摘要：定位及导航在现代社会已经非常普及，在日常生活中，人们往往只需拿出手机，输入目的地，就可以通过百度地图，高德地图等第三方软件轻松实现定位及导航。但是在机场飞行区，无论是百度地图还是高德地图，都无法将驾驶员导航到正确的位置。飞行区车辆的现代化管理，是离不开车辆定位和导航技术的。无论是无动力设备，还是牵引车，引导车，清扫车各种保障车辆的管理，定位和导航都能极大的提升飞行区运行的安全性和效率，本文意在讨论现在飞行区车辆定位及导航的应用情况和可扩展实现的应用方向。

　　关键字：机场，飞行区，定位，导航

　　第 一 章 现状分析

　　欧美国家机场对于车辆的定位管理一般使用的场面监视雷达，广播式自动监视系统和多点定位技术。中国机场对于车辆的管理主要使用基于全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）和北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）的高精度定位实现车辆安全监、定位、控制和管理、的综合信息处理系统。

　　1.1. 达拉斯机场

　　达拉斯机场使用场面监视雷达来监控整个飞行区内的车辆及航空器的运行，同时辅以防入侵警示系统，通过警示系统对车辆驾驶员的告警，防止车辆误入跑道和滑行道区域，通过航空器与车辆的实时数据，可以有效防止车辆在穿越或进入跑道和滑行道时，避免与航空器发生抢道及碰撞。

　　1.2. 首都机场

　　首都机场采用的是基于全球定位系统差分定位技术开发的导航系统。为实现精确导航功能，首都机场对飞行区内地理信息进行了全面探勘和测绘，绘制高精度飞行区电子地图。基于以上工作，该系统中设置停止点108个、机位号392个、兴趣点634个，均可为使用者进行导航，同时根据车辆精准定位和精确的电子地图，对部分区域，如穿越滑行道的服务车道区域，设置了停止告警服务，以提升驾驶员的安全意识。

　　1.3. 浦东机场

　　浦东机场建立了一套地理信息系统（ Geographic Information System，简称GIS），此系统在数据信息的收集上，除了对服务车道，滑行道，跑道等道路信息进行收集外，还加入了道面信息数据，目视助航灯具数据等多种管理数据。飞行区车辆管理作为一个模块，可以定位及追踪车辆行驶路径等信息，同时在进入敏感区域时，也会对驾驶员进行告警，以提示驾驶员风险。其具有特点的功能在于，在应急救援期间，专用的应急救援车，能灵活的驾驶至事发现场，并将现场情况以实时画面传输至应急救援指挥车中，为应急救援提供准确，快捷的信息。

　　1.4. 江北机场

　　江北机场采用的是车载调度系统，利用地面管制调度与车辆之间的通讯来解决机场地面服务部门的车辆调度和管理问题，通过相互发送短消息，避免地面管理人员与车辆之间的频繁通话，防止出现通话错误。同时利用车载系统的GPS定位功能，使地面管制部门可以监控每一辆车的位置、行驶速度，防止其进入禁入区和车辆的超速，降低车辆与飞机在地面相撞的概率。

　　根据上述调研，国外机场采用场面监视雷达并辅以一定安全系统为主流的模式，国内机场主要以基于全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）和北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）对车辆进行定位，通过系统实现诸如定位，敏感区域告警，实时监视画面传输，目的地导航等差异化功能。

　　第 二 章 系统功能研讨

　　鉴于国内大多数机场现有的车辆定位及管理均使用的基于卫星的差分定位技术，本文将以此为机场车辆管理系统构建基础，而不以场间监视雷达为基础构建模式。

　　2.1   卫星导航系统

　　美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国BDS为世界上四大全球卫星导航系统。其中使用用户最多的为美国的GPS系统，中国的BDS系统相较于GPS略有不同，包括：

　　BDS空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，GPS是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°；卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信。

　　BDS覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°~140°，北纬5°~55°。GPS：覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星

　　BDS目前三维定位精度约25m，授时精度约100ns，在我国境内部分主要地区可达到10m。GPS 三维定位精度 P 码目前己由 16m 提高到 6m，C/A 码目前己由 25-100m 提高到 12m，授时精度目前约20ns；经实现单机导航精度约为10米，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级。但民用领域开放的精度约为10米。

　　根据上述对比，中国BDS与美国的GPS在中国区域民用领域的定位精度上没有差异，鉴于机场为重大民生场所，建议卫星导航系统的选用上优先使用中国的BDS系统。

　　2.2   差分定位技术

　　卫星导航系统的精度约10米，对于跑道、滑行道与其相连接的服务车道处，需要更为精准的定位，这个时候需要使用差分定位技术。卫星导航的定位误差来源大体以下几个方面：大气延时误差、观测噪声、星历误差等等，这些误差在通常情况下是无法完全消除的，这就导致普通的定位精度只能达到米级。如果有办法将这些误差消除，那就有希望将定位精度提升至厘米级甚至毫米级。差分技术就是用来消除这些误差的。信号从卫星到达一台接收机天线所受到的大气延时与另外一台几乎是一样的，通过两台距离并不是很远的接收机，将两台接收机的距离测量值相减，就能将大气延时误差、星历误差基本消除，以提高定位精度。

　　2.3   地理信息系统（GIS）数据分层

　　飞行区车辆行驶的管理与飞行区外车辆管理有显著的差别，最关键的因素是不同功能的车辆可行驶的区域是完全不同的。摆渡车，食品车和加油车，只需要行驶在服务车道上，并可以短暂进入非运行区域的机位进行服务。引导车却需要进入到没有任何服务车道标志的滑行道上对航空器进行引导。拖车甚至需要在滑行道上拖拽飞机从一个机坪到另一个机坪。为了应对不同类型的车辆的导航需求，需要对GIS数据进行分层，分层不仅仅是将服务车道，跑道，滑行道进行有效的区分，同时还要确认其拓扑关系，如下，包括16R-34L跑道，E、F滑行道（滑行道的每一个道口需要分段标示），L22机坪滑行通道，160-177近机位，581-590远机位等。只要地理信息进行足够细致的分层，才能实现完整的飞行区车辆导航。

　　2.4信息的可视化

　　机场针对不同种类的车辆制定了严格的行驶方案，但是机场关闭区域却是复杂多变的，驾驶员目视驾驶也易于受外界影响，健康状况、天气变化和夜间跑滑区域灯光照明不足都会给驾驶带来风险。为了提高运行效率和确保安全，在保持机场容量的情况下，可视化的导航信息是一个有效的解决手段，通过可视化的信息，驾驶员可以第一时间区分可行驶区域和不可驶入区域的区别，并在应停车等待和通报的区域得到信息提示，更为重要的是在长达4000米，多达20个道口的滑行道上第一时间确认自己的方位。

　　2.5大数据应用

　　通过飞行区车辆管理系统可采集每日不同车辆的位置、速度、轨迹等数据，通过对这些数据与车辆碰撞或超界等安全事故信息的对比，可对飞行区车辆运行的状态特征进行识别，判定其为安全还是不安全，对可能的碰撞做好预防。依靠数据结果匹配的建模，进行综合分析，可形成飞行区车辆运行管理决策库。

　　第 三 章 结语

　　从调研的情况看，国内实现飞行区车辆定位、导航和系统管理的机场还为数不多，飞行区车辆的管理与一般性车辆管理有很多共同点，但是也有其极其特殊的地方，从安全性和效率出发，为响应民航局《四型机场建设导则》要求，解决飞行区车辆数量大、种类多，碰撞冲突风险高、运营安全隐患多、管理困难等问题，建立一套可视化，可预警，可导航，可分析的飞行区车辆管理系统值得探究。（作者：卢奕）

　　参考文献

　　宋海瑞．GIS 技术在机场建设和运营中的设计应用［J］．智能建筑与城市信息，2015

　　张立斌．机场空间信息服务平台研究与应用［J］．信息技术，2014

　　李涛．地理信息系统在机场领域的应用研究［J］．软件，2014