浅述助机场目视航灯光单灯监控系统安装

    郭昊

    摘 要 为了满足不断增加的航空运输需求，机场对故障灯具定位系统有了更高的要求，也就是能够对逐个灯具进行单独控制。作为保证低能见度条件下机场交通流量控制的必要手段，根据旅客吞吐量的要求，助航灯光单灯监控系统重要性随即提升，其地位也从备用手段走向了保障飞行安全的前线。助航灯光控制系统及关键引导技术进行剖析、阐述。

    关键词 A-SMGCS 助航灯光控制 灯光段 引导

    中图分类号：TU248.7 文献标识码：A

    1单灯监控系统的引导概述

    单灯故障定位精度是机场最基本的要求和最困难的指标。对于基于串联电路电力线载波技术的单光故障测距系统，数据通信质量是单灯故障定位准确率的最直接反映，也反映了系统的设计水平。机场使用单位经常用99%这样的概率来评估故障监测的精准度，并且对需要监测范围没有明确的划分。如何确定故障灯具的位置以及概率，是研究和考虑的关键所在。

    2单灯监控系统控制原理

    2.1基本原理

    系统工作原理：调光器开机以后，CCU接收指令主要是CPC通过CAN传输。CCU通过隔离变压器将查询命令连接到串联的光路；BMC和SMC通过硬件滤波、软件滤波和验证接收载波信息后，检测到的灯的检测状态/传感器检测状态耦合到光CIR。通过隔离变压器；CCU接收的载波信息通过硬件滤波、软件滤波和计算来传输。灯的状态/传感器状态通过CAN总线上传到CPC。显示和报警功能由CPC完成。ALCMS或单光监控系统监控终端通过CPC的快速以太网或工业控制总线获取所有相关数据，并在接口上显示。

    2.2信号传输通道的建立

    ICMS单灯监控系统采用5Khz为信号通道构建的中心频率，为构建完整的信号通道，在恒流调光器输出两端安装一台以LC器件为主体、中心频率为5KHz的无源滤波器，通讯信号将以灯光回路电缆和隔离变压器一次侧为介质，在通讯滤波单元与通讯介质构建的通讯信号闭合回路中流动。该信号传输通道的建立可避免恒流调光器升压变压器（面向工频设计）对通讯信号的衰减。

    对于在助航灯光串联回路中进行电力线载波的技术而言，构建上述的通讯信道只能满足基本通讯的要求，针对每种回路对地的电容分布特性，单灯监控系统必须要解决该特性对通讯信号的衰减。大量的现场数据表明，任何一种基于中高频为数字传输频点的载波方式，在以非屏蔽电缆构建的串联回路上的传输都是非常理想的，几乎没有什么衰减，而在以屏蔽电缆构建的回路上，由于隔离变压器相对于回路电缆的不均匀分布，造成了非常复杂的分布电容特性，该特性会在局部对通讯信号产生极大的衰减，同时在另一个相对位置对通讯信号产生放大作用，该类作用主要影响的回路为进近灯和滑行道边/中线灯，跑道边灯和跑道中线灯多数为比较均匀的分布，一般来说影响不大。为解决此类问题对通讯的影响，ICMS系统采用一个以LC谐振为机理、中心频点为发生衰减频段的滤波设备（SFU）安装在整个回路的物理中心点，以此抬升由于分布电容造成的较低的信号幅度，这是国际上以FSK为核心载波技术的同类型单灯监控系统普遍采用的调制方法，经过多種机场回路的现场验证，这种方法是非常有效的。

    2.3通讯信号的调制及解调

    ICMS系统的通讯控制单元和单灯监控单元以回路电流峰值点作为信号同步点，并以实时高速采样勾画每周期的电流包络线，因为数字信号只有加载到电流包络线上才能够得到有效的传输。

    信号解调方面，系统中CCU和BMC采用相近的硬件滤波电路和滤波频点，在硬件上确保信号的不失真解调，两种设备在软件控制和算法上采用相同的信号采样频率（数倍于通讯信号基频），并以上下行信号的频率进行相应倍率的抽值、滤波和运算，以此解调并还原来自通讯信道的数字信号。

    一般来说，除非负载发生了变化（比如隔离变压器及灯具的增加或减少），ICMS系统及相关设备的参数是无需定期调校的，因为在通讯信道构建好之后，系统的运行参数只与负载的大小有关。

    2.4单灯监控单元的供电原理

    单灯监控单元的供电电路是设备能够长期稳定工作的前提，BMC采用小功率磁饱和变压器和电流型大范围自适应输出调节电路，保证在工频条件下，正弦波甚至断续波条件下输出稳定的工作电压。

    2.5单灯监控单元的稳定性保障措施

    单灯监控单元必须保证长期稳定工作，而且必须适应长期浸泡在水中的恶劣环境。BMC必须采用非常合理的电路，器件选型上要经过严格筛选的合格产品。

    3单灯监控系统的组成及结构

    系统配置方面，每个灯光站设置一台CPC（可配置为冗余）；每条回路需配备一台CFU、一台CCU以及每个需监控的灯位配套的BMC单元；在停止排灯和滑行道引导控制场合，除上述设备之外，需在飞机行驶路径上配备用于飞机/车辆探测的MBD及与其相配套的SMC单元。

    安装形式上，系统分为站内设备和现场设备两种。站内设备均采用标准机架机柜，通讯滤波单元、通讯控制单元若干、集中控制计算机均安装在标准机柜中，机柜数量根据机场需要安装单灯检测设备回路决定。

    参考文献

    [1] 吴继华，王诚.Ahera FPGA/CPLD 设计（高级篇）[M].北京：人民邮电出版社，2005.

    [2] Tom Shanley&Don Anderson.PCI系统结构（第四版）[M].刘晖等译.北京：电子工业出版社，2000.

    [3] 邵明珩，章昆，邬秋香.A—SMGCS系统中的助航灯光控制技术浅析[D].中国电子科技集团公司第二十八研究所.