新疆机场（集团）有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830000
摘要:在飞机起飞降落数量不断增加的情况下,机场现场管理显得尤为重要。正确规划和使用地面车辆,有效地提高了机场的运营效率,为维护机场地面安全提供了有力的保障。目前普遍采用的是视觉和语音方案,有时还支持地面监视雷达监测。在路程较远、车辆堵塞、视野不良的情况下,这种方式更难管理和运输。另外,单 VHF语音调度也容易产生疏漏和误解。海面雷达的分辨率也有一定的局限性。相反,作为司机,在野外驾驶时,他不能主动捕捉到周围环境和车辆的行驶动态,只能通过视觉观察、语音通知或监控来避免碰撞,也就是避免其他车辆和飞机。
关键词:机场;车辆管理;防撞系统
提出了一种基于 DGPS/GIS的机场与地面车辆碰撞管理和避让系统。本系统为 VHF语音/数据通信网络,每台车与控制中心采用星形拓扑结构。借助于 DGPS精确定位技术和 GIS技术,可在现场形成极其可靠、及时、准确、灵活的车辆管理及防撞系统。由于 GPS技术的不断发展和广泛应用,以及民航运输业务的日益繁忙,这一系统正逐步得到评估和推广。
1.GPS介绍
全球定位系统可以进行非常精确的大地测量(定位)、时间测量和导航。这个制度是在1978年由美国政府设计和发展的。一九九三年六月,共有24颗卫星,组成21+3卫星的空间布局。该卫星在轨道上的半长轴是26,609 km,偏心率是0.01,轨道倾斜55°,卫星高度是20,200 km,运行时间大约是12小时。本系统采用WGS-84坐标系。将 GPS卫星信号分为 P码和 C/A码两类。码 P为军方代码,只提供给美军和某些特权用户。代码是民用代码,目前对全球用户免费开放。为了军事和其他私利,美国在 C/A码和 P码中加入了δ和ε干扰,人为降低了 GPS定位的准确性。为有效提高GPS导航和定位的精度,已有多种方法来处理和解析 GPS卫星信号。在这些技术中,差分定位和载波相位测量定位是比较成熟的技术,目前已广泛应用于各种测量和导航接收机。机场地面车辆管理与避碰系统中,地面差分站采用载波相位测量技术,车载 GPS接收器采用伪距差分相位平滑技术。
2.GIS介绍
gls是一个 GIS。到了一八六○年,计算机技术开始应用到地理领域, GIS技术也随之产生。自1860年代末至1975年,计算机自动制图已完成。一九八五年进入地图数字化时代。一般认为 GIS技术出现于1985年左右。这是一门新兴学科,涉及到许多学科,而且是由计算机科学、地理学、测量学和制图学等多学科交叉而成的综合性技术。因为 GIS覆盖的区域太多,所以很难给出准确的 GIS定义,因为定义的角度不同。一般来说, GIS有三种不同的定义方法。
2.1面向功能的定义:
地理信息系统是收集,存储,审核,运行,分析和显示地理数据的系统。
2.2工具箱定义方式:
地理信息系统是收集、存储、查询、转换和显示地理空间数据的一组工具。这个定义重点介绍了 Gls提供的地理数据处理工具。
2.3基于数据库的定义:
Gls就是这种数据库系统,它的数据是按照空间顺序排列的,它提供了一系列操作来处理数据库中空间实体的查询。
4.系统基本结构及功能
它主要包括三个部分:地面 GPS差分站系统、地面车辆 GPS系统和地面车辆监控中心系统。
4.1地面GPS差分台系统
因为 GPS信号是从卫星传送到地面接收器的,所以会产生各种各样的误差。此外,在传统的接收方式下,人为因素造成的定位精度较低,无法满足车辆现场运行的定位精度要求。大地 DGPS系统采用12通道并行处理 GPS接收机,并利用差分载波相位测量技术进行伪距校正。当卫星 S到接收器的距离是 K p时:
ρ=λ(N+0φ)
经过调制后,利用 VHF数据链路通过 VHF无线电向本地 DGPS接收器发送伪距离校正数据。因为 GPS接收器与地面差分站接收器之间的距离一般在几公里以内,而且两者的伪距校正数几乎相同,所以车载 DGPS可以高精度地测量 PPOS。
由 DGPS差分站发送的校正信息采用标准的RTCMSC-104格式,其内容主要包括: DGPS接收器接收信号的时间、卫星伪距和伪距、卫星历书数据释放时间。
4.2场雨车氧GPS系统
系统由导航计算机、 GPS接收机、 GIS数据库、 VHF接收机/发射机等组成。其核心部件是导航计算机。DGPS接收器采用相位平滑伪差法。这种方法既有载波相位测量精度高的特点,又有伪距差分辨率高的优点。其定位精度达到了仪表的水平,非常适合一般动态测量。本系统通过 GPSOEM卡向导航计算机发送基本的导航定位信息, VHF接收器接收 GPS差分校正数据, MODEM解调后发送给导航计算机。利用相位平滑伪差法计算车辆的位置综合权和速度,得到车辆的实时位置和速度。首先,结合机场飞机的 GIS数据库,在 LCD (LCD)上显示位置11的实时信息(PPOS)。首先, PPOS通过 MODEM调制后,通过 VHF发射机发送给地面车辆管理和监控系统。当周卡上出现紧急情况,或与现场的飞机或其他车辆发生碰撞时,监控中心会自动向目标车辆发出报警信号,并在电子 LCD卡上准确显示,同时配以声光提示。通过 VHF数据连接将信息发送给车载系统。驾驶员通过语音输入从控制中心接收到调度信息后,可根据导航计算机计算出的最优路线驾驶至指定位置,并参考 LCD的电子地图。运输中心可通过说明指定计划的运输点,或司机可通过锁对人员加密。
在车载 GPS系统中,由于采用了软相位伪距差分定位技术,其计算数据比较少,对导航计算机的要求也比较低。为保证导航定位的准确性,既能有效地减小计算机尺寸,又能使该系统易于商品化,降低成本。
4.3场面车辆管制和监控中心系统
本系统的主要任务是对现场车辆进行全面的自动化监控,为控制器提供直观的依据,为现场车辆的管理与调度提供可靠的保障。位置和速度信息由现场车辆独立计算,车辆代码通过 VHF数据连接传送到管理中心计算机。利用 GIS数据库,可以实时显示车辆的动态信息。触碰显示器。使用方便。根据机场进场控制、塔台控制、飞机升空过程等,现场控制与监控中心系统可灵活、灵活地对现场车辆进行管理。当管理中心的计算机计算出车辆在地面上运行时是否有安全隐患时,系统会立即通过信息提醒控制器。信息通过 VHF数据链被传送到车载系统,从而显示出控制能力。目标车辆在实际运行过程中会发出语音提醒或调度指令,保证地面车辆的安全运行,提高管理效率。可通过键盘或触摸屏输出控制器指令。
4.4关于GIS
GIS是将有关地理信息数字化后存储在磁带、光盘等载体上的数据。GIS信息主要是关于机场跑道、滑行道、通信通道、照明系统、航站楼、空中交通管制建筑、停车场和各种当地车辆的行进路线等方面的信息,用于机场现场的车辆管理和控制。地理信息系统数据库中的数据用矢量格式表示,每条从一个特定起始位置开始的路径可以用一组或多组矢量序列来表示。这个数据库还包含了指定路线、建筑、禁区和禁区的许多属性,如类型、名称、长度、方向、精确坐标等等,这些属性可由场景控制器和汽车司机查询和调用。
5.系统的可行性和容性分析
其核心技术是 GPS的"载波相位测量差分"和"相位平滑伪距差分"技术。目前,这一技术已经成熟,应用广泛。以此为基础,实现了导航定位精度完全满足车辆管理和现场监控的需要。通过国际民航组织(ICAO)核准的 VHF频带,在总部与受监测车辆之间进行语音/数据通信,民用航空通信和导航监测(CNS),完全符合国际标准。因为机场环境中通常没有密集的高楼,车载 GPS接收器通常能够接收来自5颗以上卫星的信号,并利用来自差分站的校正信号计算导航和位置信息以及地面差分站,因此可以在相对开放的区域内安装 GPS接收器,以减少干扰和地面卫星的数量,进一步提高导航和定位的可靠性。身为地面车辆管理和调度人员,你也可以使用视觉和语言查询方法参考显示器提供的地面车辆运行信息,以确定和检查车辆状况,提高可靠性。身为一名车辆操作者,在检视车内 LCD显示讯息时,亦应利用视觉检视,追踪周边动态,以确保安全。该系统在野外可视性和夜间可视性方面有其独特的优点。
总结
将本系统与辅助雷达模式(SSR-S)系统和自动相关监视(ADS)系统相结合,可以提高空对地和地对地通信导航监视的可靠性(CNS),使 CNS系统能更好地为民用航空工业安全服务。
参考文献
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