跑道入侵问题是影响机场场面运行安全及效率的首要问题,由于场面监视手段存在固有缺陷以及不可避免的人为因素带来的差错,实现跑道入侵预警系统已迫在眉睫。为了弥补场面监视手段的不足与管制员的“错忘漏”等差错,本文提出了基于跑道运行偏差识别及控制的跑道入侵预警技术,主要针对管制指令获取与推演、航空器轨迹预测以及跑道入侵预警三个方面进行研究。首先,本文通过ADS-B的监视手段获取机场场面的车辆/航空器的状态信息。通过电子进程单与管制员语音的方式,获取管制员下发的指令,并对两种指令获取方式的原理进行了分析。为了解决讯飞语音识别对于管制员指令识别不准的问题,通过改进讯飞对管制语音识别方式,进而提高了讯飞对管制语音的识别率。其次,为了对场面航空器/车辆的轨迹进预测,提出了通过交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)算法对ADS-B实时数据位置信息进行校准,进而利用校准后的信息结合运动转换模型进行轨迹的外推,为了提高轨迹预测精度,本文将场面的历史轨迹信息纳入轨迹外推的考量,提出了改进的轨迹外推算法,当缺失可信的观测数据时,可以结合场面的历史轨迹与改进的轨迹外推算法对移动目标进行短时间的轨迹预测。然后,构建机场场面静态与动态模型、场面移动目标活动模型、基于指令与航空器轨迹外推的时间窗移动模型以及设计跑道入侵预警告警算法,结合管制指令推演结果,航空器轨迹预测结果以及时间窗的推移模型对产生跑道入侵冲突的事件进行预警,并结合南京禄口机场的数据对跑道预警系统做了仿真与分析。最后,结合本文前几部分提出的理论基础与技术手段,设计并实现了跑道入侵预警系统,并通过案例验证了预警系统的可行性。