多点定位技术在地面管制指挥中的应用

王光林

摘 要：机场地面管制工作对于飞机场面管理与空中交通服务而言具有重要作用，因而在开展地面管制时必须保证管制的条理性与准确性，而多点定位技术在其中可以起到非常好的效果。本文首先探讨了多点定位技术原理与算法，进而就地面管制中多点定位技术的有效应用加以探讨。

关键词：多点定位技术；地面管制指挥；场面监控

中图分类号：TN95 文献标志码：A

0 前言

地面管制是空中交通管制系统的组成部分，其主要目标是通过健全的管理机制与管理技术，通过现代化的管制设备，保障飞机滑行与飞行安全有序，而在这个过程中，传统地面管制工作中应用的场监雷达等技术逐渐暴露出一定的缺陷，多点定位技术则凭借其及时性与有效性而得到愈发广泛的认同与应用。

1 多点定位技术原理与算法

多点定位技术利用目标信号发射设备与三、四个地面接收机之间进行的信号发射的时间来实现目标的有效定位。在数学概念上，目标信号与不同地面接收机之间存在的信号接收时差会以双曲线（面）的形式存在，可以确定飞机的具体位置，如果其呈现的形式为双曲面，是一种三维立体空间，则需要3个地面接收站节后相应信号，通过对双曲线交点进行计算就可以确定飞机的具体位置了。在三维空间下，飞机信号至少会被4个地面接收站所接收，在接收到相应的信号之后，双曲面的交叉点就是飞机等移动目标的空间位置。

如果全部地面信号接收基站可以接收全部飞机信号，则通过计算基站与不同信号接收机之间的时间差，确定双曲面，并且在中央处理器的计算之下，确定双曲面交点，即可有效确定目标的具体位置。随着时代的发展，在多点定位技术的应用过程中，对目标具体位置进行定位的算法发比较多，其中的大多数算法是以信号传递与接收的时间差为基础的。通过时间差来对目标的具体位置进行预估，这个过程就是一个双曲线（面）求解的过程，常用的求解算法为Chan氏算法与Taylor算法。

多点定位技术对信号传递的时间差加以确定与计算，从而对目标的具体位置加以确定，在技术应用的过程中，如何通过信号传递时间差的测量与计算非线性定位方程来实现对飞机场场面中的移动目标定位成为技术应用的关键性因素。也正因如此，国内外相关领域的专家学者分别就移动目标定位算法进行研究与求解，比如Chan氏算法、Fang算法与Taylor算法等等，其中，Taylor算法具备了较高的精度与有效性，可以采用Taylor算法与遗传蚁群算法相结合的方式，进一步提高对移动目标定位的精准性。

2 多点定位技术在地面管制指挥中的应用

2.1 车辆管理

不同于发达国家，在我国，民航跑道由于各种因素的影响有可能出现侵入事件，而這种问题产生的主要是由于对于飞行区未能进行有效管理，人员与车辆未经许可擅自进出，就会影响飞机跑道的正常运行。如果该机场为军民合用机场，则这种情况的产生会导致机场的不协调运行等问题。现阶段，许多机场会采用一次场监雷达，在雷达运行过程中发现，车辆进出飞机跑道时，更加容易被跑道内的物体所遮挡，车辆与雷达之间的回波较弱，并且一次场监雷达并不利于车辆的识别与发现。这种情况下，可以采用多点定位技术来更好地发现并识别车辆。除此之外，还可以通过在车辆内部增加应答设备的方式来确保进出车辆能够被技术发现并识别，进一步提升车辆识别率。

2.2 管制员交接班

多点定位技术在应用的过程中，可以更好地帮助地面管制员有效明确实际情况，建立其情景意识，在恶劣天气的情况下更好地了解地面情况，并根据实际需要进行管制员交接班的调整，可以通过缩短交接班时间的方式来提高地面管制的有效性。同时，多点定位技术的应用可以减少由于交界不清而导致的违反相关规定的问题，进一步保障地面管制员交接班的合理性。

2.3 告警功能

多点定位技术的应用可以覆盖较为广阔的范围，基站覆盖的范围越大、点位越多则精度越高，多点定位技术的刷新率可以调节，因此在实际的地面管制中极为有效。飞机机场的地面跑道入口位置的管制较为敏感与混乱，在地面管制的过程中，采用多点定位技术时，可以进一步增加基站的设置力度与数量，并进一步提升多点定位技术的扫描频率，对跑道外等待点进行高精度检测，检测跑道外等待点的待离港航班、通过跑道的航班、待检查跑道中车辆情况等方面具有较大的优势，并且根据实际情况与实际需要，及时而精准地就跑道侵入情况提出告警。以多点定位技术为支撑，还可以对飞机等航空器的立体点位加以测量和确定，如果飞机等航空器进近状态不合理、多错跑道等问题，可以通过三维参数确定等方式更好地对这种不正常情况加以告警。

2.4 机场场面监控

飞机场面监控是提高飞机地面管理与场面协调的重要措施，近年来，我国航空事业不断发展，民用航空设备的数量与质量都不断提升，在场面活动过程中，常常发生飞机与车辆之间相互碰撞的事故，也因此而给场面监控带来了一定的困难与压力。现阶段，许多大型机场或中型机场会采用机场场面监控雷达、广播式自动相关监控与多点定位技术相结合的方式，对飞机与车辆在场面活动中的实际情况进行实时监控，但小型机场当中，场面监控技术的应用水平较低，场面监控与管理水平也有待提高。为此，许多小型机场在进行机场配套建设的时候，也愈发倾向于选择多点定位技术进行场面监控。

多点定位技术是一种新兴技术，定位的精准性较高，并且能够与广播式自动相关监控技术兼容使用，且其技术的应用成本与维护成本较低，总成本还不到机场场面监控雷达的三成，正是因为其技术应用的有效性与经济效益而愈发广泛地应用于各种类型与规模的机场场面管理当中。

在场面监控的过程中，对于多点定位技术的应用需要合理设计多点定位系统的布站方案。常见的多点定位技术布站类型包括4种，即倒三角形布站、平行四边形布站、菱形布站与星形布站。以浦东机场的多点定位系统布站为例，由于浦东机场是我国华东地区的第一大国际机场，也是我国的门户机场，因此浦东机场场面活动内容较多，机场活动区具有较大的方向性。同时，由于浦东机场航站楼遮挡了停机坪，在很大程度上容易造成场面监控的盲区，为此就需要更加科学合理的场面建设系统来确保场面监控的有效性。在对浦东机场进行多点定位技术的布站方案设计时，可以通过倒三角形布站方案与星形布站方案相结合的方式，在方向性较强的位置布置倒三角形，在目标方向明确的条件下，可以实现对移动目标的有效监控；在停机坪等位置采用星形布站，在避免监控盲区产生的同时，保证监控精度不受影响。另外，为了保证监控布站的有效性与灵活性，可以减少布站点位的数量，减少成本的投入，进一步凸显不同位置之间结合体的监控灵活性。例如，在跑道与滑行道之间相结合的位置，如果针对跑道布设倒三角形布站结构，在完成4个点位的布设之后，可以在滑行道上增设一两个监控点位，则构成了星形布站结构，便于实现对滑行道与跑道的有效监控。

结语

在机场地面管制工作中，多点定位技术主要可以应用于车辆管理、管制员交接班管理、非正常情况告警与场面监控中。其中，场面监控是这一技术的主要应用方向。在运用该技术进行场面监控时，需要合理进行场面点位的布站方案设计，以避免监控忙点的出现，提高场面监控的有效性。

参考文献

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