民用航空机场场面监视系统综述

发表时间:2020/8/4   来源:《科学与技术》2020年3月第7期   作者:朱超猛 陈剑楠
[导读] 随着国家的发展越来越好,带动交通运输行业的快速发展
        摘要:随着国家的发展越来越好,带动交通运输行业的快速发展,民用航空航班数量在不断的增多,地面和空中交通拥堵现象在不断加剧。在机场中飞机与飞机以及飞机与车辆出现冲突的现象概率大幅度增加,在一定程度上限制了民航运输业的发展。尽可能降低地面交通拥堵程度是增大航班数量的最佳途径。
        关键词:民用航空;机场场面;监视系统
        引言
        目前,机场的拥挤率极大增加,解决这一问题有两种方案:第一、适量增加机场跑道的数量,扩大规模。第二、在进场安装监视系统,实时监控机场情况,提高机场的运行速率。有效地解决机场交通拥堵的问题。
        1对场面监视系统的具体设计内容
        1.1系统结构
        场面监视雷达设备根据其主要监视功能及部位可分为天空反馈系统、收发系统、雷达头信号接收系统、机场雷达信号监视系统、控制系统以及传输设备等。其中天空反馈系统中包含的天线塔和天线ACU可实现对天空中的信号进行监视和接收,收发系统则是场面监视系统中最重要的接受、发送信号的关键部分,其主要部分为2个收发柜;雷达头信号接收系统中包含的4部收发机主要对信号进行接收和发送,并对接收到的视频信号等进行进一步处理,对信号中的无用部分和噪声进行删除后将该处理过的信号传输给其他系统中,保证监视系统的正常运行;机场雷达信号监视系统需要将接收到的视频信号在雷达头中显示,并通过系统对视频接受信号的程度以及各个模块的工作状态等进行分析,利用系统软件对雷达的运行参数进行适当调整与修改,保证信号接收的强度。
        1.2针对系统功能的设计
        第一,定位功能,该系统应当及时对管制人员提供机场内部跑道、滑行道、停机桥、机坪以及其他部位等重点监视位置的信息,同时对现场内飞机、车辆、人员以及其他物体的位置、速度等进行定位捕捉,将信息进行传输,保证完成监视工作。第二,告警功能。一方面该系统应当能够对飞机跑道上的飞机的动作、速度等进行预判,对是否会发生碰撞进行分析,同时利用告警功能向管制人员发出信号,另一方面需要对滑行道上的飞机等进行预判,根据其移动速度、方向等对是否发生碰撞进行分析并向管制人员发出告警信号,降低危险的发生率。第三,自动识别功能。将机场内所有的飞机、车辆以及必要物品均安装并开启应答机,并结合系统的自动识别功能对其标牌进行识别,并对飞机、车辆等进出以及场面具体情况进行24h监视。
        1.3针对引导方案的设计
        飞机如在夜晚降落至跑道时需要通过引导灯光通过滑向直至停止,因此跑道上的灯光具有提升飞机降落准确性、安全性的关键作用,为此在设计场面监视系统时可结合灯光引导问题进行具体设计。通常情况下,AGL控制功能可有效对机场跑道内的灯光进行引导与监视,而想要利用场面监控系统对灯光进行设计,可将该控制系统及灯光显示系统集成在场面监视运行系统的状态图中,而想要保证该控制过程顺利进行,则需要在该基础上将机场照明系统进行引接,确保系统具有人工控制模式,保证管制人员能够通过手动打开或关闭灯光开关,只要打开机场中的某一组灯光就能够使整个灯光段打开,当飞机进入跑道时,并通过定位选择其中一条跑道时,系统则可通过定位系统对这一信号进行捕捉,并将该跑道的灯光控制系统打开,而在同时系统将会对飞机的滑行长度、路线进行计算和判断,管制人员可控制这一跑道的灯光,其所在跑道的灯光段则会亮起,当飞机离开跑道时自动监视系统可对灯光控制系统发出指令将路线指示灯熄灭,保证飞机顺利停在停机位上。
        2场面监视技术的原理
        2.1一次雷达
        所谓的一次雷达通常所指的是脉冲雷达,能够有效实现射频脉冲连续发射,在不发射的时段往往处于接收回波信号的状态,能够有效实现目标方位或者是距离的精确判断和测定。一次雷达通常是由天线、发射机、终端设备、信号处理机等部分组成。

天线具有一定的方向性,能够有效达到仰角和目标方位角的测定,通过一些电气和机械设备的应用,促使雷达能够对天线指向进行有效控制,并将其指向探测位置,如果发现目标就能够通过回波信号的判断进而判断被测目标具体方位。
        2.2二次雷达
        所谓的二次雷达通常所指的是地面询问雷达向外发出相应的询问信号,应答机通常被安装在飞机上,如果应答机能够接收到询问信号,就会对其进行相应的编译和处理,然后再将回应信号发射出去,当地面雷达接收回应信号时,会对信号信息进行相应的处理,从而可以准确获取飞机高度、距离、方向、代码信息。二次雷达系统在一般情况下都是由地面询问雷达和机载应答机部分构成。
        2.3广播式自动相关监视ADS-B
        这种场面监视技术通常都是采用先进的空空/地空数据链,数据源通常都是导航系统或者是机载设备发射出来的,能够有效实现接收飞机发出的广播信息,通过这种方式在飞机和飞机之间建立起良好的感知功能,在飞机飞行的过程中可以轻松全面掌握空中交通信息,从而提升飞机运行的安全性。
        2.4多点定位监视系统
        这项技术主要是被外国发明的,通过多点定位监视系统的应用能够有效实现对机场附近、航路、终端区域进行有效的监视。这项技术的应用主要建立在应答机多点定位系统的基础之上,通过应答机接收应答机脉冲,能够有效实现相关位置和标识的准确判断。多点定位监视系统通常主要是由应答机、目标处理单元以及机场地面接收机等部分构成,这项技术对于时间同步有着非常高的要求。
        3场面监视技术原理的优缺点
        虽然目前科技发达,但是场面监视技术存在各自的缺点。(1)一次雷达的优缺点。一次雷达的显示器上会显示出空中所有的飞机,即使飞机没有答应机,也会显示出飞机的具体位置。但是地面接受的信号不止是来自飞机,空中的其他物体也会被检测到,这种技术监视原理容易被干扰,雷达显示器经常闪烁。(2)二次雷达的优缺点。运用询问的方式进行接收飞机的状况,大量的数据显示出飞机的信息,有利于地面对空中的实时监控,但是在对空中飞机进行询问时,工作压力大,时间差的不同步会影响地面上的监控。(3)广播式自动相关技术的优缺点。相对于一次雷达、二次雷达相比较,广播式自动相关技术更新数据的频率加快,得到的信息量加大,查找飞机位置的灵敏度高,成本上比较便宜,但是利用广播式自动相关技术必须在飞机上安装相关的答应机。(4)多点定位监视技术的优缺点。利用多位点定位技术不需要安装额外的答应机,更新数据的频率快,所需要的成本低,识别能力强,刷新频率加快。(5)机场监视技术总结。根据各个机场的不同选用各个机场采用不同的监视技术,某些大机场可以利用场面监视雷达、广播式自动相关技术以及多点定位监视技术,可以广泛观察到机场的详细情况。针对一些小机场,可以利用广播式自动相关技术或者多点定位监视技术进行监视机场,节省大量资源与时间。
        4场面监视技术的发展
        根据不同机场的特征,采用不同的技术,但是这些监视技术还不够完善,有以下几点需要提高,第一点、需要增强系统的安全性与可行性;第二点、需要解除机场之间的冲突以及调换系统设备的选择;第三点、在遇到危险时监视设备能够及时报警,使地面上的人能够及时了解飞机的情况;第四点、及时调整机场之间的冲突,防止发生撞机。利用先进的技术监控地面的飞机以及空中的飞机保证机场正常运行。
        结语
        机场场面监视技术在机场中有着重要的应用并且发挥着重要的作用和意义,不同的机场场面监视技术有着不同的应用优势和存在的不足,应充分根据机场的实际情况对场面监视技术进行科学合理的选择和应用。
        参考文献
        [1]赵玲玲.场面监视雷达数据处理及软件实现[D].成都:电子科技大学,2020.
        [2]陈亮.场面监视雷达显示与控制软件和数据处理[D].成都:电子科技大学,2020.
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