(shì)以及所有將要穿越飛機(jī)相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)跑道的安全高速利用。美國一些地區(qū)在高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用方面已經(jīng)進(jìn)行了各種評(píng)估測(cè)試和示范性研究，尤其是多點(diǎn)定位系統(tǒng)已經(jīng)在美國被廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)管理中。

在歐洲，高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用更加有序和規(guī)范。歐洲航安組織為高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)制訂了一套實(shí)施方案。它對(duì)系統(tǒng)在四個(gè)方面提出了要求，并將這四個(gè)要求分別看成是高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)的四個(gè)階段。前兩個(gè)階段著重于提高機(jī)場(chǎng)的安全性，后兩個(gè)階段著重于提高機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的車輛和飛機(jī)的運(yùn)行效率，整個(gè)高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的核心模塊仍然是機(jī)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng)。目前，在荷蘭阿姆斯特丹斯史基浦機(jī)場(chǎng)、瑞典斯德哥爾摩機(jī)場(chǎng)，都有關(guān)于高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)比較成熟的應(yīng)用案例。

在未來，高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)更加智能、有效并且安全。為了迎合這種發(fā)展趨勢(shì)，許多航空公司已經(jīng)進(jìn)行相關(guān)的探索與研究，Intelligent Airaport系統(tǒng)即智能機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)正在世界各地進(jìn)行開發(fā)。作為高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的一種，智能機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)高度集成了自動(dòng)化控制、地面滑行引導(dǎo)、指定路由、助航燈光監(jiān)控和低空警戒監(jiān)視等功能，通過光學(xué)識(shí)別傳感器以及分布式毫米波傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)地面熱點(diǎn)、關(guān)鍵區(qū)域、停機(jī)坪和飛行區(qū)進(jìn)行全面、無盲點(diǎn)的警戒監(jiān)控，極大地提高了機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的安全性，而且全方位配合機(jī)場(chǎng)其他監(jiān)控系統(tǒng)例如車輛管理系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫、航班飛行計(jì)劃和場(chǎng)面雷達(dá)等，通過3D成像技術(shù)和相關(guān)管理軟件來對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面情況進(jìn)行監(jiān)視與控制，并對(duì)機(jī)場(chǎng)不同區(qū)域的標(biāo)記牌、燈光、車輛、飛機(jī)等動(dòng)態(tài)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的指揮與管理。為地面指揮中心和塔臺(tái)管制人員提供可靠、準(zhǔn)確且清晰的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，讓工作人員的現(xiàn)場(chǎng)指揮如身臨其境一般。使場(chǎng)面上的飛機(jī)沿著熒光帶有序地停機(jī)、滑行、起降，擺脫工作人員的現(xiàn)場(chǎng)指揮，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面控制的智能化。

4 國內(nèi)高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)的高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)目前還無法實(shí)現(xiàn)駕駛員和飛行員對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的相面情況進(jìn)行直接監(jiān)視，所運(yùn)用的間接監(jiān)視方面也尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。我國在廣州新機(jī)場(chǎng)、浦東機(jī)場(chǎng)和上海虹橋機(jī)場(chǎng)、首都機(jī)場(chǎng)等大型樞紐機(jī)場(chǎng)設(shè)備了場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)，主要用于場(chǎng)面車輛和飛機(jī)、滑行道、跑道的監(jiān)視與引導(dǎo)。

目前國內(nèi)所使用的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)普遍為一次雷達(dá)，這種雷達(dá)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)具體位置的探測(cè)主要依靠對(duì)雷達(dá)目標(biāo)加波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算的方式，但是對(duì)于氣候條件、障礙物、地形有著較高的要求，為了減小覆蓋盲區(qū)同時(shí)增大監(jiān)視覆蓋范圍，需要在不同位置建設(shè)一系列超高天線塔，在天線塔頂部設(shè)置場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)。但是由于廊橋、候機(jī)樓等建筑物的遮擋，其監(jiān)視范圍也存在一定的盲區(qū)，一定要配合飛行計(jì)劃與二次雷達(dá)的數(shù)據(jù)，才能等到比較精準(zhǔn)的飛機(jī)標(biāo)識(shí)與飛行情況，但還是仍然不能將場(chǎng)面車輛納入監(jiān)視范圍之內(nèi)。

5 結(jié)束語

我國在機(jī)場(chǎng)管理領(lǐng)域與其他國家的距離并不算大，尤其是在高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)方面，基本與西方發(fā)達(dá)國家持平。我國的大型機(jī)場(chǎng)可以通過合理的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的建設(shè)與使用經(jīng)驗(yàn)來豐富國內(nèi)的機(jī)場(chǎng)管理系統(tǒng)。高級(jí)場(chǎng)面監(jiān)視與引導(dǎo)系統(tǒng)的可制定性非常地強(qiáng)，機(jī)場(chǎng)管理人可以根據(jù)不同的管理需求、設(shè)備現(xiàn)狀和場(chǎng)面實(shí)地情況來對(duì)系統(tǒng)作有針對(duì)性的定制。合理且靈活地運(yùn)用不同的機(jī)場(chǎng)管理手段可以進(jìn)一步提高我國的機(jī)場(chǎng)現(xiàn)代化水平，為我國居民的安全、便捷地出行作出貢獻(xiàn)。

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