基于空管监视的飞行器地面防相撞技术研究

盛鹏峰

摘 要：飞行器地面防相撞是民航安全的重要组成部分。在中国民航飞行器增加速度原高于机场增加速度的情况下，地面飞行器相撞的潜在风险正在逐步增大，必须从技术上高度重视，并加以解决。动态监视、冲突预判和告警提示是飞行器地面防相撞技术的三个基本组成。应解决好对告警提示功能设计重视不够，相关技术联合使用重视不够，落地航班潜在冲突风险重视不够的问题。

关键词：空管；监视；飞行器；地面；防相撞

中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0079-02

飞行器地面防相撞是飞行安全的重要组成部分。史上最严重的飞行事故，就是由两架客机在机场跑道上相撞造成的。当前中国国内机场飞行流量迅速攀升屡创新高，地面飞行器相撞风险增大。2016年10月11日，因塔台管制员遗忘动态、指挥失误，上海虹桥机场两架载客航班险些在跑道上相撞，造成了人为原因严重事故征候。相比管理问题，技术因素才是根本原因所在。因此，现阶段加强飞行器地面防相撞技术研究具有极其重大的现实意义。

1 飞行器地面防相撞技术综述

动态监视、冲突预判和告警提示是飞行器地面防相撞技术的三个基本组成部分。

动态监视包括场面动态监视和进近监视。以往的研究主要关注场面动态监视，往往忽略了降落飞机可能在地面形成的冲突风险，存在安全盲区。实现监视的主要手段包括场面监视雷达、空域监视雷达、多点相关监视系统等，同时能够接驳飞行计划、车辆位置、停机坪桥位信息等。

冲突预判是将收到的信息与目标作统一的融合处理，并经过适当的算法，进行冲突风险预测，是飞行器地面防相撞技术研究的核心。预判范围包括滑行道上的飞机、车辆等物体，也可以监视有无物体穿越预设的禁区。通常应该提供全天候昼夜连续的场面情况监测，在雨雪或冰雹的气候条件下也能提供用户满意的监测效果。在具体算法方面，国内外学者提出过一些重要的理论与方法，如[1]随机过程理论、混杂系统理论、动态路径分配算法、神经网络预测法、蒙特卡罗仿真以及预防跑道侵入系统、辅助决策系统等，分别从战略战术及运行层面建立冲突风险模型，战略层面主要从冲突概率和冲突数量这2个指标，对宏观冲突风险进行评估，战术层面提出了冲突持续时间和冲突严重程度的概念，对冲突的规律和机理进行深入研究，运行层面将管制员的情景意识工作负荷作为考虑因素，辅助空中交通管理者进行决策。

告警提示则是在检测到存在冲突风险后，立即对管制员等相关人员进行提示，采取应对措施，避免相撞事故最终发生。告警提示的最终目的使管制员等作出应对反应。

目前，飞行器地面防相撞技术已经比较成熟，一些大型机场都有使用，但是，整个系统还不够完善。

2 存在的问题及解决思路

一是对告警提示功能设计重视不够。动态监视、冲突预判和告警提示作为飞行器地面防相撞技术的三个基本组成部分，本无主次之分，但长期以来，建设和研究的重点往往集中在动态监视、冲突预判领域，而对告警提示重视不够。但从理论和实践来看，告警提示都是非常重要的一个环节，是整个系统发挥作用的最关键部分，系统设计的再好，但如果告警提示设计不佳，导致提醒效果不好，整套设备的作用和价值就几乎为零。完善系统首先应该补齐这个短板。

2.1 增加提示方式

目前主要是通过指挥屏幕上告警信号闪烁进行提示，但究其根本，还是属于图形显示范畴，与惯常的目标监控方式一致。这种方式因为和正常界面没有本质区别，所以提醒效果较差。在视觉告警外，应考虑采用听觉甚至触觉等多种方式强化提示效果，或者相互配合使用，达到最终告警的目的。

2.2 增加告警感知点位

告警信号如果只是向特定点位传递，容易造成个人原因导致的“错忘漏”发生，应向所有监控、监管、监视席位甚至管理单位同时发送，设置多重保险，在前端操作人员未发现、未处置告警时进行及时提醒。同时，告警信号应该向所有利益攸关方发送，比如相关机组人员、站坪调度人员等，促其主动避险。

2.3 增加应急处置程序

告警发生后一段时间后，如相关人员仍无采取措施消除告警，应立即启动应急处置程序，比如在操作席位突出显示告警、提高闪烁频度、增大告警音量，在监控、监管、监视席位满屏显示等，必要时可以直接考虑由其他席位自动接管，及时干预，避免事态失控恶化。

二是相关技术联合使用重视不够。场面监视雷达为一次雷达系统，无法直接获得目标的二次代码信息，所以无法对探测到的场内目标进行信息相关，飞机的标牌、桥位等信息都无法提供，目标信息提供不完全，而且由于机场建筑物遮蔽，容易产生盲区，系统运行的风险和管制员工作的压力较大。多点定位系统可以对机场范围内所有装有S模式应答机的目标精确定位，使所有的目标信息都能自动相关，为场内目标自动挂全标牌，弥补一次场面监视雷达系统目标信息无法自动相关的缺陷，为管制员提供全面准确的目标信息，技术研究和推广应用渐成主流，但是它对于非合作目标则无能为力。出于成本考虑，建設方常会陷入两难境地，建议优先选用多点定位系统，其次考虑两种设备同时使用。例如[2]杭州萧山机场由于航站楼位于南北二跑道中间，有较多场监雷达所不能覆盖到的盲区角落，因此在候机楼停机坪附近布置了5个多点定位点，采用紧密布点的方式进行弥补，以覆盖场监雷达盲区，最大限度地确保完整覆盖。

三是落地航班潜在冲突风险重视不够。飞行器在空中有空域监视雷达等设备提供监视，冲突告警等机制提供防相撞保护，地面则有场面监视等防相撞设施和机制，但是，在空地结合处，特别是落地航班时存在的潜在冲突风险应引起足够重视，不能两不管。落地航班潜在冲突风险主要发生在地面，所以，应该纳入飞行器地面防相撞技术研究范畴，否则，如果光考虑地面航班，只是把落地航班作为一种突发特殊情况处理，很可能出现防不胜防的局面。因此，建议在技术层面，将空域监视雷达信号接入飞行器地面防相撞系统并进行统一处理，作为常态化技术要求，紧密结合落地航班动态，预测其与地面飞行器可能存在的冲突风险，并进行提示。

飞行器地面防相撞是个技术问题，更是个管理问题，因此，在具体研究应用阶段，应充分考虑使用中出现的各种复杂情况，采取全面的技术措施。

参考文献：

[1]牟奇锋，冯晓磊，向硕凌.机场场面冲突检测告警系统的设计与实现[J].四川大学学报，2015.7.

[2]邹骐远.杭州萧山机场场面监视系统现状及改进方案[J].科技前沿，2015（8）：25-26.