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.docxVIP

Air Traffic Man ageme nt/2010(11 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（multilateration surveillanee sys -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, —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 o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 Multilateral on tech no logy and its applicatio n in Beiji ng Capital Intern ati onal Airport 华北空管局曾思弘 通信导航监视/CNS 13 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。同步系统的时标处理是在 中央处理器完成的，这种设计需要稳定的传输链路连接远端接收处理单元和中央处 理器，在处理器计算目标位置时必须把线路 的时延计算在内。通常情况下，在场区 内传输路由有保证的前提下(光缆或专线，为降低系统造价，采用同步系统。异步 系统的时标处理在接收处理单元完成，这种设计方式不用考虑不同的接收处理单元 与中央处理器之间因为传输路由材 质不同而产生的时延的差异。在异步系统中， 使用了具有时标处理功能的接收处理单元，所有的远端接收处理单元(RU时钟均 由时标处理单元进行同步。异步系统可以不依赖于外部系统参数信息的输入，而 是通过校标机提供的时间同 步来减小位置估计误差。 多点相关定位系统与二次雷达 一样,依赖