空中交通管理中机场场面监视雷达的选择及作用
时间：2021-05-13 08:04:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要 机场场面监视雷达是机场区域规划及地面管制的重要工具，在国内各大机场中广泛使用。文中以民用机场场面监视雷达为研究对象，介绍了机场场面设置监视雷达的背景及类型，设计出比较合理的机场场面监视雷达
方案。
关键词 空中交通；机场监视；雷达
中图分类号 V351 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）130-0134-02
随着全球航运事业的快速发展，机场飞机的数量和起降次数不断增加，塔台与地面控制命令单单依赖地面运输可视化指挥和管理已经满足不了实际发展要求。如何在变化莫测的天气条件下管理越来越多的飞机及服务车辆，是各大机场首要解决的问题。场面监视雷达系统具有全天候、及时性的特点，成为解决上述问题的重要工具，得以广泛应用与国内外各大机场中。近年来，随着我国经济建设的不断发展，我国的民航事业也迈入快速发展期。目前，我国的民航运输量以每年平均10%的速度稳步上升，机场数量也有所增加，为了适应我国航空运输业快速发展的需求，必须对机场地面管制系统进行高层次的设计。全面运用雷达管制是保障机场运输安全，提升机场容量的重要手段。在机场设置监视雷达，是机场场面交通管制发展的必然趋势。
1 简述机场场面设置监视雷达的背景
随着全球航空运输行业的快速发展，航空公司的规模也不断扩大，致使机场内部不同飞机起降的次数日益增多怎样在有限的空间、变化莫测的空气条件下管理好飞机和不断增多的地服车辆，成为各国机场迫在眉睫的问题。首先，在那些规模庞大环境复杂的机场，在各种天气状况下，会同时设有2～4条跑道为来自各地的客机起降准备。在实际操作时，不可避免会有飞机穿越跑道、出现滑行航道的状况，从而导致机场场面出现拥挤或整个运作系统延误。其次，那些恶劣天气较多的地区，气象条件不佳的机场会致使目视指挥管理工作比较困难，此时战坪上的飞机和车辆会有所限制，对航空港的实际运营带来瓶颈。设计场面监视雷达就能够有效解决上述问题。机场场面监视雷达是空中交通管理的重要组成部分，该系统可以实时探测、精确检测出机场场面飞机和机动车辆的移动情况。所以，在机场设计合理的监视雷达设备，可以帮助管制员在不同状况下掌握机场场面的交通状况，有效改善机场场面的管理效果和安全性，有助于提升地面运行的效率。机场场面监视雷达的工作原理与一次雷达相同，都是采用雷达发射的，脉冲信号，根据接收脉冲信号的反射信号获取反射物体的距离和准确位置。两者不同之处在于一次雷达用来监视高空对象，其设置的仰角为正值，场面监视雷达主要监视地面交通状况，设置的天线仰角是负值。民航机场选择的场面监视雷达必须拥有高分辨率、高清晰度、高补偿率的特征。由此可知，高分辨率的雷达设备与辐射频率有着密切的联系。
2 机场场面监视雷达的类型
早期机场使用的监视雷达都运用ka波段（24 GHz～35GHz），那个时期，这种雷达设备具有较高的分辨率，但因其覆盖范围太小，在恶劣的天气条件下效果更差。所以，国际上多数国家管理部门与雷达生产商开始致力于雷达低频性能的研究。现阶段，世界范围内使用较为广泛的场面监视雷达主要有Ku波段和x波段两种形式。x波段雷电设备运用开槽的波导天线，实际工作时处于单频率状况，设置的频率为10GHz。Ku波段雷达设备实际工作时处于频率分集状态，运用的反射天线和专用电子设备工作，工作的频率约为16GHz。根据雷达天线仰角波瓣图可知，x波段开槽天线的主要特性为15°仰角波瓣图。Ku波段反射器的天线当做监测雷达使用时是3°的仰角波瓣图。从理论角度来说，运用锐仰角的波瓣图能够降低雨对雷达探测效果的影响。为了有效抑制雨点反射，使用圆极化方式必不可少。Ku波段运用圆极化方式，x波段运用线性极化方式，所以这种设置无法对雨点反射起到抑制效果。由方位波瓣图可知，高分辨率雷达规定必须设计较窄的脉冲宽度（40ns）和方位天线波瓣（0.35°）。Ku波段的雷达系统，多运用半径为4m的反射器天线获取所有的性能。x波段雷达虽然应用领域比较广，但因其波段分布比较广泛这在一定程度增大干扰的风险，主要表现在靠近海岸的机场。
3 机场场面监视雷达的设计方案
3.1 监视雷达的作用
从国际民航组织的相关规定可知，机场场面设置监视雷达可以对机场活动区域进行检测，同时也可以监视非活动区域，可以快速精确得出机场场面飞机和车辆运动清理。设置监视雷达可以帮助管制人员及时清楚的掌握场面车辆和飞机的静止和运动状况，可以判断飞行跑道是否出现占用，必要时也能为飞行器、救援车辆等提供紧急情况的导航信息。
3.2 基本组成
机场场面监视雷达系统是由室外和室内两个单元组成。室外单元主要有：天线、体现转台、馈线室外部分；室内单元主要划分为：收发机柜、配电箱、综合机柜、馈线室内部分等。除去天馈和伺服系统之外，其他系统都使用双套热备份。
3.3 建设要点
运用频率分集、频率捷变提升目标在杂波环境下的检测概率和精度；运用圆极化有效改善雨杂波状态下的检测性能；运用宽带线性调频信号通过脉冲达到高距离向分辨力。使用非色散水平窄波束实现方位的高分辨率。同时，场面监视雷达的实际探测效果与雷达天线的高度有很大关系，相关经验表明，天线的架设高度最合理的范围是30～60米。过高或太低都会带来不良影响。为了提升雷达的分辨率，场面监视雷达天线的最远区域不能太大。雷达的分辨率由径向分辨率和角分辨率组成。径向分辨率主要与雷达设置的发射脉冲宽度有关，对角分辨率则受到信号波长及目标距离的影响，对角分辨率与波长成正比，与距离成反比例。通常状况下，x波段的监视雷达在-3dB部位的天线波瓣会为2000米处的目标提供12.6m的精度。由此可知，场面监视雷达对重要监测区域的距离不要果园，一般不能超过1500m，从而保障最少达到15m的角精度。
3.4 设计方案
