[发明专利]一种机场跑道安全预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机场跑道安全预警系统及方法。

背景技术

随着全球民航业务的迅速发展，飞行流量不断增长，空中和地面的冲突也日益频繁，尤其地面跑道安全问题日趋严重，跑道侵入和外来物侵入等不安全事件也在逐年增加。跑道安全是整个航空运输系统安全的基础，而跑道侵入是典型的跑道安全问题，它极有可能引起严重的机场安全事故。现有的关于跑道侵入研究如下：

(一)跑道侵入的定义

在美国，FAA将跑道侵入定义为：发生在机场跑道环境内，涉及地面航空器、车辆、人员或物体，对起飞、准备起飞、降落或准备降落的航空器产生碰撞危险或导致失去最低的安全间隔的任何事件。加拿大民航组织采用不同的方法来定义跑道侵入：非预期或者授权的航空器、车辆或人员在未经授权或预期的情况下，进入或试图接近正在使用的跑道的任何危险事件。这两种定义都只是针对激活跑道的跑道侵入，并不包括大量的对非激活跑道的跑道侵入。

为推动国际合作，共同改善跑道侵入风险，2004年11月25日，国际民航组织(ICAO)对跑道侵入RI(Runway Incursion)进行了统一的定义，定义规定：跑道侵入是指在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况，为跑道侵入。其中，跑道、滑行道和位于跑道等待位置和实际跑道之间的部分都属于指定的保护区域。此后，该定义在全球范围内生效。

(二)引起跑道侵入的原因

造成跑道侵入的原因有很多，飞行员、交通管制员、车辆驾驶员和行人都可能引起跑道侵入。FAA对跑道侵入事件进行调查后，将其原因归为三种人为失误：飞行员偏差(PD)、运行失误(OE)和车辆/行人偏差(V/PD)。飞行员偏差(PD)是指飞行员因违反航空规章而造成跑道侵入的行为。例如：飞行员在按规定的航线进入机场时，没有遵守空中交通管制(ATC)关于禁止穿越正在使用中的跑道的指令。运行失误(OE)是由于ATC无法对航空器进行协调有序管理造成的结果。例如：a.两架或多架航空器之间或航空器与障碍物(包括跑道上的车辆、设备和人员)之间低于适用的最小间隔；b.允许航空器在关闭的跑道上着陆或起飞。车辆/行人偏差(V/PD)是指地面车辆和人员未经ATC批准，擅自进入跑道活动区域，干扰航空器运行的行为。

在实际环境中，人为失误只是造成跑道侵入的一部分原因，许多其他因素也对跑道侵入事件负有责任，如：恶劣的气象条件、机场布局的复杂性、基础设施和系统设计不合理、日益增长的空中交通量等。这些因素之间并不是孤立的，跑道侵入事故可能是由一连串事件造成的，是多种因素与人为原因共同作用的结果。

(三)国内外关于跑道防侵入研究

针对日益严重的跑道侵入现象，各研究机构都已投入大量的精力研究和开发防止跑道侵入的技术设备。目前努力的重点主要集中在两个方面：为飞行员提供位置信息的特定设备；及时为空中交通管制员提供跑道侵入告警的报警设备。

在美国，由FAA制定的跑道侵入防止计划致力于通过美国国家空域系统(NAS)来减少跑道侵入的发生。RIRP(Runway Incursion Reduction Program跑道侵入减少计划)系统由飞行导航系统、入侵显示终端等部分组成，可以为飞行员、空中交通管制人员以及地面交通设施等提供实时状态报告。该系统的雏形已经在达拉斯沃斯堡国际机场投入了技术试验和性能测试。RIRP需要一种先进的技术来支持，而现在的局域增强系统LAAS是考虑的首选。

NASA的RIPS(Runway Incursion Prevention System跑道侵入防止系统)是一种先进的驾驶舱显示系统，能够在平视显示器上显示跑道、滑行道及跑道冲突警告等，主要是通过技术手段来提高地面状态实时报告、飞行定位和飞行员预警等方面的能力。它与RIRP的不同之处在于它可以通过HUD(平显技术)和EMM(电子移动地图)实时向飞行员报告当前地面状态。这一功能的实现是通过ADS-B(广播式自动相关监视)、STIS-B(地面交通信息服务广播)、LAAS等预警技术来完成的。

RIRP和RIPS这两种设备的使用都要以花费大量资金对航空器机舱进行改造为代价，这对大多机场来说都有一定的局限性，要将其进行全球范围的推广使用，还需要一个很长的过程。