2.4.5 多点相关定位技术

2.4.5 多点相关定位技术

由于欧洲各国雷达设施覆盖较为完善,且多个国家之间不能实现统一的ADS-B技术标准,因此ADS-B技术在欧洲的推广应用不够迅速。21世纪初,欧洲一体化组织强化了新航行技术的推广和应用,2004年5月,欧洲航空安全组织发布了欧洲实施新航行技术的政策,制定了一个“欧洲民航委员会通过新通信和监视技术应用推进空管一体化”(Co-operative ATS through Surveillance and Communication Applications Deployed in ECAC-CASCADE)的实施计划,该计划极大地推动了多点相关定位(MLAT)技术的发展。

多点相关定位又称多点相关监视,该技术是依靠先进的计算机处理方法,将各MLAT接收站所收到飞机应答信号时间上的细微差别(time difference of arrival,TDOA)计算就可以对该架飞机的空间位置进行精确定位。理论上只需要4个地面接收站就可以通过双曲线定位方式精确测定飞机的三维位置。该技术与传统雷达相比,其定位精度高、数据更新率快、部署和维护成本低,是一种新兴的监视技术。最早被开发应用于军事方面,通过到达时差(time different of arrive,TDOA)的方法精确定位飞机,其中很多飞机是不愿被发现的。

多点相关监视系统需要建立多个地面站,通常地面站设立于机场、终端区或广域以覆盖周边更大、更广的空域范围。MLAT 主要应用在进近和机场场面目标的监视上,在航路上多使用广域多级相关技术(wide area multilateration,WAM)。机场场面监视MLAT的定位原理如图2-72所示。通过地面接收机,可以精确地对机场场面和周围地区的移动或静止的飞机、汽车等进行监视。

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图2-72 机场场面监视MLAT技术原理

与雷达需要高功率发射机发射信号不同,多点相关监视系统地面站只需静静地“聆听”空中传来的无线电信号,其中最典型的信号是飞机对从附近的二次雷达或者多点相关监视系统地面站发出的“询问”信号和“应答”信号。因为每架飞机距离每个地面站的距离存在一定的差异性,所以应答信号到达每个地面站的时间也存在着差异。借助时差定位技术,利用计算机进行处理,飞机所处的位置就能被精确地计算出来。

多点相关监视系统无需其他电子设备,因为该系统能接收来自A/C/S模式应答机、军用敌我识别器(identification-friend-or-foe,IFF)以及ADS-B应答机的信息。此外,尽管管制员屏幕上显示的雷达和多点相关监视系统的“目标”在外观上是相同的,但是由于多点相关监视系统的更新率很高,在屏幕上能立即识别出目标的运动情况。显示多点相关监视系统信息的屏幕每秒钟就能更新一次数据,而雷达4~12 s才能更新一次。

国际上主要的多点定位监视系统的生产商为ERA 公司(原为捷克公司,后被美国收购)、Sensis公司、THALES公司、Rannoch公司和Roke Manor公司,这些生产厂商来自美国、英国、法国、加拿大和捷克。美国ERA 公司将其产品称为MSS(multilateration surveillance system),美国Sensis公司将其产品称为MDS(multilateration detection system),法国THALES公司将其产品称为MLAT(multilateration)。

在MLAT中,飞机和车辆等移动目标主动或被动向外广播无线电信号,通过远端地面站接收到目标发送的广播信号或响应信号而获取多点定位的原始数据;然后由多点定位中心处理系统采用多点定位算法对定位原始数据进行解算;最终得到飞机或车辆的定位信息,从而为冲突预警、冲突解脱和流量预测等应用提供保障。