空中交通管制系統(tǒng)

1、空中交通管制系統(tǒng)管理多架飛機(jī)起降和航行， 以保障飛行秩序和平安的系統(tǒng)。 空中交通管制系統(tǒng)的主要任務(wù)是： 防止飛機(jī)在空中相撞；防止飛機(jī)在跑道滑行時(shí)與障礙物或其他行駛中的飛機(jī)、車輛相撞； 保證飛機(jī)按方案有秩序地飛行； 提高飛行空間的利用率。 為完成這些任務(wù)， 必須制定一套規(guī)那么， 即確定出假設(shè)干空中航路，使飛機(jī)按一定順序從各自機(jī)場(chǎng)起飛，進(jìn)入航路并保持飛機(jī)間的一定距離 間隔，到達(dá)終點(diǎn)前脫離航路并按一定順序降落。接受管制的飛機(jī)依靠目視、和導(dǎo)航手段執(zhí)行管制 規(guī)那么。開(kāi)展簡(jiǎn)況 第一代空中交通管制系統(tǒng)是在第二次世界大戰(zhàn)以前形成的，主要由沿航路布置 的一些低頻導(dǎo)航站組成。飛行員通過(guò)導(dǎo)航掌握航向，靠保持沿航路飛

2、行的時(shí)間或飛越固定點(diǎn)的時(shí) 間間隔來(lái)防止相撞。這種系統(tǒng)是人工的，地面無(wú)法監(jiān)視空中飛行。第二代空中交通管制系統(tǒng)是在 第二次世界大戰(zhàn)期間及以后，隨著、和儀表著陸系統(tǒng)的出現(xiàn)而開(kāi)展起來(lái)的。它采用對(duì)飛機(jī)詢問(wèn) 識(shí)別的二次監(jiān)視雷達(dá)，因而能有效地監(jiān)視飛行，使管制作用大為提高。第三代空中交通管制系統(tǒng) 出現(xiàn)于 60 年代，是一種雷達(dá)、通信和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的半自動(dòng)系統(tǒng)。管制任務(wù)劃分 現(xiàn)代空中交通管制涉及飛行的全過(guò)程 ,即從駛出停機(jī)坪開(kāi)始 , 經(jīng)起飛爬升， 進(jìn)入航路，通過(guò)報(bào)告點(diǎn)到目的地機(jī)場(chǎng)降落為止，飛機(jī)始終處于監(jiān)視和管制之下。在這個(gè)過(guò)程中， 管制分為三級(jí)：塔臺(tái)管制、進(jìn)近管制和區(qū)域管制。 塔臺(tái)管制： 塔臺(tái)設(shè)在機(jī)場(chǎng)， 主要是

3、維持機(jī)場(chǎng)的飛行秩序、 指揮滑行和起降、 防止碰撞。各國(guó)的管制范圍不一，視空域、飛行量和管制能力而定，在中國(guó)通常為100 公里左右。 進(jìn)近管制：對(duì)處于塔臺(tái)管制范圍和區(qū)域管制范圍之間的進(jìn)場(chǎng)或離場(chǎng)飛機(jī)實(shí)施管制。其 范圍有時(shí)較大，可達(dá) 180 公里以上，可以包括幾個(gè)機(jī)場(chǎng)。 區(qū)域管制：也稱航路管制，由區(qū)域管制中心執(zhí)行，主要是使航路上的飛機(jī)之間保持安全間隔。它能對(duì)飛機(jī)實(shí)施豎向、縱向或橫向調(diào)配, 以防止碰撞 , 確保平安。管制系統(tǒng)主要有兩類：執(zhí)行塔臺(tái)和進(jìn)近管制的終端區(qū)管制系統(tǒng)，執(zhí)行區(qū)域和高空管制的區(qū)域 管制系統(tǒng)或區(qū)域管制中心。 終端區(qū)管制系統(tǒng)：通常包括由一次雷達(dá)、二次雷達(dá)構(gòu)成的數(shù)據(jù)獲取分系統(tǒng)、由電子計(jì) 算機(jī)

4、構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)、由雷達(dá)綜合顯示器和高亮度顯示器構(gòu)成的顯示分系統(tǒng)、以及由圖像 數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)部通信、對(duì)空指揮通信構(gòu)成的通信分系統(tǒng)等，執(zhí)行塔臺(tái)和進(jìn)近兩級(jí)管制任務(wù)。這個(gè) 系統(tǒng)的主要功能是：對(duì)裝有應(yīng)答機(jī)的飛機(jī)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；進(jìn)行代碼呼號(hào)相關(guān)；顯示飛行航跡和有 關(guān)數(shù)據(jù)；用人工輸入或直接接收鄰近管制中心的飛行方案；對(duì)輸入的方案進(jìn)行簡(jiǎn)單處理；進(jìn)行低 高度報(bào)警；與鄰近管制中心交換飛行數(shù)據(jù)。 美國(guó)的自動(dòng)雷達(dá)終端系統(tǒng) ARTS-n和ARTS-川是典型的 終端區(qū)管制系統(tǒng)。前者用于中小型機(jī)場(chǎng)，后者用于大型機(jī)場(chǎng)圖1。ups二次雷達(dá)夭罐1次雷達(dá)天蜿S 1自動(dòng)雷達(dá)終繪果統(tǒng)框圖 區(qū)域管制系統(tǒng)：執(zhí)行區(qū)域管制任務(wù)，有時(shí)也擔(dān)負(fù)高

5、空管制。它通常包括：由 多部遠(yuǎn)程一次雷達(dá)與二次雷達(dá)以及由雷達(dá)與飛行方案數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備構(gòu)成的數(shù)據(jù)獲取 和傳輸分系統(tǒng)；由多部計(jì)算機(jī)構(gòu)成的飛行方案和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)；由雷達(dá)綜合顯示器、飛行數(shù)據(jù)顯示器和飛行單打印機(jī)等組成的顯示和數(shù)據(jù)終端分系統(tǒng)；由內(nèi)部通信、對(duì)外直通 和對(duì)空指揮通信組成的通信分系統(tǒng)。區(qū)域管制系統(tǒng)的主要功能是：自動(dòng)接收、處理多部雷達(dá)數(shù)據(jù)和飛行方案信息；跟蹤監(jiān)視飛機(jī)、預(yù)測(cè)碰撞并提供可選擇的 調(diào)配方案；實(shí)行區(qū)域管制和區(qū)域間的自動(dòng)管制交接；顯示各種有關(guān)飛行的數(shù)據(jù)包括 氣象數(shù)據(jù)；自動(dòng)打印飛行進(jìn)程單和同相鄰中心交換飛行數(shù)據(jù)。美國(guó)的國(guó)家空域管制 系統(tǒng)NAS和法國(guó)的自動(dòng)化綜合空中交通雷達(dá)管制系統(tǒng)圖2都屬

6、于典型的區(qū)域管制系統(tǒng)。鄰近中心雷達(dá)數(shù)瞬需達(dá)誰(shuí)霍址理器1雷達(dá)綜合顯示黠何動(dòng)轉(zhuǎn)根中心3行計(jì)電LI飛行數(shù)據(jù) 和鄰近申心 "L處理器1雷達(dá)數(shù)羽 處理器2飛行數(shù)據(jù) 處理器2脫機(jī)工作手指匚2誦輸入器據(jù)顯示單打鍵盤 印機(jī)忌亦耦 圖2自動(dòng)化綜合空中交通管制雷達(dá)系統(tǒng)框圖空域結(jié)構(gòu)與管制過(guò)程 空域是指地球上空可供飛行的廣闊空間，實(shí)際能利用的只是其中極小的一局部。在人口眾多的城市之間，大都劃有空中航路。最為繁忙的地區(qū) 是終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)。飛機(jī)是從停機(jī)點(diǎn)轉(zhuǎn)到二維平面上起飛，又轉(zhuǎn)入三維空間飛行；相反 的過(guò)程就是從飛行轉(zhuǎn)到停機(jī)。終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)是飛行活動(dòng)的集散處。空中航路和航路網(wǎng)都是以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航系統(tǒng)，如伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)、地

7、美依導(dǎo)航系 統(tǒng)、伏爾-地美依導(dǎo)航系統(tǒng)或等作為地面基準(zhǔn)規(guī)劃而成的。航路分為低、高兩層，低 層從海拔200米起至5500米，適應(yīng)低性能飛機(jī)飛行的需要；高層從 5500米至14000 米，適應(yīng)高性能飛機(jī)按儀表飛行規(guī)那么飛行。在5500米至30000米間飛行的飛機(jī)，必須裝設(shè)合格的通信、導(dǎo)航、雷達(dá)信標(biāo)應(yīng)答器等設(shè)備。在14000米以上，可依地面導(dǎo)航 臺(tái)直飛，而不限于規(guī)定的航路。終端區(qū)是以機(jī)場(chǎng)為中心、以約10公里的半徑范圍向上延伸成圓形空域。 海洋空 域是國(guó)際空域，范圍在海岸線200公里以外，從海平面以上6001500米起向上延伸。 大陸上空還可根據(jù)需要?jiǎng)澐譃榻w空域、限制空域和飛行訓(xùn)練空域等。保持空中飛行

8、間隔是保障飛行平安的重要方法。由于飛機(jī)飛行速度差 別很大，一 般規(guī)定，在無(wú)雷達(dá)監(jiān)視的情況下縱向間隔應(yīng)在2040公里之內(nèi)。地面沿途如用雷達(dá)監(jiān)視 ，縱向間隔可減到510公里，垂直間隔須保持 300米。橫向間隔指對(duì)面交錯(cuò)或平行飛行，在 5500米高度 以下須保持15公里,在雷達(dá)監(jiān)視時(shí)可減到 6公里。在海洋上空，縱向間隔與橫向間隔可放寬到 170 220公里。在規(guī)定航道上飛行，除保障飛行準(zhǔn)確外，控制和監(jiān)視飛行間隔是空中交通管制 系統(tǒng)的主要職責(zé)。為此，空中交通管制系統(tǒng)大都采用控制放飛時(shí)間，以及飛機(jī)在規(guī)定 地點(diǎn)和時(shí)間向地面報(bào)告位置等方法。如采用雷達(dá)監(jiān)視，可連續(xù)監(jiān)控間隔。飛機(jī)自備的 防撞裝置尚處于研究之中。

9、S3飛和就簪功能空中交通管制主要分為起飛、航途和到達(dá)終端區(qū)著陸三個(gè)階段圖3。在到達(dá)終端區(qū)著陸階段常遇到堵塞情況。為此，到達(dá)的飛機(jī)須在規(guī)定空域分層排隊(duì)降落。儀 表著陸系統(tǒng)或其他助降設(shè)備是完成這種作用的關(guān)鍵設(shè)備圖4。現(xiàn)代微波著陸系統(tǒng)已經(jīng)研制成功。多架飛機(jī)到達(dá)終端著陸，一般是按照先到先降的原那么。當(dāng)飛行業(yè)務(wù)達(dá) 到飽和時(shí)，航行管制系統(tǒng)可實(shí)行流量控制?？罩薪煌ü苤齐娮酉到y(tǒng) 空中交通管制電子系統(tǒng)包括通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、目標(biāo)獲 取和處理，以及顯示等設(shè)備。通信是最根本的航行管制手段。傳統(tǒng)方式是空中與地面 之間用無(wú)線 ，地面之間用有線 或無(wú)線 。適應(yīng)現(xiàn)代繁忙的飛行業(yè)務(wù)需要。 雷達(dá)數(shù)據(jù)遙傳也屬于通信范圍。雷達(dá)是空中

10、交通管制系統(tǒng)中非常重要的手段。雷達(dá)回波包含有豐富的信息，在航路上，一般使用航路監(jiān)視雷達(dá)，覆蓋范圍可達(dá)370公里半徑，監(jiān)視高度可達(dá)18公里，但低空覆蓋范圍較差。航路雷達(dá)使用L頻段或S頻段。在終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)上一般使用S頻段雷達(dá)，其作用距離只要求111公里。終端區(qū)雷達(dá)也可用來(lái)指引飛機(jī)進(jìn)入跑道延長(zhǎng)線上空。二次雷達(dá)即，從地面 向飛機(jī)發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)，飛機(jī)向地面應(yīng)答圖5。詢問(wèn)與應(yīng)答信號(hào)均采用編碼方式，應(yīng)答中含有飛機(jī)識(shí)別信息和高度數(shù)據(jù)。雷達(dá)信標(biāo)可以單獨(dú)工作，但常與航路雷達(dá)和機(jī)場(chǎng)雷達(dá)配合工作。雷達(dá)捕獲目標(biāo)所得數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理才成為有用的信息。因此，電子計(jì)算機(jī)是航 管系統(tǒng)中的重要組成局部。雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示利用平面位置顯示器， 飛機(jī)回波呈現(xiàn)為小弧形，而動(dòng)目標(biāo)顯示電路 所不能消除的氣象和地面回波那么以大面積出現(xiàn)。 二次雷達(dá)在圖像譯碼器中只顯示答復(fù) 碼正確的目標(biāo)。產(chǎn)流琵控制跑道順次控制區(qū)制區(qū)來(lái)視竟飛行飛 機(jī)盤旋區(qū)噴氣機(jī) 盤:麼層儀喪著陸系統(tǒng) 申信標(biāo) 視覺(jué)飛行- 飛機(jī)進(jìn)入口離場(chǎng)飛機(jī)鶴施槳飛機(jī)盤旋空規(guī)覺(jué)飛行飛機(jī) 疑岳間隔控制區(qū)儀表飛行飛機(jī)噴代機(jī) 最后間隔控制區(qū)儀表著陸系統(tǒng)外信標(biāo)容量 影響