1D413000 民航机场空管工程.docx

1、1D413000 民航机场空管工程1D413000 民航机场空管工程（备注空管：导航、监视、气象)1D413010 民航机场航空通信导航及监视系统1D413011 导航系统导航系统包括全向信标、测距仪、仪表着陆系统、全球卫星导航系统。一、全向信标(vor)全向信标VOR (very high frequency ommi-directional range)是一种相位式近程甚高频导航系统。它由地面的电台向空中的飞机提供方位信息，以便航路上的飞机可以确定相对于地面电台的方位。这个方位以磁北（用n来表示）为基准，它通过直接读出电台的磁方位角来确定飞机所在位置，或者在空中给飞机提供一条“空中道路”，

2、以引导飞机沿着预定航道飞行。在民航运输机上，还可以预先把沿航线的各个vor台的地理位置（经度、纬度）、发射频率、应飞行的航道等逐个输入计算机（飞行管理系统和自动飞行系统），在计算机的控制下，飞机就可以按输入的数据自动地到达目的地。全向信标vor在空中导航中有以下几个具体用途：(1)利用机场附近的vor台可以实现归航和出航；(2)利用两个已知位置的vor台可以实现直线位置线定位；(3)航路上的vor台可以用作为航路检查点，实行交通管制；(4) tvor (terminal vor终端全向信标)放置在跑道的轴线延长线上，利用与轴线一致的方位射线进行着陆引导。(备注:和航向台差不多，但比航向台远点)

3、全向信标具有以下几个特点：(1)因为工作频率较高（在超短波波段），所以受静电干扰小，指示比较稳定；(2)提供地面电台磁方位角，准确性较高；(3)所提供航道信号只能在水平面到仰角45o的垂直范围内，在电台上空有一个盲区不能提供方位信号，作用距离限制在视线距离内，随飞机高度而增加；(4)电台位置的场地要求较高，如果电台位置选在山区或附近有较大建筑物的地点，由于电波的反射，将导致较大的方位误差。vor设置于机场、机场进出点和航路（航线）上的某一地点。设置于机场终端时，通常设置在跑道的一侧，也可以设置在跑道一端外的跑道中心线延长线上，应符合机场净空要求。设置在航路时，应设置在航路中心线上，通常设置在航

4、路的转弯点或机场进出点。二、测距仪（DME）测距仪DME(distance measuring equipment)是国际民航组织规定的近程导航设备，它提供航空器相对于地面测距仪台的斜距。测距仪一般与民用航空甚高频全向信标和仪表着陆系统配合使用。当测距仪与甚高频全向信标配合使用时，它们共同组成距离方位极坐标定位系统，直接为飞机定位；当测距仪与仪表着陆系统配合使用时，测距仪可以替代指点信标，以提供飞机进近和着陆的距离信息。测距仪与甚高频全向信标台合装设置于机场，机场进出点和航路（航线）上的某一地点，测距仪与仪表着陆系统合装时，通常设置在下滑信标台，也可设置在航向信标台。测距仪设置于机场终端时，应

5、符合机场净空要求。三、仪表着陆系统(ILS)仪表着陆系统 (instrument landing system)，是目前应用最为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。它的作用是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下降高度，最终实现安全着陆。备注：仪表着陆系统的英文全称是Instrument Landing System，简称ILS。由机载航向、下滑、指点信标接收机和地面航向、下滑、指点信标发射机组成，它为飞机提供航向道、下滑道和距跑道着陆端的距离信息，用于复杂气象条件下

6、，按仪表指示引导飞机进场着陆。1功能ILS能在气象条件恶劣和能见度差的条件下为飞行员提供引导信息，保证飞机安全进近和着陆。为了着陆飞机的安全，目视着陆的水平能见度必须大于4.8km，云底高不小于300m，在很大的一部分机场的气象条件不能满足这一要求。这时，着陆的飞机必须依靠ils提供的引导进行着陆。国际民航组织根据在不同气象条件下的着陆能力，规定了三类着陆标准，即i类、类、类仪表着陆标准，使用跑道视程(RVR)和决断高度(DH)两个量表示。决断高度(dh)是指飞行员对飞机着陆或复飞作出判断的最低高度。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。跑道视程(rvr)是指在跑道中

7、线上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。仪表着陆系统运行标准定义如下：(一定要背，此表有误)2仪表着陆系统的组成仪表着陆系统包括方向引导和距离参考系统。方向引导系统包括航向信标(localizer，loc/llz)、下滑信标(glide slope，gs或glide path，gp)。航向信标台位于跑道进近方向的远端，波束为角度很小的扇形，提供飞机相对于跑道的航向道（水平位置）指引；下滑台位于跑道入口端一侧，通过仰角为3o左右的波束，提供飞机相对跑道入口的下滑道（垂直位置）指引。距离参考系统包括指点信标(marker beacon)。距离跑道从远到近分别为外指点标(o

8、m)、中指点标(mm)和内指点标(im)，提供飞机相对跑道入口的粗略的距离信息，通常表示飞机在依次飞过这些信标台时，分别到达最终进近定位点(faf)、i类运行的决断高度、类运行的决断高度。测距仪(dme)会和仪表着陆系统同时安装，使得飞机能够得到更精确的距离信息，或者在某些场合替代指点标的作用。应用dme进行的ils进近称为ils-dme进近。方向引导系统和距离参考系统又由地面发射设备和机载设备所组成。地面台站在机场的配置情况如图1d413011-1所示，内指点信标仅在类和类着陆标准的机场安装。(备注：要记住距离，自己会画，中指、外指在机场围界外面)航向信标天线产生的辐射场，在通过跑道中心延长

9、线的垂直平面内，形成航向面或叫航向道，如图id413011-2所示，用来提供飞机偏离航向道的横向引导信号。机载接收机收到航向信标发射信号后，经处理输出飞机相对于航向道的偏离信号，加到驾驶舱仪表板上的水平姿态指示器的航向指针。下滑信标台天线产生的辐射场形成下滑面，下滑面和跑道水平平面的夹角，根据机场的净空条件，可在2040之间选择。下滑信标用来产生飞机偏离下滑面的垂直引导信号，机载下滑接收机收到下滑信标台的发射信号，经处理后输出相对于下滑面的偏离信号，加到驾驶舱仪表板上的水平姿指示器。航向面和下滑面的交线定义为下滑道。飞机沿这条交线着陆，就对准了跑道中心线和规定的下滑角，在距离跑道入口约300m

10、处着地。（重要）指点信标台为2个或3个，装在顺着着陆方向的跑道中心延长线的规定距离上，分别叫内、中、外指点信标，每个指点信标台发射垂直向上的扇形波束。四、全球卫星导航系统（GNSS）备注：无方向性信标(NDB)GNSS (global navigation satellite system)是星基无线电卫星导航系统，在全世界范围内可以同时为陆、海、空用户提供连续、精确的三维位置、速度和时间信息。由于它具有连续的全球覆盖能力，使飞机可以在可遵循的条件下实现从一个地方到另一个地方的直线飞行，摆脱台对台飞行，明显降低航行时间和油耗。在gnss接收机中包含数据处理系统，可将飞机位置、高度、速度信息实时

11、发送到空中交通管制中心及相关部门实现全程自动监视，也为空中交通管制中心提供防撞预警。gnss导航系统具有陆基导航系统无法比拟的优越性和安全性。1D413012 监视系统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的反射回波以及回波的特性，从而获取目标信息的探测装置。根据雷达发射信号与回波之间的延时，可测得目标的距离；根据对目标距离的连续测量，可获得目标相对雷达的速度；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。应用于空中交通管理方面的雷达主要有一次监视雷达(PSR)和二次监视雷达(SSR)。雷达发射电波后靠接收目

12、标反射回波，由此得出目标的距离和方位信息的称为一次雷达。如果回波是来自目标上的发射机转发的辐射电波则称为二次雷达。一次雷达按管理区的使用，划分为：航路（道）监视雷达、机场监视雷达和精密进近雷达。一次雷达的优点是：可以在雷达荧光屏显示器上用光点提供飞机的方位和距离；缺点是：不能识别飞机的代码和高度，且反射回波较弱，易受固定目标的干扰。为了克服一次雷达的不足，发展了二次雷达。1一次监视雷达一次监视雷达可分为地面雷达和机载雷达两大类。地面雷达主要用于空中交通管制系统中，如监视航道飞行或终端管制区飞行的一次监视雷达，用于引导飞机起飞与着陆的精密进近雷达，用于监视机场地面的场面监视雷达和探测管制空域内气

13、象条件的地面气象雷达等。机载雷达主要用于机上探测，如机载气象雷达以及用于指示飞机高度的测高雷达和导航用的多普勒导航雷达等。作用距离108-144KM，高度覆盖在7500m.类型适用条件特点航路（道）监视雷达用于监视管制航道上的飞行目标为在广阔管制空域内以较少代价来得到足够的雷达覆盖；足够的距离覆盖和高度覆盖。机场监视雷达(asr)又称终端监视雷达监视终端管制区域内的飞行目标，并在平面显示器上标出它们的距离和方位按照监视空域内的流量状态，合理安排起飞顺序以缩短起飞间隔。机场监视雷达的另一个重要任务是及时提供终端管制空域内的有关气象数据。管制空域的范围有限，作用距离在108144km，高度覆盖在7

14、500m左右已能满足使用要求。精密进近雷达精密进近雷达是一种三坐标雷达，同时提供着陆飞机的方位、仰角和距离。主要用于交通流量小，机动性要求高和气象条件较恶劣的场合，如小型军用或民用机场，也可在一般机场作为备用设备使用。机场地面探测装置能提供机场上地面目标（如飞机、牵引车、加油车等）的平面位置图。2二次监视雷达二次监视雷达(SSR)由地面二次雷达（询问器）与机载应答机配合，采用问答方式工作，对管制空域的有源反射目标监测，二次雷达是相对一次雷达而言的。询问器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，把装有应答机的飞机代码、高度、方位和距离显示在显

15、示器上。3S模式二次监视雷达传统的A/C模式二次监视雷达在询问时，像在其询问波瓣内所有的飞机发射相同的询问格式，当飞机处于两个相邻雷达站作用范围重叠的区域时会产生同步串扰；同时，传统的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，易受到混扰和串扰的影响，对日交通流量在1000架次以上的机场，其监视能力已接近极限。s模式是近年发展起来的一种新的空中交通监视技术，相对传统模式的二次监视雷达，采用了选址询问，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

16、式下雷达输出的信息丰富很多。s模式中的s (selective的首字母)是选择的意思，即在其询问时不像以往的二次雷达询问一样，向在其询问波瓣内所有的飞机发射相同的询问格式，而是根据每架飞机地址的不同，去点名（有选择性的）询问，每架飞机的地址是唯一的。s模式二次监视雷达通过增加多种询问模式，可以很好地兼容加装常规模式应答机的飞机和加装s模式应答机的飞机。s模式二次雷达和机载应答机采用24位二进制数表示飞机代码，解决了飞机代码资源短缺的问题。同时，由于s模式采用数据链通信，可交换的信息更丰富。S模式下雷达输出的数据信息包括高度信息、识别码、飞机识别信息（航班号）、飞机24位地址信息、信号强度信息、

17、方位信息及时标信息等，便于空中指挥人员了解飞机更详细的状况。二、自动相关监视目前使用的自动相关监视(ADS)技术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，利用卫星实施监视所提出的解决方案。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。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，对于高密度飞行区域的空中交通服务有着广泛的应用前景。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

18、、四维位置信息、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。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各种与atn网络兼容的数据链网络以及与之相连的各种地面atn网络和专用网络。地面atc部门的飞行数据处理系统可以将飞机的位置点图形化的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。ads功能如下：(1)通过对雷达覆盖区以外的飞机提供ads监视手段来加强飞机安全；(2)及时检测到航路点引入差错和atc(空中交通数据

19、管制)环路差错；(3)对当前飞行计划进行符合性监督和偏离检测，及时发现飞机对放行航迹的偏离情况；(4)管制员可以根据发现的问题及时提出修正的措施；(5)结合ads和改进了监视、通信、atc数据处理和显示能力，可以缩减飞行间隔标准；(6)加强了冲突检测和解脱能力；(7)在紧急情况下及时得到飞机精确的位置信息。在民航空中交通管制中，通过对雷达数据和ads数据的融合，在高密度终端区高精度的雷达位置数据和ads附加数据中的地速和垂直速率来提高数据精度。2广播式自动相关监视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，包括航空

20、器识别、四维定位以及其他相关的附加数据。在无雷达覆盖地区提供atc监视、机场场面监视以及未来空一空监视等应用服务。ads-b具备以下技术特征：(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)监视：提供位置和其他用于监视的数据；(4)广播：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。ads-b支持的应用包括改善飞机避撞能力，提供驾驶舱交通信息显示；航路、终端区、精密跑道监控；场面监视，包括跑道、滑行道，防止地面相撞。ads-b提供的更多种类、更加及时的监视信息，ads-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

21、统空管自动化系统是以计算机为核心，实现对雷达、飞行计划、气象等信息的自动化处理系统。通过人机交互界面为管制人员提供对整个管制区内飞行活动的监视、预测和告警信息，从而大大提高了空域的使用效率，增强了空中飞行的安全度，减轻了管制人员的工作负担。空管自动化系统的核心是多雷达航迹融合与飞行计划处理。1多雷达航迹融合由于一部雷达的覆盖范围有限，利用计算机网络技术将多部雷达的信号通过特定的计算办法融合在一起的技术称为多雷达航迹融合技术。2飞行计划处理空管自动化系统中飞行数据的处理通过飞行计划处理系统来实现。主要执行飞行计划处理、航迹计算、飞行计划冲突探测、进程单的管理、电报的管理和处理、应答机代码的管理、

22、移交和协调的处理、空域的管理和简单的流量管理等。飞行计划数据处理的目的是保证空中交通服务单位能够根据批准的计划对航空器提供管制、情报等服务，从而避免操作的盲目性，确保飞机安全飞行。飞行计划数据处理包括飞行计划的自动接收、存储、识别、分析，指出错误并确定航路，估计飞机经过每一个检查点和到达终点机场的时间等。1D413013 民用航空通信方式航空通信是为了保证民用航空飞行通信联络的需要专门建立的通信。凡直接保证民用航空飞行的单位和部门，以及每一架航空器上，都根据飞行的需要设立了各种电台，构成民用航空通信网路。从通信的组织与实施角度来分，民用航空通信可分成航空固定业务和航空移动业务。一、航空固定业务

23、航空固定业务是为保证民用航空飞行的安全、正点、效率和经济运转服务的，在规定的地面固定电台之间进行的通信业务。航空电台有固定电台和因某一任务需要而设置的临时电台。航空电台的工作方式有有线和无线两种。有线是指通信方式采用有线电话、有线电传；无线是指通信方式采用无线电话、无线电报和无线电传。各航空电台之间按照规定的波道、电路和约定的时间进行联络，构成了民用航空的通信网路。航空固定通信业务是通过平面电报、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。航空通信网路有以下三种。1国际民航组织航空固定业务通信网(aftn)2国

24、际航空通信协会通信网(sita)世界范围的、由国际航空通信协会(sita)经营的，供sita成员航空公司内部或航空公司之间传递电报、数据的通信网。sita国际电路在北京设有通信中心，与香港之间有卫星电传电路。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电波道，以及与aftn和sita之间的电路相互连接组成的通信网。地面业务通信网络包括：(1)国内通信电路民航局、地区管理局、地区空管局、空管分局（站）、航空公司；机场、通信导航台站之间，建立传递民用航空各类电报和数据信息的电路。国内通信电路以有线电工作方式为主，无线电方式为辅。(2)管制移交通信电路相邻空

25、中交通管制部门之间（包括中国与相邻的外国管制部门之间）、本地区各管制部门之间建立管制移交和飞行协调的通信电路。管制移交通信电路使用有线电或无线电方式，并配备录音设备。(3)通用航空通信电路执行通用航空飞行机场的电台与作业基地流动电台以及小型流动电台之间，建立传递通用航空各类电报的通信电路，必要时可兼作通用航空地空通信，使用无线电报或无线电话方式工作。(4)飞行院校通信电路飞行院校与所属分校之间、飞行院校与有关地区管理局之间，建立传递训练飞行电报的通信电路。使用有线电或无线电工作方式。此外，场内移动通信是机场范围内的单位、人员和民用航空专用流动车辆之间，建立传递保障飞行以及其他信息的无线电话通信

26、，通常使用集群移动通信系统。机场、机关企事业单位和外部的电话通信，应当采用电信公用线路。目前我国航空固定通信设施中高速自动转报已成为主要的通信方式。该网络能够提供aftn和sita两种格式电报的传输业务，是空管系统及航空公司商务信息传输的主要段。我国民航建成了以民航局、各地区管理局为结点的民航分组交换网，该网络包括分组交换设备和帧中继交换设备。我国民航航空电信网(atn)在主干网采用异步传输模式（atm）网络。二、航空移动业务航空移动业务是航空器电台与地面对空台之间或者航空器电台之间的无线电通信业务。航空器从开车、滑行、起飞、航线飞行，直至着陆、滑行、关车止，都必须与有关的空中交通管制部门保持

27、不间断的无线电通信联络。因此，按照飞行的任务性质、区域、高度、航线远近等分成若干陆空通信波道，如机场区域内的进近、塔台、起飞线、着陆雷达超短波指挥台；航线上的单边带、超短波对空台和专用出国远程、高空、中低空短波对空台等。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。按照通信方式，航空移动通信主要可分为甚高频高频(VHF/HF)语音和数据通信、卫星通信。1VHF/HF语音和数据通信VHF/HF语音和数据通信应用于机场终端区和航路的空中管制。实现VHF/HF语音和数据通信的地面设备主要有：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(v

28、hf)通信系统供飞机与地面台站、飞机与飞机之间进行双向话音和数据通信联络。甚高频传播方式的特点是：由于频率很高，其表面波衰减很快，传播距离很近，以空间波传播方式为主；电波受对流层的影响大；受地形、地物的影响也很大。组网使用方式有两种，一种是空管部门常用的在连续的飞行区域分别设置管制席位，以满足空中交通管制的要求；另一种是通过硬件设备联网。高频(H)通信系统又称短波通信系统。工作于高频频段，高频电波传播主要靠电离层反射，只需要一部电台就可以覆盖几千千米的范围，不受海洋和纬度的限制，设备的投入和使用费用也很低廉。但由于电离层随昼夜和季节的变化，还会受太阳黑子、天气、地形等影响而产生波动，加上高频信

29、道的拥挤和高频传播的衰落现象，都限制了高频话音通信的发展。2卫星通信民航的卫星通信包含用于地地通信的中国民航c波段和ku波段专用卫星通信网，以及地空、空空通信的航空移动卫星业务。(l)c波段卫星通信网(2) ku波段卫星通信网(3)航空移动卫星业务(amss)航空移动卫星业务(amss)系统由通信卫星、飞机地球站、地面地球站和网络协调站四部分组成。1D413014 民航机场航空通信导航及监视系统建设要求一、导航台选址与场地(l)导航台的选址应符合飞行程序设计的要求，并满足导航设备的工作环境、地方规划、投资规模等要求，同时考虑供电、维护、维修及值班人员生活的需要。(2)导航台台址应符合航空无线电

30、导航台（站）电磁环境要求gb 6364-2013及航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范mh/t 4003-1996的相关要求。(3)导航台的选址应考虑土壤的电阻率、当地雷电统计资料，避免选择雷电多发地区及接地电阻难以达到要求的地区。(4)导航台的选址应考虑地质条件，避开断层、滑坡、塌方的位置，避开易燃、易爆的仓库，同时考虑洪水防范及有害气体、粉尘的影响。(5)导航台选址应考虑对维护人员的辐射保护，应符合国家标准的要求。(6)导航台在规划选址阶段，应考虑导航台保护区环境的变化情况，做好保护区的长期保护规划。(7)导航台台址及其场地保护区，应根据民用机场管理条例要求，向地方政府备案。二

31、、导航台的规划与设计(1)导航台的占地面积应考虑场地保护、电磁环境保护及电磁辐射保护等有关标准及规定的要求，既要满足设备正常使用的环境条件，也应满足对人员和环境保护的安全等要求，还应考虑导航设备工作地网和防雷地网敷设范围的需求。建在地震活跃区域的导航台，应符合国家有关抗震设计标准规范要求。(2)场内导航台机房及天线塔等设施建设，应符合民用机场飞行区技术标准mh5001-2013要求。(3)导航台及保护区范围内应建设通畅的排水系统，避免水浸。(4)导航台应配套建设环境绿化工程，绿化应符合场地规范的要求。(5)导航台的机动车通行道路宽度不应小于3.5m，围墙高不低于2.5m。(6)有人值守导航台，机房与生活区可分离建设，但应满足导航设备实时监控及导航台安保的要求。(7)有人值守导航台，可按4人配备生活用房，配置室内活动（图书）室。有条件的导航台可配套建设室外运动场所，配套工作用车及生活用车车库。(8)导航台应根据实际需要，配套建设供配电设施、发电机及其