王光林

摘 要：機(jī)場(chǎng)地面管制工作對(duì)于飛機(jī)場(chǎng)面管理與空中交通服務(wù)而言具有重要作用，因而在開展地面管制時(shí)必須保證管制的條理性與準(zhǔn)確性，而多點(diǎn)定位技術(shù)在其中可以起到非常好的效果。本文首先探討了多點(diǎn)定位技術(shù)原理與算法，進(jìn)而就地面管制中多點(diǎn)定位技術(shù)的有效應(yīng)用加以探討。

關(guān)鍵詞：多點(diǎn)定位技術(shù)；地面管制指揮；場(chǎng)面監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TN95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

地面管制是空中交通管制系統(tǒng)的組成部分，其主要目標(biāo)是通過健全的管理機(jī)制與管理技術(shù)，通過現(xiàn)代化的管制設(shè)備，保障飛機(jī)滑行與飛行安全有序，而在這個(gè)過程中，傳統(tǒng)地面管制工作中應(yīng)用的場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)等技術(shù)逐漸暴露出一定的缺陷，多點(diǎn)定位技術(shù)則憑借其及時(shí)性與有效性而得到愈發(fā)廣泛的認(rèn)同與應(yīng)用。

1 多點(diǎn)定位技術(shù)原理與算法

多點(diǎn)定位技術(shù)利用目標(biāo)信號(hào)發(fā)射設(shè)備與三、四個(gè)地面接收機(jī)之間進(jìn)行的信號(hào)發(fā)射的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有效定位。在數(shù)學(xué)概念上，目標(biāo)信號(hào)與不同地面接收機(jī)之間存在的信號(hào)接收時(shí)差會(huì)以雙曲線（面）的形式存在，可以確定飛機(jī)的具體位置，如果其呈現(xiàn)的形式為雙曲面，是一種三維立體空間，則需要3個(gè)地面接收站節(jié)后相應(yīng)信號(hào)，通過對(duì)雙曲線交點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算就可以確定飛機(jī)的具體位置了。在三維空間下，飛機(jī)信號(hào)至少會(huì)被4個(gè)地面接收站所接收，在接收到相應(yīng)的信號(hào)之后，雙曲面的交叉點(diǎn)就是飛機(jī)等移動(dòng)目標(biāo)的空間位置。

如果全部地面信號(hào)接收基站可以接收全部飛機(jī)信號(hào)，則通過計(jì)算基站與不同信號(hào)接收機(jī)之間的時(shí)間差，確定雙曲面，并且在中央處理器的計(jì)算之下，確定雙曲面交點(diǎn)，即可有效確定目標(biāo)的具體位置。隨著時(shí)代的發(fā)展，在多點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用過程中，對(duì)目標(biāo)具體位置進(jìn)行定位的算法發(fā)比較多，其中的大多數(shù)算法是以信號(hào)傳遞與接收的時(shí)間差為基礎(chǔ)的。通過時(shí)間差來對(duì)目標(biāo)的具體位置進(jìn)行預(yù)估，這個(gè)過程就是一個(gè)雙曲線（面）求解的過程，常用的求解算法為Chan氏算法與Taylor算法。

多點(diǎn)定位技術(shù)對(duì)信號(hào)傳遞的時(shí)間差加以確定與計(jì)算，從而對(duì)目標(biāo)的具體位置加以確定，在技術(shù)應(yīng)用的過程中，如何通過信號(hào)傳遞時(shí)間差的測(cè)量與計(jì)算非線性定位方程來實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面中的移動(dòng)目標(biāo)定位成為技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵性因素。也正因如此，國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者分別就移動(dòng)目標(biāo)定位算法進(jìn)行研究與求解，比如Chan氏算法、Fang算法與Taylor算法等等，其中，Taylor算法具備了較高的精度與有效性，可以采用Taylor算法與遺傳蟻群算法相結(jié)合的方式，進(jìn)一步提高對(duì)移動(dòng)目標(biāo)定位的精準(zhǔn)性。

2 多點(diǎn)定位技術(shù)在地面管制指揮中的應(yīng)用

2.1 車輛管理

不同于發(fā)達(dá)國(guó)家，在我國(guó)，民航跑道由于各種因素的影響有可能出現(xiàn)侵入事件，而這種問題產(chǎn)生的主要是由于對(duì)于飛行區(qū)未能進(jìn)行有效管理，人員與車輛未經(jīng)許可擅自進(jìn)出，就會(huì)影響飛機(jī)跑道的正常運(yùn)行。如果該機(jī)場(chǎng)為軍民合用機(jī)場(chǎng)，則這種情況的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)的不協(xié)調(diào)運(yùn)行等問題?，F(xiàn)階段，許多機(jī)場(chǎng)會(huì)采用一次場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)，在雷達(dá)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，車輛進(jìn)出飛機(jī)跑道時(shí)，更加容易被跑道內(nèi)的物體所遮擋，車輛與雷達(dá)之間的回波較弱，并且一次場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)并不利于車輛的識(shí)別與發(fā)現(xiàn)。這種情況下，可以采用多點(diǎn)定位技術(shù)來更好地發(fā)現(xiàn)并識(shí)別車輛。除此之外，還可以通過在車輛內(nèi)部增加應(yīng)答設(shè)備的方式來確保進(jìn)出車輛能夠被技術(shù)發(fā)現(xiàn)并識(shí)別，進(jìn)一步提升車輛識(shí)別率。

2.2 管制員交接班

多點(diǎn)定位技術(shù)在應(yīng)用的過程中，可以更好地幫助地面管制員有效明確實(shí)際情況，建立其情景意識(shí)，在惡劣天氣的情況下更好地了解地面情況，并根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行管制員交接班的調(diào)整，可以通過縮短交接班時(shí)間的方式來提高地面管制的有效性。同時(shí)，多點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用可以減少由于交界不清而導(dǎo)致的違反相關(guān)規(guī)定的問題，進(jìn)一步保障地面管制員交接班的合理性。

2.3 告警功能

多點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用可以覆蓋較為廣闊的范圍，基站覆蓋的范圍越大、點(diǎn)位越多則精度越高，多點(diǎn)定位技術(shù)的刷新率可以調(diào)節(jié)，因此在實(shí)際的地面管制中極為有效。飛機(jī)機(jī)場(chǎng)的地面跑道入口位置的管制較為敏感與混亂，在地面管制的過程中，采用多點(diǎn)定位技術(shù)時(shí)，可以進(jìn)一步增加基站的設(shè)置力度與數(shù)量，并進(jìn)一步提升多點(diǎn)定位技術(shù)的掃描頻率，對(duì)跑道外等待點(diǎn)進(jìn)行高精度檢測(cè)，檢測(cè)跑道外等待點(diǎn)的待離港航班、通過跑道的航班、待檢查跑道中車輛情況等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，并且根據(jù)實(shí)際情況與實(shí)際需要，及時(shí)而精準(zhǔn)地就跑道侵入情況提出告警。以多點(diǎn)定位技術(shù)為支撐，還可以對(duì)飛機(jī)等航空器的立體點(diǎn)位加以測(cè)量和確定，如果飛機(jī)等航空器進(jìn)近狀態(tài)不合理、多錯(cuò)跑道等問題，可以通過三維參數(shù)確定等方式更好地對(duì)這種不正常情況加以告警。

2.4 機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)控

飛機(jī)場(chǎng)面監(jiān)控是提高飛機(jī)地面管理與場(chǎng)面協(xié)調(diào)的重要措施，近年來，我國(guó)航空事業(yè)不斷發(fā)展，民用航空設(shè)備的數(shù)量與質(zhì)量都不斷提升，在場(chǎng)面活動(dòng)過程中，常常發(fā)生飛機(jī)與車輛之間相互碰撞的事故，也因此而給場(chǎng)面監(jiān)控帶來了一定的困難與壓力?，F(xiàn)階段，許多大型機(jī)場(chǎng)或中型機(jī)場(chǎng)會(huì)采用機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)控雷達(dá)、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)控與多點(diǎn)定位技術(shù)相結(jié)合的方式，對(duì)飛機(jī)與車輛在場(chǎng)面活動(dòng)中的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，但小型機(jī)場(chǎng)當(dāng)中，場(chǎng)面監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用水平較低，場(chǎng)面監(jiān)控與管理水平也有待提高。為此，許多小型機(jī)場(chǎng)在進(jìn)行機(jī)場(chǎng)配套建設(shè)的時(shí)候，也愈發(fā)傾向于選擇多點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)面監(jiān)控。

多點(diǎn)定位技術(shù)是一種新興技術(shù)，定位的精準(zhǔn)性較高，并且能夠與廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)控技術(shù)兼容使用，且其技術(shù)的應(yīng)用成本與維護(hù)成本較低，總成本還不到機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)控雷達(dá)的三成，正是因?yàn)槠浼夹g(shù)應(yīng)用的有效性與經(jīng)濟(jì)效益而愈發(fā)廣泛地應(yīng)用于各種類型與規(guī)模的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面管理當(dāng)中。

在場(chǎng)面監(jiān)控的過程中，對(duì)于多點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用需要合理設(shè)計(jì)多點(diǎn)定位系統(tǒng)的布站方案。常見的多點(diǎn)定位技術(shù)布站類型包括4種，即倒三角形布站、平行四邊形布站、菱形布站與星形布站。以浦東機(jī)場(chǎng)的多點(diǎn)定位系統(tǒng)布站為例，由于浦東機(jī)場(chǎng)是我國(guó)華東地區(qū)的第一大國(guó)際機(jī)場(chǎng)，也是我國(guó)的門戶機(jī)場(chǎng)，因此浦東機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面活動(dòng)內(nèi)容較多，機(jī)場(chǎng)活動(dòng)區(qū)具有較大的方向性。同時(shí)，由于浦東機(jī)場(chǎng)航站樓遮擋了停機(jī)坪，在很大程度上容易造成場(chǎng)面監(jiān)控的盲區(qū)，為此就需要更加科學(xué)合理的場(chǎng)面建設(shè)系統(tǒng)來確保場(chǎng)面監(jiān)控的有效性。在對(duì)浦東機(jī)場(chǎng)進(jìn)行多點(diǎn)定位技術(shù)的布站方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過倒三角形布站方案與星形布站方案相結(jié)合的方式，在方向性較強(qiáng)的位置布置倒三角形，在目標(biāo)方向明確的條件下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的有效監(jiān)控；在停機(jī)坪等位置采用星形布站，在避免監(jiān)控盲區(qū)產(chǎn)生的同時(shí)，保證監(jiān)控精度不受影響。另外，為了保證監(jiān)控布站的有效性與靈活性，可以減少布站點(diǎn)位的數(shù)量，減少成本的投入，進(jìn)一步凸顯不同位置之間結(jié)合體的監(jiān)控靈活性。例如，在跑道與滑行道之間相結(jié)合的位置，如果針對(duì)跑道布設(shè)倒三角形布站結(jié)構(gòu)，在完成4個(gè)點(diǎn)位的布設(shè)之后，可以在滑行道上增設(shè)一兩個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位，則構(gòu)成了星形布站結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)滑行道與跑道的有效監(jiān)控。

結(jié)語

在機(jī)場(chǎng)地面管制工作中，多點(diǎn)定位技術(shù)主要可以應(yīng)用于車輛管理、管制員交接班管理、非正常情況告警與場(chǎng)面監(jiān)控中。其中，場(chǎng)面監(jiān)控是這一技術(shù)的主要應(yīng)用方向。在運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)面監(jiān)控時(shí)，需要合理進(jìn)行場(chǎng)面點(diǎn)位的布站方案設(shè)計(jì)，以避免監(jiān)控忙點(diǎn)的出現(xiàn)，提高場(chǎng)面監(jiān)控的有效性。

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