远程塔台技术体系研究及实现

张稳 郭政

摘要：远程塔台系统是解决中小机场管制员难留住、难培养、成本高的一个解决方案，本文对远程塔台的技术体系进行了整体的研究和探讨，提出了一套完整的远程塔台管制指挥的解决方案。同时进行了远程塔台与传统塔台相比的利弊分析。

关键词：远程塔台;地面;管制;监控

1、前言

远程塔台系统主要面向无人值守状态下的机场和临时起降点的监测和管制任务。它基于网络化图像、语音以及数据传输，完成远程的场面监视、飞行语音指挥、起降点设备使用控制。远程塔台技术为偏远地区、客货吞吐量较少的小型机场提供远程管制服务。通过将现场的实时视频信号传输到远方管制室来实现对飞机的远程指挥。在管制员实施管制服务的整个过程中，管制员可以像在传统塔台指挥飞机一样来实施管制服务。远程塔台的优势在于高效和成本低廉，提供与传统塔台一样的服务，但是不需要安排大量的管制员在现场，在机场不需要建设新的塔台。远程塔台技术目前在瑞典、德国、澳洲、美国、英国等国家开展使用。

2、系统设计

远程塔台技术可以将多个塔台所承担的塔台管制任务集中在一个远程塔台中心内运行，采用远程高清数字摄像机、气象传感器、音视频接入和其他相关设备实时采集机场和交通运行信息，能够将所管制机场场面、气象、交通等实时（信息传递时间的延误是毫秒来计算的）情况投影在远程塔台中心的环绕液晶屏幕上，从而使得一个塔台管制中心即可监控并引导指挥一个乃至多个机场，进而可以为机场提供包括进近引导、场面监视、签派许可等全面的机场空中交通管制服务。远程塔台中心可以容纳一个或多个远程塔台席位，可以为一个或多个机场提供远程空中交通服务：在单模式运行的场景下，一个远程塔台席位中的管制员在同一时间只管理一个机场;在多模式的场景下，一个远程塔台中的管制员可以管理两个或以上机场（远端机场航班起降不在同一时间段）。为繁忙机场塔台应急管制与支线机场无人值守塔台管制提供综合解决方案。

远程塔台技术包括视觉显示和拼接、智能视频应用、与空管和机场等系统的整合集成、人工智能等要素，是建立在高分辨率摄像机的基础上，通过数据网络传回到大型机场的塔台中心，管制员通过观看视频中机场实时的动态画面，间接掌控机场的运行状况。根据机场的实时情况，他们操纵远程机场的传感器、灯光、告警和其他塔台设备，从而实现了在不需要建设塔台，不必安排工作人员情况下，就可以为偏远机场提供全面的空中交通管制服务。远程塔台技术基于一个统一的异地远程塔台管制中心，将多个远程塔台所承担的塔台管制任务集中在一个远程塔体中心内运行，它采用高清数字摄像机、气象传感器、音视频接入和其他相关设备实时采集远程塔台信息，将所管制机场场面、气象等实时情况投影在远程塔台中心的环绕液晶屏幕上，从而使得一个塔台管制中心即可监控并引导指挥多个远程塔台，进而可以为机场提供包括进近引导、场面监视、签派许可等全面的机场空中交通管制服务，由于不需要新建或少建塔台等机场空管工程，因此具有明显得低成本和便捷性，不必安排工作人员，远程塔台适合那些无人值守时间有限和流量较小的机场，也可作为枢纽机场的应急备份设备。

远程塔台管制员无法直接目视观察他们的责任区域，因此将机场信息合理的提取出来作为远程塔台空中交通服务的要素，保证远程塔台和机场塔台具有相同的安全水平，提供同等于机场塔台的管制服务。

同时远程塔台的视频监视系统相较于传统的塔台管制方式具有很大的优越性。该系统能够为管制员提供连续、直观的实时影像;有效避免工作人員的视觉盲区;能够对传输回来的视频信息进行保存和回放;能够在低能见度条件下，通过影像增强技术增强相关影像的清晰度。管制员通过传输回来的视频信息来对偏远地区的机场场面进行遥控指挥。

远程塔台系统可用的解决方案并不是基于一个单独的系统，而是由许多基础的功能模块组成，这些模块可以通过添加额外的功能来增强，目的是提高管制员的情景感知和冲突检测能力。

远程塔台中心的设施包括：管制席位、空管（通信、导航、监视、气象、航行情报）系统和显示大屏幕。在条件成熟时，根据机场空中交通流量，一个远程塔台中心可以同时服务于多个远端机场。

远程塔台须具备常规机场塔台的全部功能，包括：目视视野和望远镜，气象信息，导航辅助信息，空中/地面、地面/地面语音通信，记录仪，飞行计划及轨迹处理系统。除此之外，远程塔台还需具备的功能，包括：远端机场的设备（全景或180°高清摄像机、跟踪摄像机）、远程塔台管制中心设备（管制席位及设备、显示大屏）、可靠的传输网络。

远程塔台的核心是放置在机场的摄像机。摄像机提供捕捉180°或360°的机场视图，以及通过云台变焦摄像机跟踪航空器。

远程塔台可以增强传统塔台管制，以提高管制效率，提高安全性。增强功能包括：视图增强（基于红外摄像机）、对象的自动检测、机场照明控制、视频显示中的增强支持信息、自动望远镜跟踪功能、基于视频的安全网及报警功能、视频融合监视数据（挂牌、路由规划等）、虚拟机场视图。

利用数字地形模型和地理信息系统，生成一个三维虚拟机场视图，可将飞机上的计划数据和真实数据融合，远程塔台管制中心对机场和空中的交通进行虚拟总览。

远程塔台系统为空中管制员的工作带来的好处有：所有管制员都能获得对整个机场相同的视角，并能提高情境意识;雷达和天气数据在一个单独的平面显示系统中得以显示;屏幕上可添加标签以显示跑到的边界;机场可以添加围栏以显示运营限制区域。

参考文献：

[1]唐勇，胡明华，吴洪刚，等.一种在机场视频中实现飞机自动挂标牌的新方法[J].江苏大学学报（自然科学版），2013，34（6）：681-686.

[2]王凯，吴敏，姚辉，等.多帧背景差与双门限结合的运动目标检测方法[J].小型微型计算机系统，2017，38（1）：179-183.

[3]王凯，吴敏，姚辉，等.多帧背景差与 Cauchy 模型融合的目标检测[J].光电工程，2016，43（10）：12-17.