航科院中宇（北京）新技术发展有限公司董事长、研究员 何运成
一、运行大数据中心
空地协同的意思是必须有空中和地面的大数据支撑才能完成的协同。首先介绍运行大数据中心的概念，我们目前掌握的大数据有全球航班追踪数据、航行资料库、航班动态数据、气象数据、、地形数据和高分卫星影像数据。这些数据不但包含航路航线、情报区、管制区、机场进场程序图等，还包括气象雷达图、卫星云图、台风数据、机场天气、实况及预报。另外还有高分卫星影像图、城市道路图、地形图和200多座机场的高精度场面图。
以上数据为实现航班态势监控提供了丰富的数据基础。航班运行最重要的数据是ADS-B，2013年开始，我们与机场合作部署了ADS-B站，目前部署了100多个地面站，覆盖国内大部分的航线。为了满足全球航班追踪监控的需要，我们与全球最大ADS-B数据供应商Flightaware及Flightradar24合作，和国内银行信息服务商航旅纵横等达成战略合作，成为国内首批具备全球航班追踪监控能力的服务商。2019年，率先在国内引入星基ADS-B数据（全球唯一），将航空器在全球实时追踪间隔缩短至1分钟，具备全球持续追踪能力。
二、航班态势显示与分析平台
这是空地一体化空中的平台，可以做到提前20分钟预测航班落地，误差在1分钟左右。同时通过到达航班的机尾号在系统上查询航班的位置，可以查询前序航班、前前序航班等。我们可以看到红色是气象信息，可以很明确地看到气象对航班的影响。
图1：航班态势显示与分析平台
该系统有六大特点：
第一，空地一体化航班实时监控。
第二，航路流量与空域态势智能评估。
第三，异常航班实时监测告警。如果航班发生7500/7600/7700等异常告警数据，这个飞机是返航、迫降还是不在我们机场降落，都可以做到提前预判。
第四，跑道运行数据多维度分析。跑道运行是机场运控部门核心关注点之一，航班态势监控系统以多元监控数据为依据，对跑道运行数据从多维度进行实时分析，包括实时起降提示，起降间隔、跑道使用状态、运行模式、进出港航班使用跑道预判等。
第五，多源气象影响可视化展现。我们可以达到6分钟实时气象数据更新。
第六，航班到达时刻高精度预测。我们可以将预测航班到达时间精确到1分钟，对航班的态势、位置进行实时跟踪。
基于系统的六个特点，我们可以监视空域与航路流量，分析空域航班活动态势对地面保障影响。更精准地分析航班预达时间和地面滑行时间，还可以分析航路点、定位点、走廊口、程序关键点、扇区的航班流量、空域航线繁忙程度、多机场协同等。这套系统已经在一些大型机场做了部署。深圳机场主要实现航班的实时动态监视，同时对本场进离港航班量、烟雾情况、跑道运行状况、场面及近空运行压力有了基于统计详细把控，为调度指挥、航班保障、极端天气下空域关注提供了可靠依据。
图2：深圳机场集团航路监控系统
首都机场同样关注航迹情况，系统实现航班实时动态监控与异常告警功能，并利用ADSB与航路等数据结合分析，实现航班与航路数据可视化分析。
图3：首都机场集团航迹监控系统
三、机场机坪车辆定位及运行管理系统
这套系统将北斗技术和机场运行深入融合，采用北斗差分技术，结合我们在机场建立的北斗差分站，将北斗定位技术精确到一米以内。系统支持NFC刷卡功能，NFC刷卡功能将人和车进行有效绑定，有利于下一步对人为工作量以及人的管理进行有效管控。此外，我们还有惯性导航，可适应复杂区域定位。机场有多桥洞，遮蔽信号会使我们接收到的信号漂移，加装惯性导航系统后，可以保持定位信号的连续和准确。
这套系统采用自主研发的可视化GIS平台，将车辆、飞机位置实时可视化展示；视图界面灵活、个性化配置；有高精度机场场面图；异常情况实时预警提示；任务节点与调度实时掌握等功能，同时多现实模式可一键切换。
图4：机场机坪车辆定位及运行管理系统
系统中的预警、告警功能针对超速告警、越界告警、人车匹配异常告警、电子围栏告警、路径偏离告警、停车区域异常告警等，同时支持告警轨迹一键回放，告警数据灵活导出、告警规则灵活设置，告警类型按需过滤。一键查询超速，自动定位告警时间段，查询超速轨迹，将超速位置变红显示。
多元数据融合可视化可以将航班动态数据、驻场单位数据等展示出来，实现核心数据的集成。通过协同管控平台，实时向移动终端推送航班动态、场面信息、派工任务，移动终端实时回传位置信息和工单完成情况，提高机场运行效果。移动终端具有语音、文字、图像、视频等数据的交互功能及传送信息群发功能。实现各部门人员实时共享信息，及时下达和执行调度指挥指令，提高现场指挥效率。
机场机坪车辆定位及运行管理系统还能针对运行数据进行分析和统计，用图形化，包括热力图、柱状图等方式，直观展示分析的结果，为运行保障、车辆运行管理等方面提供辅助决策。
广州白云机场场面监视与航班保障协同系统就是其中的经典案例，该系统大大提高了调度、指挥的工作效率，为一线作业人员提供了可视化的辅助平台。并且使作业人员能够随时掌握运控中心发布的航班实时位置信息和保障指令，可为每天成百上千个航班提供更加精准的地面服务保障。
另一个经典案例是深圳宝安机场机坪车辆定位监控系统，该系统实现了对机坪车辆的调度管理、位置监视、信息服务及车辆工作状态监察的功能。车辆监控系统能为管理人员、调度人员和服务人员提供准确及时的决策支持、管理支撑和信息服务，最大限度地提高效率和增加效益。目前深圳宝安机场已实现覆盖对包括全部驻场单位内的近3000辆各型车辆的实时监控、预警和数据分析。
四、航班进程保障节点自动录入系统
人工录入信息存在诸多的问题。这套方案用ACARS得到航班飞机信息，在车辆信息中加装北斗定位站获得车辆调度信息，通过在机场范围内架设ACARS记录登机门开关、舱门开关、离地、着陆以及停靠、入位等信息，得到各事件的时间，以此作为航班保障节点算法的重要部分。通过ACAS采集设备实时采集机场范围内飞机、通讯与报告信息ACAS，提取航班信息，主要是飞机的入位、出位、起飞、降落和舱门开/关。
利用保障车辆的北斗高精度定位设备获取车辆的信息，不受天气和遮挡物的影响。这套系统利用ACAS信息获取航班信息，利用车辆定位信息获取对保障节点的开始和结束信息，避免我们现在采用人工或者AI、视频影像分析得到不准确的信息，现如今这套系统已在广州成功上线。
五、机场跑道入侵探测雷达报警系统
跑道入侵主要包括飞机、车辆和人员入侵。日常所说的多元定位和场面雷达只能对飞机进行识别，对于人员和车辆入侵不能做到实时报警。机场跑道入侵探测雷达报警系统采用前沿的雷达技术，通过毫米波雷达进行360度的扫描。可以识别移动目标，从而达到对入侵目标的监控和告警。毫米波雷达不受天气影响，对于风、雨雪、雾霾等天气，误警率是很低的。这套系统对人的探测半径是1000米，对车辆的探测半径是1600米，并且分辨率能够达到30厘米，扫描速率可实现每1.5秒扫描一圈，雷达发射功率非常低，只有10毫瓦，这个功率不需要申报，总用电功率18瓦，非常经济。
机场跑道入侵探测雷达报警系统应用场景主要有以下四个：
第一，机场跑道入侵。我们可以在跑道划设预警区、报警区，进入预警区及时告警，防范人员和车辆进入跑道。
第二，机场围界二次防范。一般人员突破围界，我们可以进行二次追踪，实时追踪其位置，并且锁定他的位置并通知安保人员。
第三，场监雷达和二次雷达的补盲。
第四，机场过夜飞机架设电子围栏。