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以国内某机场为例的场面多点定位系统布点选择

摘要：场面多点定位技术（MLAT）是一种新兴的用于机场场面的一种新型监视技术。多点定位技术的原理在其他领域，如GPS定位、移动基站定位都有着广泛的应用。而在民航领域，场面多点定位技术作为高级场面引导与控制系统（A-SMGCS）的一种监视源，通过接收待定位目标发出的民航常用信号，如ADS-B报文、A/C模式雷达信号、S模式雷达信号等。一方面通过接收这些信号对机场场面中的移动目标，如航空器，车辆进行计算完成实时定位，另一方根据这些信号提供的地址码，航班号等信息在A-SMGCS中完成目标与计划的自动关联，提供给管制员使用。

目前我国对场面监视技术的应用主要几种在大型机场，使用的是场监一次雷达作为监视源。但是使用场监一次雷达作为场面监视的监视源，由于雷达的特性，面对大型机场场面复杂情况，如双跑道，三跑道，指廊较多等情况，一个雷达并不能对场面情况进行有效的监视，同时存在较多的盲区。并且用场监一次雷达作为监视源，其价格较高，且一次雷达易受极端天气影响，在使用过程中是靠电磁波反射定位，无法获取目标其他信息。随着经济的发展，民航事业也在飞速发展，各中小机场对场面监视的需求越来越大，场面多点定位系统这一监视新技术在各中小机场开始作为主要的场面监视手段，在大型机场，场面多点定位系统是对场监一次雷达的重要补盲手段。场面多点定位系统较场监一次雷达来说，价格较为低廉，其覆盖区域取决与地面站的覆盖范围，面对场面复杂的情况，可以通过地面站的数量来减少盲区，同时通过增加地面站数量也能提高定位的精度，具有可扩展性。同时场面多点定位系统能接收航空器，车辆发出的报文或其他信息，实现目标与标牌的自动相关，减少了管制员的操作，提高了工作效率。???

本文从场面多点定位系统的原理入手，解释了场面多点定位的定位原理和决定场面多点定位精度的一些关键因素。完成对理论部分的分析后，联系实际，提出了在实际工作中对定位精度影响最关键的地方在于地面接收站的布点。

关键词：场面多点定位，信号到达时间差，几何精度因子

一、场面多点定位系统的关键技术

时钟同步技术，TOA检测技术，定位解算结束和优化布站技术是影响场面多点定位系统对目标定位准确性的关键因素。在实际应用过程中，由于选用的厂家设备均满足使用条件要求，在算法上，时钟架构选择上和信号到达时间检测方面的选择有所区别但在性能上提现出来的效果差异不大。然而几何精度因子（GDOP）是我们在设备安装过程中对多点定位精度起到直接影响的因素。本文先对几何精度因子的计算进行介绍，探讨对同一目标不同站点情况下GDOP值的差异。从理论总结出在实际安装应用过程中如何布置站点达到满足多点定位覆盖和精度要求。

二、站点布局对GDOP值的影响

经过相关研究显示，在由远端接收站组成的多边形范围内，其GDOP值远远小于在多变形范围外的GDOP值。当航空器位于远端接收站组成的多边形内时其定位可能区域范围比航空器位于远端接受站组成的的多边形外的定位区域要小。定位场面航空器位置最低要求是需要3个远端接收站，当增加一个远端接收站即可增加一条双曲线提高了定位精度。

同时根据文献可得出，当远端接收站点围绕目标以均匀夹角分布式后，GDOP能达到最优值。二维定位最优GDOP为，三维定位最优GDOP为，式中m为站点个数。下图给出远端接收站围绕目标均匀分布情况下不同站点数量下的GDOP仿真情况。

当目标位于远端接收站组成多边形内部时，可以得到较低GDOP值，同时增加远端接收站数量也能提高定位效果。

通过以上的分析结果，我们可以总结出在实际布站过程应遵循的原则：

在满足航空器和远端接收站视距条件的情况下，应尽量保证布站位置相对监视区域呈包围状态，且相邻远端接收站间的夹角越均匀越好。

直线型站点分布会弱化站点对GDOP的贡献度，且直线延长线上的GDOP明显较差，所以尽量避免多个站点呈直线分布。

在费用，物理条件和系统计算条件允许的情况下，增加远端接收站的数量可以提高定位精度。

三、国内某机场站点布局设计

通过对设备的安装条件进行分析后，我们需要进行对可能的站点位置进行考察。考察内容主要有如下几项：室外设备建设可行性（天馈），室内环境条件（温湿度、防尘），机柜摆放情况，现有供电能否满足设备安装情况，现有网络情况，现有防雷情况。总结出布局策略：外电、通讯等配置满足要求；跑到两端已有建筑物优先策略；高度较高的建筑物优先策略和站点等距策略。

根据对可能站点进行分析筛选后，最终选定南、北航向台，南、北下滑台，气象雷达站，机场指挥中心，南灯光站，航站楼南端1号登机桥旁岗亭这8个站点作为远端接收站点。塔台作为参考基准站点。

完成站点的预选址后，我们对站点先进行精度仿真分析和覆盖分析。对于站点的精度分析，根据GDOP值的计算，按照需求在机动区（跑道、滑行道