机场场面监视
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民用航空机场场面监视系统综述摘要:随着国家的发展越来越好,带动交通运输行业的快速发展,民用航空航班数量在不断的增多,地面和空中交通拥堵现象在不断加剧。
在机场中飞机与飞机以及飞机与车辆出现冲突的现象概率大幅度增加,在一定程度上限制了民航运输业的发展。
尽可能降低地面交通拥堵程度是增大航班数量的最佳途径。
关键词:民用航空;机场场面;监视系统引言目前,机场的拥挤率极大增加,解决这一问题有两种方案:第一、适量增加机场跑道的数量,扩大规模。
第二、在进场安装监视系统,实时监控机场情况,提高机场的运行速率。
有效地解决机场交通拥堵的问题。
1对场面监视系统的具体设计内容1.1系统结构场面监视雷达设备根据其主要监视功能及部位可分为天空反馈系统、收发系统、雷达头信号接收系统、机场雷达信号监视系统、控制系统以及传输设备等。
其中天空反馈系统中包含的天线塔和天线ACU可实现对天空中的信号进行监视和接收,收发系统则是场面监视系统中最重要的接受、发送信号的关键部分,其主要部分为2个收发柜;雷达头信号接收系统中包含的4部收发机主要对信号进行接收和发送,并对接收到的视频信号等进行进一步处理,对信号中的无用部分和噪声进行删除后将该处理过的信号传输给其他系统中,保证监视系统的正常运行;机场雷达信号监视系统需要将接收到的视频信号在雷达头中显示,并通过系统对视频接受信号的程度以及各个模块的工作状态等进行分析,利用系统软件对雷达的运行参数进行适当调整与修改,保证信号接收的强度。
1.2针对系统功能的设计第一,定位功能,该系统应当及时对管制人员提供机场内部跑道、滑行道、停机桥、机坪以及其他部位等重点监视位置的信息,同时对现场内飞机、车辆、人员以及其他物体的位置、速度等进行定位捕捉,将信息进行传输,保证完成监视工作。
第二,告警功能。
一方面该系统应当能够对飞机跑道上的飞机的动作、速度等进行预判,对是否会发生碰撞进行分析,同时利用告警功能向管制人员发出信号,另一方面需要对滑行道上的飞机等进行预判,根据其移动速度、方向等对是否发生碰撞进行分析并向管制人员发出告警信号,降低危险的发生率。
机场场面移动目标监视系统的关键技术郑金发布时间:2023-05-28T11:19:25.779Z 来源:《建筑实践》2023年6期作者:郑金[导读] 机场场面移动目标监视系统作为机场安全保障的重要组成部分,其关键技术的研究和应用具有重要的意义。
本文总结了机场场面移动目标监视系统的关键技术,并且结合当前的技术发展趋势对未来的发展进行了展望。
随着技术的不断进步,机场场面移动目标监视系统将会变得更加智能化、自动化和高效化,为机场的安全保障提供更加可靠的保障。
西安咸阳国际机场股份有限公司机电保障部陕西咸阳 712035摘要:机场场面移动目标监视系统作为机场安全保障的重要组成部分,其关键技术的研究和应用具有重要的意义。
本文总结了机场场面移动目标监视系统的关键技术,并且结合当前的技术发展趋势对未来的发展进行了展望。
随着技术的不断进步,机场场面移动目标监视系统将会变得更加智能化、自动化和高效化,为机场的安全保障提供更加可靠的保障。
关键词:机场场面;目标监视;系统机场场面移动目标监视系统是机场安全保障的重要组成部分。
传统的机场监控手段主要依靠人工巡逻,存在着效率低、盲区多、漏报漏警等问题。
而随着计算机视觉、机器学习和传感技术等的发展,机场场面移动目标监视系统得以广泛应用,以实现对机场场面移动目标的智能化监控和管理。
随着国内外机场的快速发展和需求的不断增长,机场场面移动目标监视系统的研究和应用也逐渐成为热门话题。
有关机场场面移动目标监视系统的研究论文也不断涌现,研究的重点主要集中在算法的设计与优化、数据融合与识别、系统的性能评估等方面。
机场场面移动目标监视系统的开发和应用将有助于提升机场安全保障能力,减少安全事故的发生,保障机场运行的安全和稳定。
因此,对机场场面移动目标监视系统的关键技术的深入研究和探讨具有重要的意义。
一、机场场面移动目标监视系统的概述机场场面移动目标监视系统是一种基于视频图像处理、目标检测和跟踪、大数据分析、人工智能等技术的智能化安防监控系统,用于实时监控机场场面上的移动目标,如行人、车辆、航空器等。
视频技术下的机场场面监视系统简述论文视频技术下的机场场面监视系统简述全文如下:1 概述机场场面监视系统是飞行安全的有力保证,传统的机场场面监视主要以场面监视雷达SMR为主,国内的大型机场,如北京首都机场、上海浦东机场一般装有完备的场面监视雷达。
但是随着未来通航政策的开放,中小机场负担不起这种高成本的场面监视雷达,因此,作为在交通信息控制中广泛使用的视频监视技术成为取代昂贵场面监视雷达的有效工具。
视频场面监视技术是近年来兴起的一种低成本的机场监视技术。
它主要通过为机场装备高清摄像头,为机场运行人员提供飞机的轨迹与方运行信息,使其准确进行决策。
由于无需在航空器或地面运载工具上加载接收器,视频技术比雷达技术更加的灵活,在机场附近,可以通过大量布置摄像头实现原有SMR 的覆盖。
同时,对一些SMR 受限的区域,视频技术也能够进行覆盖并辅助运行人员进行决策。
2 国外研究进展欧美发达国家通航开放较早,中小机场规模大,视频技术得到了很大的发展,典型的项目有美国NASA 与德国DLR 合作的Rap-Tor 项目,瑞典SAAB 公司的远程塔台项目。
在2021 -2021 年,欧洲与美国的ATM 研究计划SESAR、NEXTGEN 相继明确了远程塔台RTC概念与解决方案。
传统的塔台空中交通管制是管制员在全角度视景下对飞机进行引导控制,而远程塔台控制中心RAiCe是在没有直观视景情况下中小型机场场面监视的一种远程视景系统。
由于中小型机场普遍缺乏先进场面引导和控制系统ASMGCS,采用高精度的视频技术成为取代ASMGCS的一种辅助场面监视工具。
DLR 的Schmidt·M 小组在2021-2021 年在布伦瑞克机场针对RTO 系统进行了试验。
他们根据模拟管制员决策过程明确了RTO 的系统结构与任务分析并进行了模型分析。
他们设计了RTO的系统框架,开发了180 度的视频全景系统并作为RTO 系统中人机交互的核心。
浅析场面监视雷达在机场中的应用摘要:场面监视雷达作为空中交通管制系统的重要设备,为管制员提供及时准确的飞行情报和管制参数,在机场场面监视中发挥重要的作用。
对机场场面监视雷达系统的原理、组成、涉及的主要技术进行介绍。
为场面监视雷达系统未来的发展奠定一定的理论基础。
关键词:场面监视雷达;管制;监视0 引言民航是我国经济社会发展的重要战略产业,也是构建现代综合交通运输体系的重要组成部分。
2021年印发的《“十四五”民用航空发展规划》目标中明确,至“十四五”末,空管年保障航班起降1700万架次。
在复杂的机场环境和不确定的气象条件下,保障航班安全起落及地面服务车辆的有序进出是实现这一目标的关键。
场面监视雷达是机场合理规划地面交通管制的有效工具,极大的提高了地面调度系统的效率,在国内外大型机场得到广泛的应用[1]。
场面监视雷达作为一、二次雷达的有力补充,是实现Ⅱ/Ⅲ精密进近和现场指挥的重要配套设施之一。
场面监视雷达主要对机场场面的目标进行跟踪,通过融合分析飞行数据、气象观测等信息,将机场停机坪、滑行道及跑道上目标的实时动态提供给管制人员,用于监视目标之间是否造成冲突,防止跑道侵入。
因此,全面应用雷达管制是保障机场运行安全,提升机场容量的重要手段。
1 场面监视雷达组成及功能场面监视系统是空中交通管制系统的重要组成部分之一,它将计算机、雷达、通信设备等先进的电子设备综合利用到空中交通管制方面的一个复杂的电子系统中。
该系统以计算机为核心、实现对雷达、飞行计划、气象、人机对话等信息的自动化处理,为管制员提供及时、准确的飞行情报和管制参数,从而极大的提高空域利用率,增强空中飞行安全,减轻管制人员的工作负担。
场面监视雷达作为一种监视飞行区域飞机及车辆等移动目标的雷达,帮助管制员清晰掌握地面飞机和车辆的位置。
为了满足日益繁忙的机场高效运行的需求,场面监视雷达数据处理系统具有一定的目标识别、冲突判断、告警、路径选择和引导等功能[2]。
科技成果——机场场面监视雷达系统技术开发单位中国电子科技集团公司第十四研究所技术简介机场场面监视雷达(SMR)是专门用于对机场场面上移动的飞行器、机动车辆和障碍物进行监视的设备。
SMR能够对场面上合作与非合作目标进行实时可视化管理,同时满足管制终端区流量控制、场面监视规避风险隐患、全场面历史数据查询和统计总结、提高整体管理水平多方面所需。
SMR还可在夜间或天气不好,能见度差的雨、雪和大雾条件下,通过场面监视器给管制员提供清晰的场面活动画面,使管制员全天候掌握场面的活动情况,减少因天气原因造成的航班延误和取消,提高场面运行率,确保地面安全。
技术指标工作频率:9.0GHz-9.5GHz;作用距离:≥5km;天线转速:60rpm;探测速度范围:0-460km/h;方位扫描范围:0-360°;距离精度:≤3m;角度分辨力:≤0.4°;目标更新数据率:1次/秒;数据格式:ASTERIX10类格式报告。
技术特点机场场面监视雷达系统采用全固态发射、频率分集、脉冲压缩工作体制。
在目标探测性能、可靠性等方面都大大优于采用磁控管发射机的雷达,由于能实现相参处理和动目标检测,系统抗地物杂波的能力很强,雷达综合性能得到极大提高。
主要技术特点为:20纳秒超短脉冲应用;宽带波导裂缝天线技术;全固态发射技术;宽带脉压实时信号处理;超杂波检测技术;数字脉冲压缩技术;高距离分辨率、高方位角度分辨率;网络化链接处理。
技术水平国际先进可应用领域和范围航管、机场专利状态已取得专利2项技术状态试生产、应用开发阶段合作方式合作开发、技术服务投入需求1400万元转化周期2年预期效益机场场面监视雷达的研制不仅具有社会意义,还要很大的经济价值。
具有自主知识产权的低价机场场面监视雷达有着巨大的市场,项目研究成果的产业化前景十分广阔。
仅“十二五”期间,中国民航局已购置20余套机场场面监视雷达。
按照中国民航制定的规划要求,到2020年将新增80-100套机场场面监视雷达,按照每套场面监视雷达系统600万元计,则有近6亿元的市场份额,经济效益超过1亿元。
空中交通管理中机场场面监视雷达的选择及作用研究云南昆明 650000简要:本文主要介绍机场地面监控雷达的作用和安置的背景,以及地面监控雷达选择和安置的方案,目的是提高空中交通管理水平,提高空中运输安全和效率。
关键词:地面监控雷达;作用;安置一引言随着全球经济的迅速发展,富裕人群的规模不断扩大,使用飞机出行的频率也越来越高。
全球迎来了一波机场扩建、飞机大规模增产的浪潮。
当下,飞机场的占地面积增加,但是设施满足不了当下的需求,塔台的命令不及时,对天气信息的了解不到位,飞机场急需要引进先进的设备来解决当下的难题,场面监视雷达是一个非常好的选择。
场面监视雷达的特点是可以全天24小时监控周围的情况,出现问题立即会上报到指挥大厅,因此可以完美的解决机场遇到的困难。
进入二十一世纪,我国经济飞速发展,飞机的数量急速增加,飞机场也在各大城市新建造了好几个。
继而,我国也面临了和其他国家相同的难题,为了提高我国飞机场的地面管制能力,保障各大飞机场的飞行和运输安全,安置监视雷达刻不容缓。
二飞机场安置监视雷达的背景我国地大物博,国内气候类型有5种,天气状况也是变化莫测,不利于飞机飞行的天气状况很多。
侧风会影响飞机的操纵,风向不稳定的时候还有可能导致低空的飞机失速,就是速度不足以维持飞机现在的高度,严重可以导致飞机坠毁。
雷雨天气可能会有雷电击中飞机,损坏飞机的气动外形,高电压甚至会烧毁飞机的电路,仪表等。
所以飞机起降的时候对天气的要求还是比较高的。
如果跑道上方有雷区的话,飞机是不能起飞和降落的.在飞机巡航飞行时,一般在10000米高空,这里基本没有雷电现象,所以旅客能看到的闪电都是在飞机的下方。
如果你能感觉到雷电的话,一般是在降落和起飞的过程中,在民航要求有雷区的话,飞机要绕行,所以旅客现在很难有机会穿越雷区了.如果有雷雨,机场是不会让飞机起飞的。
因为天气出事的航班也有很多,比如中美洲航空110号班机(暴风雨)、美国南方航空242号班机(冰雹)、达美航空191号班机(风切变)等等。
《机场场面监视技术》课程大作业总分1、阐述机场场面监视面临的主要技术难点与可能的解决技术。
答:机场现阶段主要运用四种场面监视技术:一次雷达技术、二次雷达技术、广播式自动相关监视ADS-B以及多点定位监视。
空管一次监视雷达属于独立非协同式监视(简称独立监视),主要包括远程空管一次监视雷达、近程空管一次监视雷达和场面监视雷达。
其优点:对机载设备没有任何要求,可对不具备机载应答机功能的航空器实现监视,各地面站可独立运行。
缺点是:一定需要有够大的能量电平辐射,才可以接收到目标反射的远距离讯号;其他的固定目标会干扰特定目标的显示;仅提供目标距离和方位信息,无航空器识别能力,覆盖范围小;建设和运行维护成本高,地面站建设受地形限制。
空管二次监视雷达和多点定位属于独立协同式监视(简称合作监视)。
其中,空管二次监视雷达主要包括A/C模式空管二次监视雷达和S模式空管二次监视雷达。
二次雷达的优点是:定位方式使用询问应答的方法,利用数据链技术实现发送信息与接收信息,所以发射功率比较小,相应的干扰杂波比较少,目标不会闪烁了;应用航空器应答机发射的应答信号,不需要额外的机载设备,覆盖范围广,可提供比空管一次监视雷达更多的监视目标信息,各地面站可独立运行。
缺点是:应答机工作负荷太大,在询问当中有可能会有非同步串扰、同步干扰的存在,加上飞机的飞行机动性,可能会使得回波出现暂时性中断的现象;建设和运行维护成本高,更新率低,地面站建设受地形限制。
多点定位包括多点定位系统和广域多点定位系统(按其应用范围)。
多点定位系统的优点是:定位精度高,更新率快,对于某些监视重点的地域,能够手动设定更高的刷新率,不需要额外的机载设备,兼容了ADS-B相关技术;建设、运行维护成本比SSR 低,基站建设简便灵活;有良好的识别能力。
缺点是:依赖多基站协同工作对航空器定位,需要对航空器位置进行实时解算,基站利用全球导航卫星系统授时,定位精度依赖于基站的位置精度、站点布局和时间同步精度。
自动相关监视属于非独立协同式监视(简称相关监视),包括契约式自动相关监视(过去多称为自动相关监视,现在也称为合同式自动相关监视ADS-C或者寻址式自动相关监ADS-A)和广播式自动相关监视(ADS-B)。
广播式自动相关监视的优点是:可提供相对二次监视雷达更多的目标信息,可实现空-地监视、空-空监视和地-地监视,定位精度高,更新率快,建设维护成本低,地面站建设简便灵活,各地面站可独立运行。
缺点是:由于其依赖全球导航卫星系统对目标进行定位,所以广播式自动相关监视系统本身不具备对目标位置的验证功能。
如果航空器给出的位置信息有误,地面站设备(系统)无法辨别。
在全球导航卫星系统失效情况下,广播式自动相关监视系统不能正常工作。
伴随着以上技术在各机场的推广运用,增大了机场运行场面的效率,而现阶段的监视场面技术在控制、监视上仍然含有一些缺陷,监视场面技术仍需在下几个方向进行改进:一是应该可以提供更大的安全性能以及可靠性能。
二是可以实现冲突检测与路由选择。
三是应该可以提供更加确切的预警、报警讯息。
四是可以实现在机场场面上,各飞机与车辆的运行时协调性更高。
另外如何将多种场面监视技术的数据进行融合处理,同时获取各种场监数据,获得全面、系统的信息也是当下正在考虑的问题。
要想解决以上存在的不足和问题,ICAO制定的“先进场面活动引导控制”系统作为一个利用路由、监视引导、计划功能对汽车以及场面飞行器进行控制的集成综合型系统而产生。
先进场面移动目标引导和控制系统(A-SMGCS)整合了当今所有监视技术的优点,不仅可以兼容现有监视数据,还能完成引导、路由、控制以及监视四个功能,它被国际民航组织描述为:“由不同功能单元组成的模块化系统,无论机场平面在何密度、能见度和复杂度条件下,支持安全、有序、迅速的飞机和车辆移动”。
其中引导功能、路由功能能够在不增大机场活动区大小前提下,有效地增大机场运行安全性、容量和速率,成为大型机场有效解决飞机地面监控与滑行问题的最好方式。
A-SMGCS系统是场面监视技术未来发展的必然趋势。
参考文献[1]张睿,孔金凤.机场场面监视技术的比较及发展[J].中国西部科技,2010,9(1):34-35.[2]宫峰勋,雷艳萍等.机场场面多点定位系统定位精度研究[J].计算机工程,2011,37(15):276-278+285.[3]郭昊.几种机场场面监视技术的比较[J].中国高新技术企业,2007(15):100-100.[4]刘伟,朱衍波等.高级机场场面监控系统[C]//2008第四届中国智能交通年会论文集.2008.[5]李敏,王帮峰等.ADS-B在机场场面监视中的应用研究[J].中国民航飞行学院学报,2014,25(1):11-14.[6]丘美玲.MLAT系统在广州机场场面监视雷达系统中的应用[J].科技传播,2013(20).[7]罗文田.ADS-B机场场面监视技术研究[J].中国民航飞行学院学报,2011,22(2):67-70.[8]李敏.机场场面移动目标监视和避撞技术研究[D].南京航空航天大学,2013.[9]吕小平.A—SMGCS技术和应用介绍[J].空中交通管理,2006(8):7-15.[10]刘伟,林熙.高级机场场面监控系统[J].2008第四届中国智能交通年会,2009:1-8.[11]陈倩.基于A-SMGCS的机场场面移动目标冲突探测研究[D].南京航空航天大学,2015.2、试解释说明所需监视性能各指标间的彼此覆盖关系。
答:所需监视性能(RSP)是对所支持的给定监视应用所需监视性能的需要的监视性能的描述,对其的规定包括:基本的监视和监控功能具体涉及机载防撞系统(如TCAS)、高度告警、冲突告警、冲突探测和其他系统。
参照所需导航性能的划分方法所需监视件能的性能参数或指标将用精度(Accuracy)、完好性(Integrity)、连续性(Continuity)以及可用性(Availability)来规定或者用监控数据传输时间(Surveillance data transittime)、连续性、可用性、完好性来规定。
这些性能是时间和空间的函数。
监控数据传输时间即监控数据传输所需时长。
所需监视性能对精度的要求为:在目前的监视水平下,水平方向要保证位置和速度的精度要达到95%以上;垂直方向上,垂直位置和垂直爬升率的精度要达到95%以上。
在雷达覆盖区域,二次雷达为管制员提供飞机位置、飞行高度、速度等信息,能够很好地对飞机实行监视。
虽然ADS的监视效果比不上雷达监视,但利用ADS与SSR的数据合成(ADS/SSR)使监视的精度得到进一步的提高。
完好性指系统发生故障或性能降低而不能正常使用该系统时,及时向用户发出告警的能力,用告警的延时时间来描述。
由于飞机的飞行速度较快,这种提醒或警告必须及时。
连续性指在预定运行期间整个系统无故障地完成其功能的能力。
连续性主要强调监视系统提供的监视信息必须全时服务,不得中断。
目前二次监视雷达的平均无故障时间MTBF为大于或等于1000h。
平均故障修复时间MTTR为小于或等于0.5h。
ADS 系统高度依赖于卫星通信系统,加快使ADS系统数据与雷达等其他监视系统数据的融合可以保证监视系统的工作能力。
采用ADS系统和二次雷达的数据集成可以在陆基系统受限制时,ADS系统的监视数据仍可使用这就保证了整个监视系统的连续性。
可用性指整个系统在预定的运行期间提供所需监视信息的能力。
新的监视系统实现数字式数据交换,改善信息传输管理,提高空中交通管理坚实的自动化,创造灵活、高效的空中交通环境。
在卫星通信系统的作用下,可以为管制员提供更为丰富的信息。
所需监视性能各指标间的覆盖关系为:在保证系统完好性的前提下连续性的获取满足精度要求的数据,达到系统可用的目的。
这也应该是所需监视性能指标的评估顺序。
参考文献[1]王鑫.新航行系统下的所需监视性能分析[J].知识经济,2013(24):106-106.[2]刘计民,张兆宁.浅谈所需CNS性能及其参数指标的发展[J].交通运输工程与信息学报,2010,8(1):89-95.[3]王丹,马航帅等.民用飞机导航性能实时评估与监视技术研究[J].航空电子技术,2014,45(4):1-5.[4]于克非.星基ADS-B系统监视性能可用性评估[D].中国民航大学,2018.3、试分析阐述国际民航组织A-SMGCS功能之间的技术衔接关系。
答:1997年国际民航组织在文件《A-SMGCS可操作的需求》中,指出了A-SMGCS的要点并定义了其要实现的基本功能:监视、路径选择、引导和控制。
监视功能可以与管制员在晴好天气下在塔台的可视范围比较。
它为系统提供任何天气下的任何机场中所有移动车辆的位置与身份确认。
系统的态势感知不仅能被相关人员(管制员、飞行员、驾驶者)使用,同时能用来激活A-SMGCS的其他功能比如引导和控制,监视功能必须覆盖整个机场区域。
路径选择功能则为每一个移动的车辆指明一条路线。
在人工模式下,该条路线被管制者所接受并将信息传送给相关的车辆与飞机;在自动模式下,该条路线则被直接传送给车辆与飞机。
为了运转准确无误,路径选择功能必须考虑所有的数据以及相应的参数,并且能实时地对发生的每一次变化进行反馈,这些都是监视功能所提供。
路径选择为引导和控制功能提供技术基础。
引导功能是给飞行员和车辆驾驶员清楚与准确的指示以允许其按照路线前进。
当视觉条件允许安全、有序与快速的运输行为时,引导功能将成为基于标准化的可视帮助。
当运输周期因为低的能见度而延长了,其他的地面或空中装备将有必要完成可视帮助以保持交通流的速度并支持引导功能。
控制功能是用来帮助管制员保障安全的。
它必须能够组织所有的交通工具,为移动的车辆和障碍物间保持必须的分离,检测各种类型的冲突并解决这些冲突。
它能够触发中期的警报信号,这些能在计划中被修正,对短期的警报信号则需要马上反应并解决。
这些警报信号在半自动模式中能被管制员传送,这需要一定的反应时间。
在自动模式下则可以直接传送到相关的移动车辆与飞机上。
这四个功能在技术上紧密衔接,是由下往上的,由地基到高楼的关系。
监视功能是路径选择、引导及控制功能的技术基础,也是整套系统的核心功能。
路径选择为引导和控制功能提供技术基础。
引导又为控制提供技术基础。
其图1所示(A→B表示A 为B提供技术支持或A是B的技术基础)。
先进场面移动目标引导和控制系统(A-SMGCS)功能的实现顺序也应该是先达到监视的功能,然后才是路径选择,最后是引导和控制。
图1场面监视四种功能之间的技术衔接关系参考文献[1]张威,刘晔等.高级场面运动引导及控制系统(A-SMGCS)分析[J].现代电子工程,2007(1):6-10.[2]丁汀.先进机场场面导向和控制系统:(A-SMGCS)分析与实现[J].科技创新导报,2011(33):95-98+100.[3]吕小平.A-SMGCS技术和应用介绍[J].空中交通管理,2006(8):7-15.[4]曾思弘.A-SMGCS系统设计分析与实现[J].智能建筑与城市信息,2015(09):73-75+78.[5]陈倩.基于A-SMGCS的机场场面移动目标冲突探测研究[D].南京航空航天大学,2015.4、详细分析说明机场场面监视与航路监视的异同。