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机场场面监视和航班保障系统在民航领域的应用与前景

目前,我国大多数机场场面的监控系统和车辆监控系统均是分开布设的,这在整体保障联动上的效果差强人意。如果将两个系统进行深度融合,并与整体保障系统进行数据交互后,机场的运行效率将大大提升。近日,中国民航科学技术研究院航空安全新技术研究所(以下称“航行所”)高级软件工程师杨杰博士在2017年航空安全新技术机场应用专题研讨会上表述了上述观点。为此,航行所特别开发了“机场场面监视和航班保障系统”。

会议期间,杨杰就机场场面监视和航班保障系统在民航领域的应用情况及前景做了深入的介绍。目前,该系统已经在广州白云机场、深圳机场投以应用,马上还将应用于内蒙古呼和浩特白塔机场。

对于机场场面车辆驾驶员及其他保障工作人员来讲,他们对场面监视系统非常排斥和抗拒,因为一旦上了这套系统,他们就成为了被监视的对象之一,所以场面监视系统往往在实施过程中,被破坏的概率非常大。

为解决这一棘手问题,航行所从驾驶员及管理人员角度出发,参考互联网+解决方案,通过地理信息技术,利用一张高精度地图的管理模式及数字化的导航辅助手段,实现了驾驶员离不开这套系统的目的,充分地解决了场面工作人员对监视系统的排斥。

也就是说,在使用过程中,这套系统成为驾驶员的助手和第二个大脑,时刻帮助和提醒驾驶人员高效地完成工作,降低工作压力。

同时,对于机场场面监管人员来说,系统自动完成对问题车辆驾驶员的告警和提示,减轻了监管人员的工作压力。

多重技术融合,用机器代替人

“机场场面监视和航班保障系统”融合应用了地理信息、北斗差分定位、惯导定位、雷达/ADS-B与移动通讯五项技术。

其中,北斗定位的差分技术为机场的场面监视要求提供了更高的技术保障。而比差分定位技术更重要的是航科院的机场惯导定位技术。因为差分定位的卫星信号易受干扰,信号经常会受到遮蔽导致定位信息出现严重误差,但是惯导定位技术会使轨迹的连续性更加完美。雷达和ADS-B技术主要在于对地面活动的目标进行监控,包括车辆、人员和飞机。ADS-B的跟进速度非常快,不亚于雷达。

而在通信方面,目前各机场使用的移动网络不同,有专网、中国移动或中国联通的4G网络,均可以传输大量的数据,包括视频数据。在目前已经实施的机场来看,对于没有条件建设专网的机场,可以选择4G通信网络,实现监控人员和驾驶员之间双向视频通讯,车辆位置和工作信息回传、实时推送行驶路线与目的地、电子围栏等。

众所周知,机场场面保障工作十分纷繁重复,特别是在分配和调度任务的时候,后台不了解一线的保障情况,分配任务时难免存在误差,而“机场场面监视和航班保障系统”的分配和调度工作均通过机器来完成,避免了人为因素对效率和安全的影响,更加适合机场场面保障需求,同时,也能保证任务分配更加公平合理,也就是说利用机器来代替人工实现高效、智能的管理。在这种纷繁重复的工作上,机器往往做的比人更加好,机器工作不受人为因素的影响,只有出现异常情况时,才需要人工干预与进行决策,这才是人的价值所在。

系统实现场面大数据有效应用

该系统使用的数据包括实时数据和地图数据,其中,实时数据包括:空管雷达、航班动态、ADS-B数据、北斗差分数据、手持终端回传数据;地图数据包括:高精度机场图、离线城市地图、高清卫星影像、航路和航线图、进离场程序图。

高精度地图

互联网中的一些地图软件具有一定的偏差,航行所研发的高精度地图软件可导入机场平面图进行矢量化处理,做到高精度的校准。同时,系统还可导入城市地图、影像地图,以及航空航线图、进离场程序图等等。

左侧是高精度地图在系统中应用的展示。系统利用飞机的ADS-B数据,加上高精度地图,实现直观的、可视化的展示。以白云机场的应用为例,引导线会动态地绘制出飞机在不同的路点,系统会对驾驶员进行提示,当到达停机位以后,系统会自动接受下一个任务,不需要人工进行干预。     

高精度惯导差分定位

从上图中可以看出,同样是高精度的差分定位,有没有惯性导航效果是不一样的(黄线为有惯导的导航信号,而绿线则是无惯导的导航信号)。惯性导航可以使机场的导航轨迹保持很好的效果。

解决方案

该系统的解决方案分为两个部分——场面监视平台和航班保障协同平台。

场面监视平台画面截屏

场面监视平台主要实现对飞行区/终端区内航空器、车辆的精确监控。使机坪运行管理人员能够及时了解机场内飞机、车辆的实时位置和行驶状况,对车辆的超速、越界、侵入等错误行为自动告警,并能通过数字化的语音、指令和矢量地图等多种方式与驾驶员进行高效沟通,提高场面运行安全和效率。

以往一个驾驶员可能需要同时使用两个IPAD,在录入数据和车辆监控系统间不停地切换查看提示,这在投资上也是一种浪费。而航行所的场面监视平台和航班保障协同平台可以同时显示在一个终端上。

航行所在白云机场已经布设的一套场面监控与调度系统中,用不同颜色区分各种保障车辆,同时显示驾驶员的姓名及其引导的航班号,包括航班的运行情况,一目了然。

航班保障协同平台

航班保障协同平台基于场面监视平台之上,主要实现航班动态信息共享、保障任务数字化下达、各保障时间节点自动录入、保障任务执行情况自动统计、保障车辆和人员智能排班与智能调度,提高机场航班保障效率和服务质量。

当然,上述两个平台也可以分开运用。

智能移动终端

该套系统使用的智能移动终端在任务保障与协同方面为一线工作人员提供了强有力的保障。

由于机场的无线环境较差,存在一定盲区。这种情况下,该套系统的后台可使车辆的告警提示做到离线实时分析,及时向终端推送和反馈信息,并显示飞机和其它车辆的位置,自动关联停机位,使盲区恢复机制更加完善。

系统实际解决的问题与未来的研发方向

移动终端——飞机监视可视化、导航与任务自动化下达

使驾驶员可以第一时间掌控飞机实时位置,从而促使驾驶员更主动地参与保障活动。通过与保障任务关联的指引提示,减轻驾驶员工作压力,提高安全和效率。同时,系统可以对航班动态及空间位置进行自动分析,进行自动派发任务,减轻调度人员的工作量。

GIS+LBS作业数据采集。以地理信息技术平台为基础,航科院该套系统可通过移动终端自动采集作业数据,所有的数据自动录入到后台中,减轻一线工作人员的工作量。

场面活动规则引擎。机场场面运行规则比较复杂,不同的天气条件下有不同的运营规则,不同的运营区域不同的运行规则,因此航科院今后在布设这套系统时,会将场面运行规则单独做一个引擎,通过系统后台设置的规则来指导地面人员的工作,将人们从复杂的工作当中解脱出来。

 数据可视化分析。航科院利用数据可视化分析技术及地理信息技术,将各机场场面运行的历史数据利用起来,展现出新的价值,辅助机场管理层做决策,为机场的管理手段及管理水平带来提升。

 无动力设备监控。参考共享单车概念,航科院目前正在研究无动力设备监控,可以更精细化的管理无动力设备,将车辆和无动力设备关联起来,进行集成化管理。

 VR虚拟现实。VR技术在机场的应用将是未来的大趋势,航科院也在进行这方面的研究工作。通过对整个机场进行三维建模,展现真实场景,帮助人们身临其境地参与其中。也可在虚拟环境中实现诸如驾驶员培训、驾驶员考试等问题。

来源:机场安全  微信订阅号

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