监视技术对提高民航运行效率的作用研究

陈华智

（中国民用航空中南地区空中交通管理局，广东 广州510400）

监视技术是基于数据传输技术、交通管理要求演变来的实时动态信息采集、处理技术。此技术在空中交通管制中的应用，能够通过信息的监督、追踪数据与机场动态画面，确定需要进行管理的要素，以便通过数据演算掌握民航飞机的飞行轨迹、意图、间隔与机场运行态势。以便提高空中交通系统的可控性。从民航发展与旅客安全角度来看，监视技术的优劣理应得到民航公司相关部门的重视。

1 民航监视技术概述

民航监视技术是基于国际民航组织空域管控要求衍变而来的数据采集、传输、处理的技术。以往监视系统主要由一次监视雷达与二次监视雷达装置组成，在空域交通压力较低的环境内，能够通过飞机雷达装置信号的传输了解民航飞机的确切位置、高度和速度，初步保障旅客的生命与财产安全。但随着我国民航行业的不断发展，民航空域交通的压力、航班频次的增加，对监视系统的技术水准与输出处理效率提出了极为苛刻的要求，若无法在原有技术与系统基础上做出改善，势必会影响民航监视的实质效果。ADS-B 监视技术基于卫星定位系统，能够更全面的掌控民航飞机的信息、速度、高度、经纬度，通过数据演算确定飞机的运行轨迹，以便提出更及时且可靠的指示，使民航交通系统处于可控状态，避免飞机相撞等严重事故出现，并提高空域的整体利用率。另外，ADS-B 技术可准确反应民航飞机起降的时间、距离、飞行员指令等信息，以此构建实时、稳定且可靠的数据流通渠道，为多跑道航空机场的交通管理提供更科学且便于操作的平台。

2 民航监视系统的分类与设计

民航监测系统的设计，能使空中交通方便安全，高效的运行。监控系统应选择在指定特性的基础上，与其它服务相互支持合作。一次监视雷达地面接收站通常由发射机和接收机，旋转天线组成。然后系统传输的脉冲检测及处理结果的精确性，取决于目标斜距测量反射的脉冲接收信号的传输时间。目标方位的轴承接收反射脉冲时的准确性，是由旋转天线的位置决定的。

一次监视雷达还用于机场地面的监控，检测对象多为飞行繁忙的区域、机场以及那些因配置忽略飞机二次监视雷达监视的地区。一次监视雷达的应用还能避免飞机相互接近时，引起二次监察雷达信号的混淆。

二次监察雷达(SSR)系统由两个主要元素组成，分别为地面站/接收器（也称为雷达）和飞机异频雷达收发机。其中，地面站通常包含一个旋转的天线，旋转率参数可确定更新信息的频率，而飞机的回应询问从地上站异频雷达收发机发出或接受信号，以便使飞机的范围和轴承基于地上站进入待定状态。异频雷达收发机通常存有数据延迟的问题，在解码信息过程中，需明确传输与答复的期限，而固定延迟耗时应考虑到地面传感器，处理答复的时间。

一次和二次监视雷达通常位于同一位置，以便被多个系统覆盖与利用。通常情况下，一次监视雷达天线和二次监视雷达天线装置会安装在相同的旋转装置上，以确保同时测定与接收信息，并降低监测成本。通过数据的处理可确定标准轨道数据，使每架飞机的一次和二次监视雷达数据结合在一起，以便得到充分利用。而在一次监视雷达系统日常运行中，二次监视雷达能够通过飞机的检测转发器将设备检测、飞机高度、身份信息等资料传达至地面，以便地面监督系统能够确切的了解民航飞机的运行状态，通过两种监视雷达并排安装在旋转天线的方式，同样能够为数据追踪系统提供多个数据管控平台，在数据采集与处理的效率上保持相同速率，以便数据实时信息更便于核对。而某些地区采用一次监视雷达与二次监视雷达分区安装的措施，同样也能够为数据的采集、处理、解析提供一定程度的冗余空间，以便某个天线出现故障而停止旋转，可从其他低等级的服务中接替数据的处理。但分开安装的方式势必会影响监视系统跟踪性能，并且在装置排线与安装方面也需要更高的成本。因此，目前民航机场多采用并排安装的方式，由一次监视雷达管控繁忙空域与机场，而二次监视雷达负责提供分离式服务。ADS-B 又称广播式自动相关监视，此类技术基于卫星导航、通信技术与设备信号传输等技术，能够将飞机高度、速度、机型等数据通过广播信号的方式传递至地面接收平台。通过集成全球导航卫星系统与惯性导航系统的应用，可控制ADS-B 数据传导的准确性与完整性。ADS-B 系统比较一次监视雷达、二次监视雷达而言，技术操作与管理难度较低，并且设置ADS-B 站点的经济成本较低，基于数据集成管控平台，能够将民航飞机的各项数据统一汇总于程序内，使数据的监督水准与管理效率得到基础保障。而在ADS-B 装置配备过程中，安装人员需要结合民航飞机位置、速度信息变化精度的要求判定适宜的装配方案，确保全球卫星导航系统的位置信息与传输速度符合监控要求，在经由监管部门核查与认证，才能正式投入使用。

3 监视技术对提高民航运行效率的作用

结合调查资料可知，ADS-B（广播式自动相关监视）技术是未来民航监视系统的主体，更是多元化监视系统架构的基础。此类技术基于卫星导航系统、通信技术、记载设备与地面设备技术的相互配合，能够为民航运行提供更全面、更高效、更安全的空中交通监视手段，通过数据的实时传输提高管制员与飞行员的感知能力，也能够为航空公司提供持续的数据监督渠道，以便提高空域交通安全的可控性，同时提升空域容量与运行效率。而监视技术对提高民航运行效率有何作用，则需要从以下几个方面分析与研究:a.增强空中交通监视能力。站在我国民航产业发展角度来看，未来几年间，我国民航空中交通流量会有井喷式的提升，年起降架次将超过1500 万。尽管目前一次监视雷达与二次监视雷达能够勉强满足目前的民航运输需求，但是受空余交通压力与数据信息监测要求的影响，雷达等传统监视技术水平、布局结构、数量都难以满足民航运输的需求，若不采取有效的措施使监视技术水准提升，势必会对将来民航运输监测工作的开展带来影响。其次，随着我国经济体制的不断发展与完善，我国不少地区已具备建设民航机场的条件，但受地理环境等因素影响，一次监视雷达与二次监视雷达设备的安装部署难度较大，并且建设成本较高，而这也是阻碍我国民航行业拓展市场的要素之一。ADS-B 监视技术的引入，能够基于卫星监控系统将数据实时化传递给地面接收平台，通过经纬度与地面角度判断民航飞机的位置、速度与高度。在空中交通流量较大、飞行密度较高、空域结构复杂的区域，可通过ADS-B 可提供监视补盲与备份，以此提升监视系统的冗余备份能力。另外，ADS-B 技术能够为新型空管系统的架构提供地空协同运行的能力，使数据的传输速率与完全性得到保障。b.维持机场运行保障能力。随着我国多地区民航机场工程的不断增多，我国民航空域飞行流量也在不断提升，这使得民航飞机的飞行密度越来越高，数据监控的压力越来越大，信号干扰等情况也越来越频繁。若仍旧沿用传统一次监视雷达与二次监视雷达装置，势必无法较全面的保障民航飞行的安全性。ADS-B 技术的应用，能够作为监视信息源增强终端区域与机场跑道的监督能力，为场地与空域提供精准、实时、丰富的民航监控数据信息，使民航飞机的起飞与地面滑行等流程更可控，由此可显著提高民航运行的效率，避免跑道入侵等问题出现。c.提高民航公司监督能力。随着我国居民出行方式的转变，我国民航行业的潜在用户众多，这促使多数地区的航空公司规模正在不断托大，航线航班的数量也在不断增多。在此种环境下，监督控制部门迫切需要一套完善且高效的民航监控系统，确保能够对多架飞机进行实时监督，并能够为监管部门提供多元化且数据内容丰富的操作平台，才能使民航运行管理的主动性增强，提升地方空域与机场的控制水平，为民航旅客的生命安全提供更全方位的保护。

4 结论

监视技术在民航管理中的有效应用，既能够为民航空域交通管理提供持续且详细的数据监督与管控平台，通过数据的演算判断民航飞机的航线轨道，同时凭借ADS-B 技术，更能够有效解决机场交通管理的压力，避免对游客的生命与财产安全带来损害。故而，在论述监视技术对提高民航运行效率的作用期间，必须明确监视技术的类型与功能优劣，明确适宜的设计方案后，才能使民航运行效率得以显著提升。