江北机场场面监视系统应用

胡江坤

摘 要随着重庆江北国际机场第三跑道投入使用，形成三跑道、三航站楼同时运行复杂性格局，机场场面交通（含施工作业），包括航空器、车辆等，日趋繁忙，地面交通事故以及跑道入侵等时间概率增加。而重庆机场又缺少一个对机坪车辆和航空器实时监管的可视化管理平台，这不利于相关管理人员对机场场面活动状况的实时掌握、预警、统一调度。

【关键词】场面监视 跑道入侵 机场场面活动

1 江北机场场面监视技术简介

目前，民航领域内主要使用的场面监视技术主要为：场面监视雷达、ADS-B、多点相关定位（MLAT）。

1.1 场面监视雷达

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。管制员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。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。

但是场面监视雷达存在以下几个问题：

（1）场监雷达覆盖能力不足，对关键区域存在覆盖盲区，特别是停机坪和停机位，由于受航站楼建筑的影响，盲区非常明显。受制于场监雷达的技术特点，通过场监雷达本身难以解决；

（2）容易产生假目标，且难以通过技术手段解决；

（3）造价较高、覆盖距离及遮挡等条件的限制，无法在场面上形成有效的两重甚至多重覆盖，故难以形成全天候不间断覆盖，给场面管理带来一定影响；

（4）仅提供给塔台管制员使用，对地面其他交通没有支持。

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，采用机载电子設备自动广播航空器的呼号、位置、高度、速度等飞行状态信息或者装有同等功能的机载设备车辆，供管制指挥的技术。其他的航空器、包括装有特殊记载装置的车辆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。

1.3 多点相关定位

MLAT系统是利用航空器或者车辆发出的无线电信号，采用多基站+GPS测量定位的方法，通过计算同一信号到达多个接收站之间的时间差，完成对目标当前位置的计算，其实质上是一种测量定位。

MLAT系统通过多个地面接收站的合理布局，可以消除机场附近的地物遮挡，实现对航空器和场面活动的车辆进行有效监视。而采用差分GPS定位的MLAT，其监视精度可达米级，刷新频率块，分布广，冗余度好，是一种具有较好发展前景的低成本场面监视手段，已在国际上多个机场进行了使用。

2 重庆江北国际机场场面监视系统构建

2.1 场面监视系统建设必要性

鉴于重庆江北国际机场第三跑道、第三航站楼投入使用后，地面交通活动（包括航空器、保障车辆等）更加繁忙。再加上重庆机场特有的跑道布局，如图1所示使得机场机坪内交通更加复杂。

其中第一跑道、第二跑道为相关平行仪表进近；两个跑道同时运行时，一个跑道负责起飞，另外一个跑道负责着陆；

第三跑道与第二跑道（第一跑道）为独立平行运行跑道；同时运行时，可以同时负责起飞或者降落。

第一跑道与第二跑道之间，通过C滑行道及其相关联络道连接；

第三跑道与第二跑道之间，通过D滑、E滑及其相关联络道连接。

同时，重庆机场场面监视系统不是一个孤立的系统，该系统可作为重庆机场现有场监雷达监视系统的补充，整合飞行器定位信息、航班信息、视频监控信息、车辆定位信息、资源使用信息等，实现场面运行状态展示、数据分析及报警，各单位使用“一张图”共同构建统一机场场面活动与调度系统，从而全面提升重庆机场飞行场区的安全管理水平。

2.2 场面监视系统建设可行性

2.2.1 背景分析

目前，重庆江北国际机场与民航二所合作，建设有重庆机场多点定位系统（1期）。该系统主要通过一定的算法，在重庆机场布置29个GPS定位点，用于监控进近、跑道、脱离跑道、停机位上飞机姿态，并进行挂牌处理，如图2所示。

该系统使用的是单GPS定位，对跑道、滑行道、快速联络道、机坪上飞机定位精度为：

——地面 95%目标精度≤7m，99%目标精度≤12m；

——距跑道<4.6km，95%目标精度<20m；

——4.6km<目标<10km，95%目标精度<40m。

完全满足《MHT 4037-2013多点定位系统通用技术要求》。

而车辆定位同样是利用GPS定位进行处理，这样就可以将车辆定位信息接入到已建设的多点定位信息进行数据融合处理，这样就可以建立一套完整的覆盖车辆和航空器的定位信息。

因此，在建设背景上建设多点定位系统是可行的。

2.2.2 技术方面

已建设有的多点定位系统满足航空器定位精度要求。而车辆提及小，数量旁多，存在交叉覆盖问题，对定位精度要求高，因此可以提高车载GPS定位精度。

而考虑投资效益，提高监视精度，重庆机场场面监视系统可以引进GIS+差分GPS定位，对接近跑滑区域的车辆安装高精度GPS车载终端（定位精度<1 米），对不接近跑滑区域的车辆安装低精度GPS车载终端（定位精度<5米）。

（1）高精度GPS系统。为提高GPS定位精度，系统采用差分GPS技术，即建设差分基站，差分基站和车载终端上的GPS接收单元同时接收GPS卫星的定位信号，差分基站将接收到的定位信号与该基站的已知位置进行比较，获取GPS定位数据的校正值，进而修正车载、航空器终端接收的定位信号。

高精度车载分系统中的GPS接收机接收GPS差分改正数据和GPS卫星信号，进行实时差分处理，得到所在特种车辆的精确位置，通过二维GIS方式显示当前车辆位置、速度、方向等信息。同时，移动站还将定位数据打包，通过无线传输系统传送到监控调度客户端系统，是车辆实时监控管理信息系统的直接数据源。endprint

（2）差分基准站分系统。差分基准站分系统采用GPS接收机双机热备的策略，避免因GPS基准站GPS接收机的故障，导致整个机场内所有特种车辆车载GPS精度的降低的事故的发生，以保证整个站坪车辆实时监控管理系统的正常工作，提高系统的可靠性。

基准站GPS双机热备的实现依赖基准站双机热备软件，需要在调度监控中心的服务器上部署基准站双机热备软件，其主要功能：接收基准接收机的状态信息、时间信息、差分改正信息；接收机状态判断和基准接收机切换；时间同步信息和差分信息播发；差分基准站状态报告。

差分基准站分系统主要硬件设备包括GPS接收机、GPS天线、避雷器、差分基准站服务器等。

（3）高精度车载终端。高精度车载终端具有能够接收基准站播发的差分信号，通过差分解算后提高车辆的定位精度，该车载终端差分后定位精度小于1米。

（4）低精度GPS系统。低精度GPS车载终端直接接收GPS卫星信号，通过解算获得车辆的位置信息，定位精度小于5米。

（5）服务器及网络环境。重庆机场场面监视系统系统运行于重庆机场内部局域网环境中，系统运行初期可配置两个服务器，后续跟进应用发展需要，可逐步增加双机热备等服务器。

（6）相关信息技术应用：GNSS定位技术；GIS技术；大数据存储技术。

因此，從技术方面来讲，建设有覆盖车辆和航空器综合定位的重庆机场多点定位系统也是可行。

2.3 重庆机场场面监视系统功能

（1）实时监视机场内部所有车辆、航空器当前位置、运动状态，使塔台管制人员、值班人员、调度人员能一目了然看到场内所有车辆的实时现状。

（2）机场内部车辆在不同区域按照安全管理要求有一定的速度限制值，通过系统可设置不同车辆在不同区域内的超速限制值，系统自动跟踪车辆实时运行位置和速度进行超速报警，以声音和文字多种形式及时提醒值班人员和司机，进行减速慢行，从而保证场区交通的安全。

（3）为了保障机场安全，机场内部不同类型车辆或者航空器在某些特定区域，如跑道、升降带等重点区域，是有运行限制的，系统可设置车辆、航空器驶入禁区或驶出某些区域进行报警，同样以声音和文字多种形式及时提醒值班人员和司机或者飞行员，以免发生意外事故。尤其是冬季大雾天气。

（4）利用系统，可对超速或越界等违规车辆以及驾驶人员进行扣分处理，通过处罚等管理制度来提高机场安全管理水平。

（5）通过系统可追溯任何车辆任意时间段内的行驶轨迹，辅助进行车辆与航空器、航空器与航空器之间刮蹭等安全事故分析，同时可警示车辆驾驶人员按照规范要求进行作业。

3 重庆江北国际机场场面监视系统问题分析及解决办法

构建重庆江北国际机场场面监视系统主要存在以下几个问题。

3.1 车辆与航空器数据融合

机坪内运行保障车辆有成百上千辆，以及机坪内运行的一百多架航空器，如何将他们的定位数据进行有效融合就成为一种必要要面对和解决的难题。

针对此问题，有两种解决方法。一是针对车辆定位，单独建立一套GPS车载定位系统，然后将车辆定位处理后的数据信息与已建设有的航空器多点定位系统进行融合。这种融合，成本高但是定位精度准，便于维护和信息处理。二是直接利用现有的多点定位系统，在需要的车辆上安装配套的GPS车载定位系统，直接接入到多点系统进行定位。这种定位方法成本小，但是定位精度不高。

3.2 车辆与航空器挂牌管理

如何在多个运行车辆和航空器中快速读取监控中的车辆以及航空器信息，是需要解决的第二个问题，主要体现在如何挂牌以及如何监控。

航空器挂牌信息可以根据二次雷达信息进行实际航班号挂牌，而车辆挂牌涉及到不同单位运行保障车辆，因此可以区别挂牌。重庆机场涉及到的主要运行保障车辆分布图如图3。

因此，对车辆定位前，可以按照表1方式进行编码。

参考文献

[1]曾思弘.多点相关定位技术及其在北京首都机场的实施和应用[J].通信导航监视，2010（10）.

[2]高怡东.场面监视技术在深圳机场应用展望[J].综合运输，2012（33）.

[3]李保海.多点相关定位技术与ADS-B技术的分析比较——以民用航空监视领域的应用为例[J].无线互联科技，2015（10）.

[4]陈京华.机场场面多点定位系统的研究与应用[D].上海交通大学，2014（12）.

作者单位

重庆机场集团有限公司 重庆市 400000endprint