关于白云机场场监系统覆盖效果研究

陈健明 吕超 王明甲

摘要：场面监视雷达自动化系统已成为机场区域航空管制不可或缺的重要系统设备，广州白云国际机场的扩容工程实施后，对场面监视雷达自动化系统的覆盖区域提出了更高的要求，本文针对该需求，进行了相应分析，提出了解决实际问题的一些设想。

关键词：场面监视雷达自动化系统；覆盖区

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）10-0014-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

场面监视与引导系统已成为机场区域航空管制不可或缺的重要系统设备，广州白云国际机场第三跑道扩容工程中对使用的场面监视与引导系统进行了升级，本文通过对升级后的场面监视系统的覆盖区进行了分析，提出了改进系统覆盖的设想。

1新场监系统双雷达头覆盖情况

广州白云国际机场，现塔台管制所使用的场面监视系统是INDRA公司生产的NOVA9000场面运动引导和控制系统（以下简称新场监系统）。该系统搭配了双雷达头对机场场面实施监视覆盖，一台为安装于航管塔台塔顶的TERMA一次雷达，另一台为机场第三条跑道启用工程中新配置的INDRA一次雷达。

TERMA雷达头的覆盖范围可达4公里，其覆盖面可以达到整个机场区域，包括新建的第三条跑道及相关滑行道区域。

INDRA雷达头安装位置位于机场东区三跑道外侧二号塔台塔顶，覆盖范围设置在3公里，主要覆盖了现机场范围的东部区域，包括东停机坪以及在三跑道在内的两条窄距跑道及其相关滑行道区域。

现新场监系统的探测信号来源主要是由TERMA和年INDRA两部雷达头提供，而系统对两路雷达信号所采用的融合方式为叠加处理方式，如图1所示，机场西边区域主要由TERMA雷达头进行探测覆盖，而机场东边区域，则是双雷达覆盖探测。

2 双雷达头覆盖对管制运行影响分析

民航业的高速发展，尤其广州机场每日庞大的进出港航班量，及其场面的复杂结构，和多变的天气环境，管制工作越来越依赖场面监视系统，成为重要的管制工具。

现两部雷达同时运作，为新场监系统提供探测信号，有以下几种情况考虑：

2.1 TERMA雷达故障或停机维护

TERMA雷达若发生故障或停机维护停止提供服务时，INDRA雷达可以提供机场东半区域覆盖探测，因此，管制工作可合并至东半区工作。西跑道停止使用，目视条件允许的，可以通过目视指挥，但西半区新场监系统因无雷达信号，无法提供航班计划相关工作，FTM假目标抑制功能失效。

2.2 INDRA雷达故障或停机维护

INDRA雷达若发生故障或停机维护停止提供服务时，由于TERMA雷达提供全场覆盖，因此，新场监系统仍可提供正常服务，管制工作不需要做出调整，FTM假目标抑制功能失效。

2.3 两部雷达故障或停机维护

两部雷达同时故障或停止工作时，由于没有场面监视信号，新场监系统监视功能失效，管制需转目视指挥工作。

通过以上情况分析可知，现新场监系统在单部雷达失效时，系统仍能为管制提供监视服务。正常情况下，两部雷达同时失效的可能性较低，但为了把这种可能性降到最低，以及适应未来西区新增第四条跑道的需要，增加第三路雷达作为新场监系统的探测源，还是很有必要的。

第三路雷达的增设位置，可考虑在西跑道外，需覆盖机场西边停机坪及跑道区域，配合INDRA雷达的覆盖区域，可以实现全场的覆盖，这样，若发生TERMA雷达停止提供服务时，新场监系统仍能获得全场监视数据。

3 新场监系统场盲区问题

因新场监系统所搭配的雷达属一次雷达，探测方式为主动探测，且是视距范围内的，因此，影响雷达探测覆盖范围的因素除雷达自身性能外，场面的基建设施，包括雷达塔塔高也会对雷达的覆盖产生影响。

目前，TERMA雷达位于航管塔台塔顶，地理位置在机场范围属最高点，所在位置对机场整场覆盖较好，南航站楼在用停机位基本都能覆盖到，只有在指廊的背面存在一定盲区，但能看到飞机的尾翼。而北航站楼，其建筑高度相比南航站楼有所提高，造成的盲区相对较大，指廊背面基本被遮挡，该位置所停靠飞机也被遮挡。北航站楼主体背面也有大量停机位，而北航站楼的高度比指廊高度更高，所以该部分区域也是TERMA雷达的盲区，如图2所示：

INDRA雷达位于三跑道外新建塔台，在机场东部范围属最高点，但高度与航站楼相当，虽然INDRA雷达性能上可以覆盖更大的区域，但航站楼的阻挡，使得INDRA雷达无法覆盖机场西部区域，在东区停机坪位置，INDRA雷达可以弥补部分TERMA的盲区。同时在指廊的位置，也会存在INDRA雷达的探测盲区。

两部雷达实际运行的探测效果，在三跑道和北区新增停机位启用前，技术保障部门分别通过车辆跑场进行了测试。主要测试对象为INDRA雷达的覆盖效果，在部分驻车点，通过切换雷达信号源来检测TERMA雷达覆盖准确性，对于机场西边区域及南北联络道，主要以TERMA雷达覆盖为主，测试结果显示，机场跑道及相关滑行道区域覆盖效果较好，而进入停机位区域覆盖效果变差，正如上文描述的，存在盲区。

图3可见，跑场车辆在进入停机坪区域后，由于航站楼遮挡，跟踪轨迹基本丢失，虽然对比飞机的雷达回波，飞机进入该区域后，由于体积较大，仍能被雷达探测到，但效果也是不理想。因为空管管制的工作主要集中在滑行道和跑道，进港航班在指引到进停机位区域前已移交给机场地面工作人员引导，而出港航班在推出后滑行到指定位置，管制开始进行监视指挥，所以上述的盲区不会对管制工作造成过大影响，但相比于滑行道和跑道的使用规范，停机位区域大量的工作人员、服务车辆等因素造成该部分场面运行更加的复杂，同样需要改善监视手段来保障安全运行。

前文分析提到的增加雷达源来解决覆盖区的方法，并不能有效解决雷达盲区问题，虽然可以通过选择合适的雷达安装位置来减少盲区，但真正意义上消除盲区，必须通过引接新监视技术作为辅助探测手段。同时，一次雷达技术上的特点，还不能实现航班与计划的自动相关，对于场面服务车辆也不能提供有效交互式监控，因此，也只有通过新监视技术的辅助才能使得新场监系统运行更加灵活和安全。

目前，多点定位技术是比较成熟，适合作为新场监系统辅助监视信号的探测技术。多点定位系统是为了填补机场场面监视雷达因各种障碍物遮挡而产生的盲区，通过在机场场区布置探测传感器基站，依靠装有二次应答机设备的飛机、车辆发出1090MHz A/C模式或者S模式信号进行定位，达到监视地面飞行器或车辆的目的。根据多点定位技术的工作机理，多点定位系统至少需要3个基站同时接收到目标信号，才能够实现对目标的二维坐标定位，而要实现三维坐标定位则至少需要4个地面站的接收信号，同时接收信号的地面站越多， 定位精度就越高，所以，在基站设置上要考虑覆盖区域的几何精度稀释因子GDOP影响，通过增加站点或者改变区域的站点布局来提高定位精度，尽量使机场范围内场面监视雷达覆盖不到的区域能被多点定位系统所完全探测监视到，从而解决场面监视的盲区问题。

4 总结

随着今后广州机场航班流量的继续增长，基础设施扩容建设的不断深入，机场场面运行将面临更繁忙、更复杂的交通情况，这对目前白云塔台的场面监视系统提出了更高的要求，而根据当前场面监视系统的实际使用条件，在机场西跑道外侧增加场面监视雷达、在跑滑区和机坪范围内建立多点定位系统，是将来改善场面监视系统覆盖的有力手段。

参考文献：

[1] 吕小平.A―SMGCS技术和应用介绍[J].空中交通管理，2006（8）：7-15.

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