机场场面管理系统功能研究

作者：王青 殷江疆

来源：《科学与信息化》2016年第16期

        摘 要 机场场面管理系统（ASMS）将飞机的位置叠加在高精度的机场地图上，为飞行机组提供在机场场面上飞机的直观显示。ASMS包括了地图功能和滑行功能，需要调用满足ARINC 816的高精度机场地图数据库。ASMS结合飞行管理系统（FMS）提供门到门的导引。滑行轨迹定义、建立和导引将是FMS飞行计划功能的延伸。

        关键词 机场场面管理系统；机场场面导引；机场移动地图

        1 引言

        在大型机场的场面运行是一项复杂活动，需要飞行员、空中交通管制、停机坪管制、机场车辆驾驶员、建筑/维护人员、意外处理/安保人员、民用和货运航空公司运行人员、通用和商务航空运行人员等各方面的协同工作，以确保在机场进行安全有效地滑跑运行。传统上飞行员在机场表面是通过人工标志、符号和灯光等视觉辅助物来进行导航，并且使用纸质的机场航图。随着交通容量增加，机场表面变得越来越拥挤，即使在天气好的情况下，也对机场表面的操作提出更高的要求。

        2 机场场面管理系统概述

        机场场面管理系统（ASMS）将飞机的位置叠加在高精度的机场地图上，为飞行机组提供在机场场面上飞机的直观显示。ASMS结合FMS确保滑行道在ASMS中划线区分于跑道和门，为机组提供靠门和离门引导到计划跑道的导引。转弯引导系统将在PFD上显示。场面引导还将包含ADS-B 和TIS-B的围绕飞机以及运输车的追踪。全态势感知和碰撞规避功能将被完成。在往返于机场和廊桥的过程飞机前轮将被自动控制。

        滑行轨迹定义、建立和引导将是FMS飞行计划功能的延伸。滑行引导功能继承了水平引导算法，使得滑行路径规划与航迹规划相似。滑行指示通过数据链从地面控制端发送给FMS实现飞行计划的延伸。

        ASMS包含以下功能：

        （1）机场移动地图功能；

        （2）滑行路径导引功能；

        （3）区域显示功能；

        （4）交通显示功能；

        （5）滑行监视功能；

        （6）地面预测功能。

        3 机场场面管理系统功能研究

        机场移动地图功能显示所有用于机场导航的必要信息，如滑行道、跑道、停泊区、终端建筑、除冰区域等，能够显示机场信息和机场名，并能通过机组选择显示机场地图而自动更新缩放等级，允许机组搜索任何机场并将地图重新居中。ASMS包含人机交互式接口，用于在机场地图上设置标注，允许将地图上的某一点或禁止区域以高亮形式显示。飞行机组能够通过使用标注功能确认地图目标。标注功能可以通过在地图上点击设置或取消设置。

        滑行路径导引功能能够根据地面障碍手动建立一条滑行路径，并将其显示在机场移动地图上。通过飞行员输入，手动滑行路径能够分离机场滑行障碍物。该功能通过移动地图上的滑行路径显示的飞机位置，给机组提供实时的告警。交互式接口允许飞行机组直接在机场地图修改滑行路径。计算滑行路径的算法满足操作和嵌入系统，并在一定时间内提供最优路线。图1为滑行路径功能示意图。

        显示区域功能在机场地图显示关闭或不符合飞机型号的机场场面（跑道、滑行道、停机坪），具备连接至数字化航行通告的能力。

        交通显示功能根据显示模式和范围监测交通状况、交通特性（地面/飞行、位置精度）、状态和自身位置给飞行机组提供清晰明确的地面交通状况。

        滑行监视功能由导航检查、滑行路径连续性检查、滑行导引一致性监控三部分内容组成。

        导航检查：监控机场飞机动态，并在进入机场非授权区域前提前几秒提示机组。监控的非授权区域为关闭区域（滑行道、跑道、建筑物区域）或与飞机型号不符合的区域。非授权区域在机场数据库中定义，且根据临时特性更新。

        滑行路径连续性检查：检查滑行路径并提示机组在滑行路径有非授权区域，该功能具备连至数字化航行通告的能力。

        滑行导引一致性监控：当系统推荐了一条滑行路径时，滑行导引一致性监控飞机在机场的运动，并在飞机远离滑行路径时提示机组。

        地面预测功能可以预测滑行时间和滑行操作的燃油消耗量，能够帮助机组最优化推迟起飞时间，并给出精确估计到达登机门时间和转弯时间。同时，该功能能够帮助机组评估备用滑行路径的时间和燃油。