空中交通智能化管理的科学与技术问题研究

空中交通智能化管理的科学与技术问题研究

崔善勇

中国民用航空西北地区空中交通管理局

陕西 西安 710000

摘要：随着我国民用航事业的高速发展，各个机场的航班量日益增加，以该终端管制扇区内的容量早已趋近饱和。在一些繁忙时段，如复杂天气或军方活动影响下，甚至出现超负荷运行的情况，导致航班运行的风险增加。航空局空中交通管理局组织制定了中国民航空管现代化战略，作为中国版的NextGen、SESAR，引导开展机场运行、信息协同、容量优化、高效航迹等方向的规划建设，旨在加强全系统信息管理、气象信息服务、数字化情报管理等基础信息服务能力，完善数据链通信、综合导航、多元监视等基础设施，着重提升全阶段数字化管制、全国飞行流量管理等运行能力，逐步形成安全高效的空中交通管理体系。近年来，随着互联网技术的日益成熟，云计算、大数据和人工智能技术在各个行业得到了快速发展并应用。

关键词：空中交通；智能化；管理

现阶段，智能化以潜移默化的方式渗透到航空的各个方面、环节。转变民航传统运输管理方式、进而推动民用航空智能交通管理的发展。未来空管系统的方向是协同化、精细化、智慧化。协同化是指空管运行将更强调空管内部、军地空管之间，以及与航空公司、机场等之间的协同运行；精细化是指实现对空中交通未来运行状态(包括气象)的精准预测和航班运行的准确控制与定时到达；智慧化是指将互联网、大数据、人工智能与空管传统技术和设施设备实现深度融合，促进智慧空管的发展。今后的空中交通管制的发展目标是朝着高度智能化、高度协同化、高度精细化，其中，高度智能化指的是把互联网技术、大数据技术、人工智能技术和空中交通管制传统技术与先进仪器设备实现有效融合。

一、开展空中交通智能化研究的重要意义

在新时代背景下，针对全球范围内航空产业的高速发展以及空中流量的持续性提升，基于人类脑力运算为背景，空中交通管制方案的传统模式已经暴露出了许多值得关注的问题。第一，因为空中交通管制工作人员在无意识情况下的错误操作，可能导致相关航班在低于规定安全间隔管制的情况下，出现各类安全事故，这一情况已经成为了影响全球空中交通管制安全的核心因素之一，因为相关岗位工作人员的个人情绪、技术差异、经验差异等存在的特殊性、不稳定性、不确定性，加上其他各种外界环境因素的干扰，导致了空中交通管制过程中，存在有诸多的不安全因素，可能诱发大量的安全事故。第二，在某一个扇形区域中，相关航班密度持续性增加的情况下，管制人员会更多地把个人精力投入到空中交通管制的特殊重要环节。由此不可避免导致对其他环节关注度的削弱，引起基于管制人员自身判断和调配能力所带来的管制服务质量的逐步弱化，这和流量的增长呈现出反比例关系。第三，在当前的空中交通管制人员体系结构中，不同个体之间的管制人员之间也或多或少存在有技能、素质等方面的差距，并且伴随着人类个体之间生理指标在不断发生变化，让管制服务不能长时间保持在相对稳定的状态之下，所带来的管制服务整体质量也会受到一定程度的负面影响，这在无形当中提升了空中和地面进行交通管制的协同配合难度，影响了空中交通管制的整体质量。从全球视角进行观察，伴随着计算机技术、互联网技术等先进技术的迅速发展和成熟，以大数据技术、云计算技术为代表的先进技术在多个行业领域当中得到了较为广泛的运用，获得了巨大成效。这给计算机技术智能化发展和配套相关技术的进一步成熟提供了良好的条件。

二、空中交通智能化管理的技术

民航交通管理中智能交通的应用广泛，使其在民航交通管理中发挥了巨大的作用。能够实现信息数据的及时、准确。高效的传输，进而保证航空交通管理的安全、合理。通过先进的技术提升民航交通管理质量。因而，需要重视民航智能交通管理技术。

1、数据融合共享。若想实现民航交通的智能化发展，就需要对二次雷达、场面监视雷达、概念数据模型（CDM）、卫星信号、气象信息、地形信息等多个数据进行广泛的收集。自动驾驶品质的提高在于对气象信息、地形数据以及空中交通等信息实现具体数据的收集。飞机飞行指挥语音到数字化的转变，依赖于飞行管理计算机和空中管理指挥系统之间的数据有效连通。例如，管制指挥的数字化中数字放行的应用。概念数据模型（CDM）、雷达等数据在空中管制系统的控制下进行有效的融合在一起，不仅能为地空交通提供相关指挥预案，更能完成优化离港排序、流控发布等多项任务。旅客、机场以及航空公司之间的信息交流与互动，既能使旅客过早到机场和晚点到机场，又能帮助机场与航空公司做好相关的准备与预案措施。同时也应看到，数据之间的顺畅交流与互动，是保证数据实现全面的收集以及准确的发布的重要保障。

2、交互与智能化。一方面，航班的正点运行是航空管理中重要的内容之一，需要各方的努力与配合。对于航空的所有参与者来说，不仅能将数据进行彼此间的交流与共享，更能有表达个人需求建议的渠道与方式。使得航空智能化与高效化的同时，更加人性化。另一方面，飞机无论是在地面还是空中的运行轨迹，只要有足够的数据作为支撑以及合适的计算方法，都能帮助航空管理能更加的智能化，并在计算机的规划中，实现运行的最佳化。现阶段的管理中，航空管理已实现智能化的离港排序，将智能化的有效升级与优化，更能实现为管制员提供地面与交通的相关指挥预案。当流控数据足够多以及计算算法足够先进的情况下，网络技术机的适时使用能够比人工更加精准高效。智能化的升级与优化的同时，要保证人为能够随时对智能化运行进行干预与控制，及时对整体系统进行操作。

4、数据分析与决策。当下，协同决策系统已在控制中心、空管机构以及机场航空公司等地方被广泛的使用。该系统能够有效通过共享多方信息资源，利用计算机实现在运行规则、流控管理条件下做好离岗航班的排序工作，发布相关流控信息以及对起飞时间进行精准的预计。进而加强整体机场的运行效率，及时更正航班的时刻表。除此之外，协同决策系统还能通过创建公开透明的飞机运行环境，在机场中使用概念数据模型（CDM）的方式，提高航班运行的正常率。

5、优化系统检查。智能化的交通系统数据以及决策的准确无误是确保民航交通管理安全高效的重要因素。一方面，数据的精准度需要先进的传输技术、手段的应用进而收集到更多的数据资源。另一方面，计算机的大数据检查手段，能够将关联数据进行有效的收集与融合，与历史数据信息进行仔细评估并对比。航空智能交通系统管理中提出的有关决策方案同样适用于计算机的检查，对相关数据进行收集，与历史方案决策做出对比等。智能化的系统还能实现软硬件的检查与运行情况、设备是否出现故障以及运行环境是否良好等不同的问题。

通过引入计算机智能辅助决策，大大降低管制指挥人员的工作压力，并有效降低空管行业的人力资源成本。减少管制指挥中的人为风险，降低‘错、忘、漏’的概率，提高民用航空的安全性。同时可以提升空域使用效率，解决人为因素造成的有限空域未最大化利用问题。有利于充分利用空域与机场资源，节约航空器的能耗等运营成本，符合绿色航空可持续发展理念，促进民航业向低碳环保的方向发展。为建设民航单位信息化系统等打下坚实的技术和数据基础，是中国民航自民航大国迈向民航强国的重要一步。                

参考文献：

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