【民航实务】高永志 课程精讲班课件 31-第3章-3.4-民航空管监视工程（一）

3.4民航空管监视工程3.4.1监视工程的组成及功能民航空管监视系统包括雷达、自动相关监视系统、多点定位系统和空管自动化系统等。1.雷达【2022Ⅱ12】综合题定义原理作用雷达是一种通过辐射无线电波，检测是否存在目标反射回波及回波特性，从而获取目标信息的探测装置。①.根据雷达发射信号与回波之间的延时，可测得目标的距离；②.根据对目标距离的连续测量，可获得目标相对雷达的速度；③.通过测量回波的波前到达雷达的角度，可以确定目标所在的角方位。由于它能在近至几米、远达数百千米的范围内探测目标，并有较好的定位精度，在军用和民用方面都得到应用与发展。3.4民航空管监视工程应用于空中交通管理方面的雷达主要有空管一次监视雷达（PSR）和空管二次监视雷达（SSR）。雷达发射电波后以接收目标反射回波方式得出目标距离和方位信息的称为一次雷达；如果回波来自目标上的发射机转发的辐射电波则称为二次雷达，如图3.4-1所示。3.4民航空管监视工程分类：应用于空中交通管理方面的雷达主要有空管一次监视雷达（PSR）和空管二次监视雷达（SSR）。雷达发射电波后以接收目标反射回波方式得出目标距离和方位信息的称为一次雷达；如果回波来自目标上的发射机转发的辐射电波则称为二次雷达。如图3.4-1所示。发射信号反射信号✈询问信号应答信号✈一次雷达二次雷达装有应答机3.4民航空管监视工程3.4民航空管监视工程3.4民航空管监视工程空管一次监视雷达PSR（无需机载应答机）空管远程一次监视雷达：是一种远程搜索雷达，作用距离为300~500km，主要用于区域管制，监视连接各机场之间的航路上和航路外航空器的活动情况，在雷达终端显示器上标出航空器的距离和方位。空管近程一次监视雷达：是一种中近程搜索雷达，主要用于进近管制，用于探测以机场为中心、半径110~150km范围内的各航空器的活动情况，并在雷达终端显示器上标出航空器的距离和方位，实施机场进近区域的空中交通管制。场面监视雷达：（SMR）是一种监视机场地面上航空器和各种车辆运动情况的高分辨雷达，作用距离2~5km。它能提供机场上地面目标（如航空器、地面服务车辆等）的平面位置图。不仅可以使管制员在雷达终端显示器上监视航空器和车辆的运动轨迹，而且可以获知运行航空器的航班号、航空器机型、速度、将要停靠的登机桥等。（场面监视雷达也是机场实施低能见度运行的基本条件之一）3.4民航空管监视工程一次雷达PSR【2018/23【2013/22】优点：是可以在雷达终端显示器上用光点提供航空器的方位和距离，不管航空器上是否装有应答机。（不能识别代码和高度）【2017/12】缺点：必须辐射足够大的能量电平，才能收到远距离目标的反射信号，一次雷达作用距离正比于发射功率的四次方根；反射回波弱，易受固定目标干扰；不能对航空器身份进行识别；回波存在闪烁现象等。3.4民航空管监视工程二次雷达SSR原理：空管二次监视雷达系统由地面二次雷达（询问机）与机载二次雷达应答机两部分组成，配合使用完成监视工作，对管制空域内可识别的有源目标进行监视，二次雷达是相对一次雷达而言的。地面询问雷达发射一定模式的询问信号，装在航空器上的应答机收到这个模式的询问信号后，经过信号处理、译码，形成触发信号，触发应答机自动发回编码的回答信号。询问机可根据传播时延以及天线指向测定应答目标的方位与距离。地面雷达收到这个回答信号后，经过信号处理，获取航空器的识别码和高度信息。最后把装有应答机航空器的代码、高度、方位和距离显示在雷达终端显示器上。特点：发射功率小、干扰杂波少、目标不存在闪烁现象、能够提供准确的航空器即时飞行高度。实际工作中一次雷达和二次雷达配合工作，取长补短，提供空中交通管制所需的广泛信息。【2019/11】3.4民航空管监视工程图3.4-2一、二次雷达合装3.4民航空管监视工程【2017/12】与二次雷达相比较，下列选项中属于一次雷达特点的是（）。A.干扰杂波少B.可以识别目标C.不需机载设备配合工作D.功率小答案：C3.4民航空管监视工程【2013/22】一次雷达可用于（）。A.空中交通管制B.飞行起降引导C.场面监视D.气象探测E.飞行代码识别答案：ABCD3.4民航空管监视工程【2019/11】与空管一次监视雷达相比较，空管二次监视雷达的特点是（）。A.发射功率大B.反射回波较弱C.干扰杂波少D.方位精度较高答案：C3.4民航空管监视工程二次监视雷达SSRA模式A模式询问时，应答信号为航空器识别代码；【2015/6】C模式询问时，应答信号为高度编码信息。AC模式雷达在询问时，向在其询问波瓣内所有的航空器发射相同的询问格式，当航空器处于两个相邻雷达站作用范围重叠的区域时会产生同步窜扰；A/C模式二次监视雷达的编码采用12位二进制数，代码数仅为212个，可交换信息少，A/C模式下雷达输出的主要数据信息包括高度信息、识别码、方位信息、距离信息，易受到混扰和窜扰的影响C模式S模式采用了选址询问（点名询问），扩展了数据链，扩充了系统容量，降低了系统内部干扰，雷达输出的数据信息比传统A/C模式下雷达输出的信息丰富很多。航空器代码数量达到了224个。S模式采用数据链通信，S模式下雷达输出的数据信息包括高度信息、识别码、航空器识别信息（航班号）、航空器24位地址信息、信号强度信息、方位信息及时标信息等。3.4民航空管监视工程【2015/6】下列关于S模式二次监视雷达的说法中，正确的是（）。A.只能与S模式应答机配合使用B.采用数据链通信C.编码采用12位二进制代码D.向其询问的所有飞机发射相同的询问格式答案：B3.4民航空管监视工程2.自动相关监视系统（ADSB）【2007/9】【2013/3】

【2018/23】自动相关监视（ADS）技术是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。ADS的概念最初是为越洋飞行的航空器在无法进行雷达监视的情况下，希望利用卫星实施监视所提出的解决方案。①.自动→不需要人工的操作，不需要地面的询问。②.相关→信息全部基于机载数据。3.4民航空管监视工程③.监视→提供位置和其他用于监视的数据。在此概念下衍生的“广播式自动相关监视”（ADS-B）技术成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视。同时与传统雷达监视技术相比，ADS-B技术具有使用成本低、精度误差小、监视能力强等明显优势。3.4民航空管监视工程1）自动相关监视自动相关监视的原理是把来自机载设备的飞行位置数据通过地空数据链自动传送到地面交通管制部门。数据信息包括识别标志、四维位置信息（经度、纬度、时间和高度）、附加数据（飞行趋势、飞行速度、气象等）。信息源包括各种机载导航传感器和接收机以及大气数据传感器。原始数据采集后交由机载飞行管理计算机（FMC）进行整理及融合成ADS信息，并交由发射装置发射。3.4民航空管监视工程传输的数据链包括卫星数据链、甚高频数据链、S模式二次雷达数据链。信息的接收处理和应用显示包括地面的通信终端和显示终端两部分，地面通信终端主要是连接到地面ATN通信网络的网络终端设备，地面ATC部门的飞行数据处理系统可以将航空器的位置点图形化地映射到地面终端显示屏幕上，使其能像雷达点迹一样在屏幕上显示出来，即伪雷达显示。3.4民航空管监视工程ADS功能如下：（1）通过对雷达覆盖区以外的航空器提供ADS监视手段来加强航空器安全。（2）及时检测到航路点引入差错和ATC环路差错。（3）对当前飞行计划进行符合性监督和偏离检测，及时发现航空器对放行航迹的偏离情况。（4）改进了监视、通信、ATC数据处理和显示能力，可以缩减飞行间隔标准。（5）加强了冲突检测和解脱能力。（6）在紧急情况下及时得到航空器精确的位置信息。3.4民航空管监视工程【2018/23】关于民航监视系统的说法正确的是（）。A.广播式自动相关监视系统可在无雷达夏盖区域提供ATC监视B.区域管制主要使用近程空管一次监视雷达C.二次雷达对管制区域有源发射目标进行监测D.多点相关定位系统是场监雷达的重要补充手段E.空管自动化系统不属于监视系统答案：ACD3.4民航空管监视工程【2013/3】自动相关监视技术是基于（）定位的航空器运行监视技术。A.激光B.雷达C.无线电D.卫星答案：D3.4民航空管监视工程【2007/9】在国际民航新的通信导航、监视和空中交通管理的技术方案中，地空效据链处理系统是基于（）和地/空数据通信的航空器运行监视技术。A.卫星定位B.多部雷达融合C.在线监控D.计算机网络答案：A3.4民航空管监视工程2）广播式自动相关监视【2016/6】【2022Ⅱ12】广播式自动相关监视（ADS-B）是一种监视技术，即航空器通过广播模式的数据链，自动提供由机载导航设备和定位系统生成的数据，数据不是针对某个特殊的用户而是周期性地广播给任何一个有合适装备的用户。数据包括航空器识别、四维定位、速度以及其他相关的附加数据。3.4民航空管监视工程地面和其他航空器可以接收此数据并用于各种用途：①.空中航空器与航空器之间能自动识别对方的位置，可以自我保持间隔；②.在无雷达覆盖地区提供ATC监视；③.地面ATC对终端和航路飞行的航空器进行监控和指挥；④.机场场面活动的航空器和航空器及车辆之间保持间隔，起到机场场面监视作用；3.4民航空管监视工程⑤.航空公司对航空器运行和监控进行管理等。ADS-B可提供比空管二次监视雷达更多的目标信息，可实现空一地监视、空一空监视和地一地监视，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。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。3.4民航空管监视工程【2016/6】广播式自动相关监视的数据源是由（）提供的。A.卫星数据链B.机载设备C.场面监视雷达D.航行情报系统答案：B3.4民航空管监视工程【2022Ⅱ12】关于空管监视系统的说法正确的是（）。A.二次雷达用于主要空中定位点等区域的探测B.场面监视雷达用于进离场运行航空器的探测C.近程一次雷达用于跑道端延长线航空器运行区域的探测D.广播式自动相关监视用于机场跑道航空器运行区域的探测答案：A3.4民航空管监视工程3.多点定位系统（MLAT）【2020/25】【2018Ⅱ10】多点定位（MLAT）是一种针对航路、终端区域和机场及其附近区域的监视技术。系统主要由若干个分布在监视区域附近的询问站、接收站、测试应答机、中心处理站通信传输设备等组成。与一、二次雷达定位原理不同，多点定位基于信号到达时间差（TDOA）计算航空器的位置。3.4民航空管监视工程多点定位系统询问站发射问询信号，多个地面接收站接收移动目标发射的同一应答信号（二次监视雷达应机或同等设备发射信号），通过计算各地面站接收的到达时间差（TDOA）来估算其空间位置。当同一组信号被地面上位于不同位置的接收天线接收时，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间差

（TDOA）。3.4民航空管监视工程在此基础上借助特定的算法目标所处的位置将被精确地计算出来，可以实现对机场场面和周围地区移动或静止的目标进行监视。在此基础上借助特定的算法，目标所处的位置将被精确地计算出来，可以实现对机场场面和周围地区移动或静止的目标进行监视。通过调整基站数量和各个基站位置，多点定位既可以应用于机场场面（对场面上的航空器和车辆进行监视），也可以应用于终端区或航路（线）等不同场合。当多点定位系统应用于航路（线）或进近监视时，称为广域多点定位系统。【用途】3.4民航空管监视工程多点定位系统布点灵活，能有效地弥补场面监视雷达系统的信号覆盖盲区，其相关性使管制员不受天气因素的影响，所得到的位置精度和目标识别度都大大提高。在许多大型机场，多点定位系统与场面监视雷达同时安装，覆盖范围互补，多点定位系统数据进入场面监视雷达数据处理系统进行数据融合后，信息可显示在场面监视雷达终端显示器上，是场面监视雷达的重要补充手段。3.4民航空管监视工程多点定位系统特点：①.多点定位系统可以充分利用机载现有的标准应答机，不需要加装机载电子设备定位精度高，本身具有目标识别能力；②.采用无源接收站在减少成本的同时可以降低对其他系统的干扰；③.同时多点定位基站具有较小的室外机箱和非旋转天线，可以很容易地安装在现有通信塔及其他建筑物上。其冗余程度也是单个雷达所不具备的，在一个或多个站点发生故障时，多点定位系统具备逐次降级使用性能，在运行和维护方面也有一定的优势。3.4民航空管监视工程缺点：多点定位技术依赖多个站点协同工作来对航空器定位，需要对航空器位置进行实时解算，地面站利用全球导航卫星系统授时，定位精度依赖于地面站的位置精度、站点布局和时间同步精度。【2022/9】3.4民航空管监视工程【2022/9】下列通信导航监视系统设备中，需要全球卫星系统授时的是（）。A.全向信标系统B.仪表着陆系统C.多点定位系统D.甚高频通信系统答案：C3.4民航空管监视工程【2020/25】依靠导航卫星配合工作的系统有（）。A.全向信标B.多点定位系统C.空管自动化系统D.气象卫星接收系统E.广播式自动相关监视系统3.4民航空管监视工程答案：BDE自动相关监视（ADS）技术是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。多点定位技术依赖多个站点协同工作对航空器定位，需要对航空器位置进行实时解算，地面站利用全球导航卫星系统授时，定位精度依赖于地面站的位置精度、站点布局和时间同步精度。气象卫星系统依靠卫星获取气象云图。3.4民航空管监视工程【2018Ⅱ10】关于多点定位系统描述正确的是（）。A.不具备逐次降级使用的性能B.可用于航路监视C.定位原理与二次雷达相同D.需要额外的机载设备配合使用答案：B3.4民航空管监视工程4.空管自动化系统实施空中交通管制所使用的计算机综合系统即空中交通管制自动化系统，包括运行系统、配套系统（包括管制模拟系统、培训与测试系统、软件支持系统）。3.4民航空管监视工程运行系统是提供日常运行具有监视数据处理、飞行数据处理、人机界面处理、告警处理、记录回放处理、软件与适配数据管理及系统监控功能的自动化系统；①.管制模拟系统用于管制员培训及其他管制任务训练；②.培训与测试系统用于系统软件现场测试、适配参数验证、技术人员培训的系统；③.软件支持系统用于软件配置管理、软件功能测试、重大故障重现及分析。3.4民航空管监视工程自动化系统实时集成来自其他系统的数据源，通过收集、处理这些数据，为管制员、飞行数据操作员、流量管理人员以及技术维护人员提供信息，为区域管制中心、进近管制室/终端区管制中心、塔台管制室的雷达终端显示器提供数据服务。3.4民航空管监视工程管制员可借助雷达终端显示器实施雷达管制。1）监视数据处理监视信号处理主要指自动化系统通过接收各类雷达数据、自动相关监视系统数据及多点定位数据，以及进行数据协议和格式转换、数据坐标变换、目标数据相关、多监视源目标数据融合处理和监视数据显示，在雷达终端显示器上为管制员提供覆盖范围大、航迹稳定可靠、数据定位精度高、人机接口友善的监视目标动态信息。3.4民航空管监视工程2）飞行数据处理飞行数据处理是自动化系统的一项重要功能，主要内容包括处理来自航空固定电信网的格式电报、创建飞行计划、飞行计划轨迹计算、二次代码管理、提供电子进程单显示和打印纸质进程单、提供飞行计划冲突探测、提供飞行计划状态演变的控制、报文发送等。最终将最新飞行计划实时发送给管制员，供管制员指挥航空器使用。3.4民航空管监视工程5.航路工程的监视设施：在航路工程中，雷达站分为一次雷达站、二次雷达站、一/二次雷达站，主要设备为一次雷达、二次雷达，一/二次雷达站为一次雷达与二次雷达合装。3.4民航空管监视工程自动化系统的主要设备包括雷达数据处理系统（RDPS）、飞行数据处理系统（FDPS）以及雷达管制席位；【2018/10】配套设施有管制员模拟机、雷达终端、通信维修测试平台、话音/数据记录与回放系统、GPS时钟系统、语音通信系统等。【2012/24】【2013/8】【2017/25】教材调整：原教材是航路工程设备，包含甚高频遥控台，调整为航路工程的监视设施。3.4民航空管监视工程【2018/10】空管自动化系统的主要设备是（）。A.话音回放设备B.飞行数据处理设备C.GPS时钟设备D.数据记录设备答案：B3.4民航空管监视工程3.4.2监视台站场地的环境要求1.雷达站设置雷达探测范围受视距、发射功率和地形地物等因素限制，地形地物对无线电信号的反射和遮挡，将直接影响雷达的空域覆盖能力。空管一次雷达可在有效覆盖范围内测定和显示航空器方位、距离信息。空管二次雷达可在有效覆盖范围内测定和显示装有机载应答机的航空器方位、距离、高度、二次代码以及特殊编码、紧急编码等信息。3.4民航空管监视工程1）空管一次监视雷达（1）空管近程一次监视雷达工作频段为2700~2900MHz，监视终端和（或）进近管制空域内航空器的运行。通常设置在机场及周边地带，以实现对所在终端和（或）进近管制空域包括主要空中定位点和进离场运行及其他必须区域的探测和覆盖，其顶空盲区宜避开进离场航线；设置在平坦、开阔、地势较高的地带，周边应无严重的地形地物遮挡，地物杂波干扰和镜面反射小，以获得足够的中低空覆盖。3.4民航空管监视工程（2）空管远程一次监视雷达工作频段为1250~1350MHz，通常设置在地势较高的地点，以实现对所在管制空域包括主要航路航线的有效探测和覆盖，其顶空盲区宜避开主要航路航线；应设置在平坦、开阔、地势较高的地带，周边应无严重的地形地物遮挡，地物杂波干扰和镜面反射小，以获得足够的高空覆盖。3.4民航空管监视工程（3）平原地区近、远程一次监视雷达站周边不应有造成地物杂波干扰的成片低矮植物或低矮建筑群。在山地或丘陵地区雷达站应选在地势较高、周围无严重遮挡的山顶上，并适当利用低仰角的地形遮蔽作用，以减少地物杂波干扰。在空管近、远程一次监视雷达的通视探测范围内不应有影响雷达正常工作的大型旋转反射物体，如风力涡轮发电机等。3.4民航空管监视工程2）空管二次监视雷达站设置空管二次监视雷达询问发射机工作频率为1030MHz，接收机工作频率为1090MHz。其场地设置需实现对所在管制空域包括航路航线、主要空中定位点和进离场运行及其他必须区域的探测和覆盖。3.4民航空管监视工程空管二次监视雷达用于终端和进近管制时，通常设置于机场或周边地带；用于区域管制时，通常设置于航路沿线地势较高的地带。空管二次监视雷达的顶空盲区宜避开进离场航线或所在管制空域的主要航路航线，应设置在开阔、地势较高的地带，周边应无严重的地形地物遮挡。3.4民航空管监视工程空管二次监视雷达站的场地设置应考虑测试应答机的安装位置，测试应答机天线应与雷达天线通视，直线距离通常不小于1km。【2021A3-2】在空管二次监视雷达16km范围内不应有影响雷达正常工作的大型旋转反射物体，如风力涡轮发电机等。3.4民航空管监视工程【背景资料】【2021A3-2】某机场拟新建部分通信、导航、监视、气象设施，建设内容包括次降方向和加装仪表着陆系统，自动气象观测系统，新建空管二次雷达和甚高频设备各一套。本工程的甚高频台与空管二次雷达站合建，台址位于机场外3km处，雷达天线塔与机场塔台之间视通无遮挡。事件二