多点相关定位技术及其在北京首都机场的实施和应用解析.pdfVIP

AirTrafficManagement/2010(11

一、背景

北京首都国际机场经历了整整半个世纪的发展,从最初单跑道单航站楼的简单

结构演变为3条平行跑道3座航站楼的大型枢纽机场。在航空流量不断增长的同

时,机场结构由简至繁,跑滑结构日趋复杂,管制员对进近终端区域航空器和场区地

面活动目标的监视难度不断增加,安全隐患问题越来越明显。

2007年,中国民航决定采用多点相关定位技术(multilateration,MLAT作为对

北京首都国际机场现有空管雷达系统的补充和增强。本期建设的多点相关定

位系统(multilaterationsurveillancesys-tem,MSS包含2套子系统,多点相关定位

场面监视系统(MSS-A和多点相关定位进近监视系统(MSS-PRM,一套用于对场面

目标的监视,另一套用于对终端进近区域空中目标的监视。2套多点相关定位系

统分别融汇于北京首都国际机场A-SMGCS场面监视子系统和北京首都国际机场

多跑道平行进近五边监控系统。系统的建设要达到

2个目标:

(1改善北京首都国际机场现有场面监视系统的覆盖程度和监视精度,满足北京

首都国际机场A-SMGCS的系统要求;

(2提高对北京首都国际机场终端区航空器的监视精度和刷新率,满足北京首都

国际机场实施平行跑道独立运行的管制需求。

本项目于2008年建成并投产,至今运行平稳,实现了建设目的。

二、多点相关定位技术1.技术简介

随着空中交通流量的日益增加,传统的雷达技术将不能充分地支持先进的空中

交通管理概念的执行。多点相关监视的本质是通过利用与ADS-B相同的地面站

架构为ADS-B的实施提供平滑的过渡,同时通过改善的监视技术为空中交通管制

提供有效的监视服务。

与一、二次雷达定位原理不同,多点相关定位监视技术是基于信号到达时差

(TDOA来计算飞机的位置。1套多点相关定位监视系统包含有多个地面接收站,

用于接收目标发射出的应答信号,如

A/C模式,S模式,扩展的S模式信号等。当同一组信号被地面上位于不同位

置的接收天线接收到时,因为目标与各个接收天线的距离不一样,因此信号到达各个

天线的时间也有细微的差别。这些差别就是信号到达时差(TDOA。在此基础

上借助特定的算法,飞机所处的位置将被精确地计算出来。

多点相关定位监视系统由若干个分布在监视区域附近的信号接收机、询问信

号发射机和参考应答机、以及一组中央处理器服务器(CPS组成。

当接收到二次雷达或者其他询问设备发出的1030MHz的S模式或者A/C模

式询问信息时,飞机或者地面移动目标(车辆上安装的S模式或者A/C模式的应答

机就会自动发送1090MHz的相应的S模式或者A/C模式的应答信号。

信号接收机接收飞机或者地面车辆上所安装的应答机发出的1090MHz

的S模式和A/C模式的信号,通过通讯网络传给中央处理器。当3个以上的接收

机接收到某应答机在某一时刻发出的应答信

多点相关定位技术及其在北京首都机场的实施和应用

MultilaterationtechnologyanditsapplicationinBeijingCapitalInternational

Airport

华北空管局曾思弘

通信导航监视/CNS

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号,中央处理器就能利用这些接收机接收信号的时间差计算出该应答机(飞机/

地面车辆的位置。多点相关定位系统有被动和主动之分。如果1套系统不包括

二次雷达信号询问机,这套系统只是被动地接收飞机对其他雷达的回复信号或者自

动发出的Squitter信号,因此是被动式的多点定位系统;如果系统中包括二次雷达信

号询问机,系统能主动对目标进行A/C/S模式的询问,并利用目标的回复信号进行定

位,这是主动式的多点定位系统。主动式多点定位系统的优势在于能有效灵活地

弥补已有二次雷达的覆盖盲区,提供系统全范围的定位性能。

多点相关定位系统有同步系统和异步系统的区别。同步系统