机场场面监视技术的比较及发展

【摘 要】 当前，在全球航空运输业不断发展，机场内飞机起降数量持续增加的形势之下，机场管理工作迎来了极大的挑战。如何有效的运用机场场面监视技术，支持指挥中心管理功能，确保站坪内飞机、车辆交通的通畅、高效，提升机位、滑行道利用率，是各机场当局应当慎重思考的问题。以下，文章介绍了机场现阶段主要运用的四种场面监视技术，多点定位、广播式自动相关监视ADS-B、二次雷达技术以及一次雷达技术，比较、分析四种技术的性能以及工作原理，并简述了场面监视技术的发展方向。希望为实现更加安全、稳定的机场场面监视工作开展提供参考作用。

【关键词】机场 场面监视技术 发展 比较

经济活动迅速地发展，民用航空的航班量以及运输量也随着快速地增长，与此同时，地面以及空中的交通拥挤程度也随着增长。地面上，飞机与车辆、飞机与飞机发生冲突事故的可能性飞速地增大，因此机场运行的效率减小了，民航运输业的发展受到了阻碍。由此可见要想增大航班数量，其中一个重要方法是减小地面上的交通拥挤程度。可以利用以下两个方法解决：一是增多跑道数量，有效增大机场运行的规模。二是先进场面监视技术的使用，有效地解决安全冲突隐患，增大机场的运行效率。而方法一对于土地以及资金的需求过大，建设周期也比较长，所以运用方法二会比较现实一点，通过对场面监视性能的提升增大机场的容量，让其运行快速、有序。现阶段的场面监视技术有一次雷达、二次雷达，广播式自动相关监视ADS-B以及多点定位监视也随着技术的发展运用的越来越多。

1 监视场面技术的原理

1.1 一次雷达

场面监视雷达中，一次雷达系统就是脉冲雷达。脉冲雷达可以连续地发射出射频脉冲，等到不发射的间隔期间，有效地将回波信号接收回来，并在回波信号以及发射脉冲的间隔时间实现对于目标方位以及距离的准确测定。一次雷达的组成部分是终端设备、信号处理机、接收机、发射机以及天线。其中，天线方向性的运用，让雷达有效地实现对于目标方位角β以及仰角ε的测定。电气以及机械上的有效组合，让雷达将天线指向所将要探测的方位，在目标被发现的瞬间，就能够依照所收到的回波信号的不同强弱幅度来评定被测的目标以及目标所在的方位。

1.2 二次雷达

二次雷达，是通过地面询问雷达将一定模式的询问信号发射出来，当信号被飞机上所装的应答机接收之后，对信号进行相关的译码以及处理，接着应答机将会将已经编码的回应信号发射出去，地面雷达接收到答复信号之后，再进行相关的处理信号行为，把装置了应答机的飞机的距离、方向、高度以及代码准确地显示于平面显示仪器上面。机载应答机以及地面询问雷达是二次雷达系统的两个组成部分。其中，地面询问雷达是由雷达显示终端、信号处理设备、接收机、发射机以及二次雷达天线五部分构成，发射机可以依照所需的询问模式将相应的脉冲信号发射出去。

1.3 广播式自动相关监视ADS-B

ADS-B主要的通信手段是运用先进的空空/地空的数据链，数据源是机载设备以及先进的导航系统发出的信息，将自身的相关状态参数发射出去，并且可以接收其他飞机发出的广播信息，能够实现飞机与飞机之间的互相感知，详细、全面地了解四周边的空中交通情况，与机场地面上运行活动的车辆、飞机间保持合适的安全距离，实现监视场面的功能。ADS-B系统的组成部分主要是地面站以及机载设备。其中，机载设备的组成部分有驾驶舱冲突信息显示器、天线、数据链收发以及GPS接收机，利用高速的数据链与地面站之间实现通信，以多点对多点、网站的方式实现双向数据通信。

ADS-B设备能够发送到外界的监视数据有：飞机转向标识、三维速度、三维位置、飞机类型、呼号以及另外的其他讯息。而因为ADS-B对外发送的数据太多，所以ADS-B的支持数据链需要具有大容量的信道、较快的传输速度以及广播模式等。

1.4 多点定位的监视系统

监视系统多点定位是外国发明的一种可以针对机场附近、终端区域、航路的监视新技术。以应答机的多点监视系统为基础，运用多个接收机接收应答机脉冲，并准确地计算出相关标识以及位置。地面接收机能够准确地监视机场场面、四周的静止与移动的汽车、飞机。该系统的主要组成部分是机场地面安装的接收机、车辆或者飞机上的目标处理单元、应答机。

因为系统要通过计算准确无误的时差才可以实现准确的定位作用，所以对于时间同步的要求非常高，监视系统的多点定位运用了校正应答机与GPS相互结合的方法来达到同步时间的要求，具体方法是：从GPS卫星上，校正应答机接收了标准的信号时间，一切的地面接收机时钟都是借助监测校正机所发射出来的信号来达到与目标处理单元之间同步的要求的。

2 比较几种场面监视技术

通过比较几种场面监视技术的原理，得出其各自的特点：

一次雷达技术：能够运用光点在雷达屏幕上面显示飞机的距离与方位，无论飞机有没有装置应答机都可以显示出来。但一次雷达技术也存在其不足：一定需要有够大的能量电平辐射，才可以接收到目标反射的远距离讯号；另外，不仅飞机的会显示，其他的固定目标也将会显示出来，就会干扰特定目标的显示；无法自动显示、识别飞机以及飞机的高度；雷达回波会有闪烁现象的存在。

二次雷达：定位方式使用询问应答的方法，利用数据链技术实现发送信息与接收信息，所以发射功率比较小，相应的干扰杂波比较少，目标不会闪烁，可以供应很多和飞机有关的讯息。而二次雷达的不足之处是：应答机工作负荷太大，在询问当中有可能会有非同步串扰、同步干扰的存在，加上飞机的飞行机动性，可能会使得回波出现暂时性中断的现象。

ADS-B：优点是更新数据快，刷新率是1次/秒；传递的信息量比二次雷达多；有精确度较高的目标方位，使用、建设成本比二次雷达的监视系统低得多，而且车辆、飞机上一定要装ADS-B型应答机。

多点定位监视技术：利用现有机载标准的应答机，不用再加装其他的导航机载设备才能实现监视定位；兼容了ADS-B相关技术；更新数据率高，对于某些监视重点的地域，能够手动设定更高的刷新率；是成本比较低的系统，比现阶段的SSR雷达系统和监视场面雷达的投资成本低；有高精度的定位，空中广域定位精确度达到五十米内，定位地面精确度达到十米内；包含良好的识别目标能力。

通过比较几种监视技术，将在不同的机场使用相对应的监视技术。其中，中大型机场应该使用监视场面雷达与ADS-B或者多点定位监视结合起来的方式，才能实现高可靠性、高准确性的监视性能；而小机场应该使用多点定位监视技术或者ADS-B监视场面，能够满足了监视场面需求的基础上，有效地节约建设费用。

3 监视场面技术的发展

伴随着监视场面雷达、多点定位监视系统以及ADS-B在各机场的推广运用，增大了机场运行场面的效率，而现阶段的监视场面技术在控制、监视上仍然含有一些缺陷，监视场面技术可以在下面几个方向进行改进：一是应该可以提供更大的安全性能以及可靠性能。二是可以实现冲突检测与路由选择。三是应该可以提供确切的预警、报警讯息。四是可以实现在机场场面上，各飞机与车辆的运行时协调性高。

要想解决以上存在的不足， ICAO制定的“先进场面活动引导控制”系统产生了。作为一个利用路由、监视引导、计划功能对汽车以及场面飞行器进行控制的集成综合型系统，A-SMGCS系统整合了当今所有监视技术的优点，不仅可以兼容现有监视数据，还能完成引导、路由、控制以及监视四个功能。其中引导功能、路由功能能够在不增大机场活动区大小前提下，有效地增大机场运行安全性、容量和速率，成为大型机场有效解决飞机地面监控与滑行问题的最好方式。

4 结语

机场车辆数量以及飞机流量的不断增多，使得我们对于监视场面技术的性能需求越来越大，场面监视技术的重要性就明显可见了。我们能够预想在不久以后，我们利用先进的监视场面技术能够更加安全、流畅地运行，发挥出机场更大的潜力，推进了民航事业更加蓬勃发展。

参考文献：

[1]魏光兴.通信导航监视[M].成都：西南交通大学出版社，2004.

[2]张军.现代空中交通管理[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.