民航机场空管工程

民航机场空管工程

民航机场航空通信导航及监视系统

导航系统

导航系统包括全向信标、测距仪、仪表着陆系统、全球卫星定位系统。 一、全向信标（VOR）

是相位式近程甚高频导航系统 具体用途： 1、机场附近的VOR可以实现归航和出航；

2、两个已知VOR可以实现直线位置线定位；

3、沿航路设置VOR可以实现航路管制，作为检查点，进行交通管制。

4、TVOR放置在跑道轴线延长线上，进行着陆引导。

特点：

1、工作频率高，受无线电干扰小，稳定；

2、提供地面电台磁方位角，准确； 3、信号从水平到仰角45°，在电台上空有个盲区无信号，作用距离随飞机高度而增加；

4、电台位置对场地要求高，如临近山区，高大建筑物，由于反射，导致方位误差。

设置位置：

设置在机场、机场进出点、航路上某一点。

设置要求：

设置于机场终端时，在跑道一侧或跑道一端外的跑道中心线延长线上，符合净空要求。

设置于航路时，设置在航路中心线上，通常设置在航路的转弯点或机场进出点。

二、测距仪（DME）

是近程导航设备 作用：

提供航空器相对于地面测距仪的斜距。一般与甚高频全向信标（VOR）或仪表着陆系统（ILS）配合使用。

DME+VOR：共同组距离—方位极坐标定位系统，直接为飞机定位。合装时设置于机场、机场进出点、航路上某一点。

DME+ILS：DME可以代替指点信标，提供飞机进近和着落信息。合装时，设置在下滑信标台，也可设置在航向信标台。DME设置于机场终端时，符合净空。

三、仪表着陆系统（ILS）

目前应用最广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。

作用：

地面发射两束无线电波实现航向道和下滑道指引，建立空中虚拟路径，使飞机着陆。

功能：

ILS在气象条件恶劣以及能见度差的条件下为飞行员提供信息，引导飞机着陆。目视着陆飞行规定，目视水平能见度必须大于4.8Km，云低高不小于300m。

仪表着陆使用决断视程和决断高度两个量表示。

决断高度：飞行员对飞机着陆或复飞做出判断的最低高度。在决断高度上飞行员必须看见跑道才能着陆，否则放弃着陆进行复飞。

决断视程：在跑道中线上的航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边灯、中线灯的距离。

ILS组成

方向引导与距离参考两个系统。 方向引导：航向信标、下滑信标。 航向信标位于跑道进近方向远端，提供水平指引（航向道）

下滑信标位于跑道入口一侧，通过仰角为3°左右的波束，提供垂直指引（下滑道）。距离参考：外指点标、中指点标、内指点标，提供飞机相对于跑道入口的粗略距离

信息。有时DME和ILS同时安装，得到更精确的信息，或在某些场合代替内指点标。应用DME进行ILS进近成为ILS-DME进近。

ILS系统的机场配置图

仪表着陆系统

?基本理论下滑道的形成工作原理工作原理工作原理工作原理跑道航向面下滑面下滑道注：实际的下滑道是有一定的厚度和宽度的。

基本原理

航向信标天线产生的辐射场，通过跑道中心延长线的垂直平面内，形成航向面叫航向道，提供横向信号引导。

下滑信标天线产生的辐射场形成下画面，下画面与跑道水平平面夹角，根据净空条件选择2°～4°之间。产生飞机偏离下滑面的垂直引导信号。

航向面与下滑面的交线定义为下滑道。飞机沿此道，在距跑道入口约300m处着陆。 指点信标台为2或3个，安装在跑道中心线延长线的规定距离上。

四、全球卫星定位系统（GNSS）

VOR、DME、ILS为路基导航系统。GNSS是星基无线电卫星导航系统，提供位、速、时。

监视系统

包括雷达系统、自动相关监视和空管自动化系统

一、雷达系统

雷达是一种通过辐射无线电波，并检测是否存在目标回波反射以及回波特性，从而获取目标信息的装置。

根据发射信号与回波延迟，测目标距离；对目标距离连续测量，测目标相对雷达的速度；通过回波波前到达雷达的角度，测目标所在角方位。即：可测目标相对雷达的距离、速度、角方位。

范围：近至几米，远至数千米范围。 应用于空中交通管制分： 一次监视雷达（雷达发射电波后靠接收反射回波，由此得出目标的距离和方位信息）

优：不管飞机上是否有应答机，都能正确显示；空中交通管理不可缺少。

缺：不能识别飞机代码、高度，回波弱，易受干扰。

一次监视雷达按管理区域划分 1）航路（道）监视雷达

用于监视管制航道上的飞行目标，该雷达要有足够的距离覆盖和高度覆盖。

2）机场监视雷达 又称终端监视雷达，主要用于监视终端管制区域内的飞行目标，并在平面显示器上标出他们的距离和方位。

用途：飞机着陆引进 合理安排起飞顺序

提供终端管制区域内的气象数据

覆盖范围：距离108~144Km，高度7500m左右。

机场监视雷达覆盖范围比航道监视雷达范围小，但性能要求高于后者。

3）精密进近雷达 是一种三坐标雷达，提供着陆飞机的方位、仰角、距离。

优：简单、适用、机动；缺：效率低，只能逐架引导着陆。

以上三种均属于地面雷达，相对于还有

机载雷达，主要用于机上探测。

4）机场地面探测装置 用于飞机着陆后，提供机场上地面目标的平面位置图，以引导飞机滑行或牵引到合适的停机位置。

二次监视雷达（回波来自目标上的发射机转发的辐射电波）。

采用问答方式工作，地面雷达发射信号，飞机上的应答机收到信号后发回编码的回答信号。地面雷达可现实飞机代码、高度、方位、距离。

常用A/C模式，A模式回答为飞机识别代码，C模式回答为高度编码信息。

特点：发射功率小、干扰杂波少、目标不存在闪烁现象、方位精度较差而高度精度较高。实际工作中，一、二次雷达配合工作。

S模式二次监视雷达 特点：根据飞机的地址不同，点名询问。解决飞机代码资源短缺问题，可交换信息更丰富。如：高度、识别码、飞机识别信息（航班号）、飞机24位地址信息、信号强度、方位、时标等。

二、自用相关监视（ADS）

基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。最初是航空器在无法进行雷达监视的情况下，利用卫星实施监视。因此衍生了广播式自动相关监视（ADS-B）技术，且成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视。

与传统雷达监视技术相比，ASD-B技术，成本低、精度误差小、监视能力强。

自动相关监视

原理：把来自机载设备的飞行数据，通过地/空数据链自动传送到地面交通管制部门。

数据信息：识别表示、四维位置信息、附加数据（飞行趋势、飞行速度、气象）

信息源：机载导航传感器、接收机以及大气数据传感器。

数据链：卫星数据链、甚高频数据链、S模式二次雷达数据链，

ADS功能：

1）对雷达覆盖区意外的飞机通过ADS提供监视手段，加强飞机安全；

2）检查航路点引入差错、ATC环路差错。

3）检查飞机是否偏离航路；

4）管制员发现问题，及时提出修正措施；

5）结合ADS和改进了监视、通信、ATC数据处理能力和显示能力，缩减飞行间隔标准；

6）加强了冲突检查和解脱能力； 7）紧急情况下得到飞机精确位置。

通过雷达数据和ADS数据的融合，可实现可靠的无间断监视，并且在高密度终端区提供必要的监视精度。

广播式自动相关监视

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。地面和航空器可以接受此数据，并用于各种用途。

特点：

自动：不需要人工操作，不需要地面询问；

相关：信息全部基于机载数据；

监视：提供位置及其他用于监视的数据；

广播：不针对某个特殊用户，而是周期

民用通信方式

目的：

1）各民用航空局、空中交通管制部门之间的航行业务电报传输，航空公司之间的业务运输电报；

2）空中交通管制部门对飞行的管制； 3）航空公司对飞行的指示。

民用航空通信分为航空固定业务和航空移动业务

航空固定业务

为保证民用航空飞行的安全、正点、效率和经济运转服务，在规定的地面固定电台之间进行的业务通信。

航空电台工作方式

性广播给任何一个有合适装备的用户。

ADS-B应用：

改善飞机避撞能力，提供驾驶舱交通信息显示；航路、终端区、精密进近跑道监视；场面监视，包括跑道、滑行道，防止地面碰撞。

ASD-B是未来航行理念和规则实现的不可或缺的保障。

三、空管自动化系统

以计算机为核心，实现对雷达、飞行计划、气象等信息的自动化处理系统。

空管自动化系统的核心是多雷达航迹融合和飞行计划处理。

多雷达航迹融合

将多个单雷达航迹关联到一个系统航迹，将所有点迹运用跟踪处理为单雷达航迹，然后在进行航迹对航迹的数据关联和数据融合。

飞行计划处理

空管自动化系统中飞行数据通过飞行计划处理系统来实现。

目的：保证空中交通服务单位根据批准的计划对航空器提供管制、情报等服务，确保飞机安全起飞。

1）有线：有线电话、有线电传。

2）无线：无线电话、无线电传、无线电报。

各航空电台按照规定的波道、电路和约定的时间进行联络，构成了民用航空的通信网络。

航空固定通信业务通过平面电报、数据通信、有线通信来进行。

民航空中交通服务单位必须具有航空固定通信设施，交换和传递飞行计划和飞行动态，移交和协调空中交通服务。

航空通信网络有三种

1）国际民航组织航空固定业务通信网

（AFTN）

国际民航组织各成员国专用低速地面通信网，传递电报格式为AFTN，中国民用航空局国内地面业务通信网传递的航行电报、气象电报、民航局各业务单位电报，使用均为AFTN格式。

2）国际航空通信协会通信网

中国民用航空局国内地面业务通信网传递的民用航空企业的运营业务电报的格式与SITA格式相同。

3）地面业务通信网 为传递航空业务电报，由中国民用航空局各地面业务电台之间的通信电路和无线波道，以及与AFTN、SITA之间的电路互相连接组成的通信网。包括：

①国内通信电路

民航局、地区管理局、地区空管局、空管分局、航空公司；机场、通信导航台站，建立的传送电报、数据信息的电路。有线为主，无限为辅。

②管制移交通信电路 相邻空中交通管制部门、本地区各管制部门之间建立的管制移交、飞行协调通信电路。采用有线或无线，配有录音。

③通用航空通信电路 ④飞行院校通信电路 我国组建了以民航局、各地区管理局为结点的民航分局交换网，为民航空管、航空公司等部门各种数据信息提供了交换和传输平台。

我国民航航空通信网ATN采用ATM网络。ATM全称异步传输模式，传输速录100Mbit/s，语言、时间透明。

航空移动业务

航空器电台与地面对空电台之间或航空器之间的无线通信业务。

在空中交通管制系统中，航空移动通信主要是语音通信和数据通信。

按通信方式分为：

1）甚高频/高频（VHF/HF）通信

应用于机场终端区、航路的空中管制。 地面设备：设于远端、本地的VHF/HF收发信机，语音交换和控制系统，VHF/HF地空数据链系统。 甚高频VHF

甚高频VHF系统供飞机与地面站台、飞机与飞机之间进行双向话音和数据通信联络。特点：

①频率很高，表面波衰减很快，传播距离近，以空间波传播方式为主；

②电波受对流层影响大； ③受地形、地物影响也很大。

甚高频的发射和接收基本上是在视线范围内。

甚高频对空台发射功率有10W、25W、50W。

一般采取主备频率，飞机一套以上备用系统，地面多套系统主备，三大管制中心实现同一频率多址多重复覆盖。

甚高频多台并网使用，一是在连续飞行的区域分别设置管制席位；二是通过硬件设备联网。

高频HF

高频HF又称短波通信系统。工作于高频频段，只需要一部电台可覆盖几千千米范围，不受海洋、纬度限制。但电离层随昼夜、季节变化，还会受太阳黑子、天气、地形等影响而产生波动。

高频通话只用于越洋和极地等甚高频无法覆盖的地区，以及边远陆地和远程航线飞行通信。

为了提高通信质量和范围，可增大发射功率、建大规模天线阵。

2）卫星通信

地-地通信的中国民航C波段和Ku波段专用卫星通信网，地-空、空-空通信的航空移动卫星业务

3）航空移动卫星业务AMSS

通过卫星为飞机和地面用户提供分组方式数据、电路方式数据以及话音业务的通信系统。

组成：通信卫星、飞机地球站、地面地球站、网络协调

作用：

向机组人员、旅客提供卫星电话、传真；向航空公司提供航空运营管理的数据通信服务；

作为VHF的备用手段、边远地区和洋

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