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智慧空中交通管理及其運用研究:智慧空中交通管理系統(tǒng)及應用

摘要：隨著科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，信息技術已經(jīng)逐漸變成現(xiàn)實生活中不可或缺的一部分，鑒于互聯(lián)網(wǎng)自身的信息優(yōu)勢，將其有效應用至民航空管行業(yè)中，可以有效推動其行業(yè)健康發(fā)展，符合國際民航新的技術潮流?；诖耍恼轮饕獙χ腔劭罩薪煌ü芾硐到y(tǒng)及其應用進行分析，以期可以起到推動我國民航空管行業(yè)的健康發(fā)展。

關鍵詞：智慧空中交通;管理系統(tǒng);人工智能;策略

引言

智慧型空中管理系統(tǒng)，主要是指運用信息技術對空間領域中專業(yè)航空器進行實時監(jiān)管的一個全新系統(tǒng)，內(nèi)部傳感器具備較強的感應功能，將其放置于空管系統(tǒng)內(nèi)，再采用當先最為先進的IT技術將其銜接成為一個整體，對空管進行的監(jiān)管。文中首先簡要的講述了智慧型空管系統(tǒng)的定義，其次對其系統(tǒng)框架構成進行分析，著重探究智慧空中交通管理系統(tǒng)及其應用。

一、智慧空中交通管理系統(tǒng)

智慧空中交通管理系統(tǒng)中提出的智慧，主要是指利用信息網(wǎng)絡技術賦予管理機械的人工智能，使其可以在短時間內(nèi)迅速進行判定，系統(tǒng)自身具備一定的智慧；空管的全名為空中交通管理（Air?Traffic?Management?,ATM），簡單的說是對某一空域內(nèi)出現(xiàn)的航空器進行系統(tǒng)管理，主要將其劃分為空中交通管制（Air?Traffic?Control，ATC）、流量管理、空域管理等。空管作為一項比較復雜的工作，涉及到的范圍十分寬泛，管理難度較大，是我國當前階段重點關注的一個新興項目。是否可以靈活高效的管理空中交通，作為保障我國空中交通安全性、也是民航空管工作質(zhì)量與效率的根本因素。

二、智慧空中交通管理系統(tǒng)的應用

(一)對機場場面及飛行跑道進行科學管理。當前階段，機場作為構建整個航天航空系統(tǒng)中關鍵的物質(zhì)基礎，所有的航空器的飛行出發(fā)點都是機場。由此我們可以看出，機場場面及飛行跑道科學管理的價值性，運用智慧空中交通管理系統(tǒng)，可以有效采用自動智能化管理模式、綜合利用多元化傳感器技術，對機場地面情況進行在線監(jiān)控，從根本上保障機場地面及跑道的安全性，盡可能減少工作人員的工作壓力。利用智慧空中交通管理系統(tǒng)的傳感器可以有效對機場場面及跑道上的阻擋物進行檢測，進而有效減少人員操作失誤問題。（二）對智慧空中交通管理系統(tǒng)流量及其設備進行管理。將智慧空中交通管理系統(tǒng)引用至流量管理活動中，工作人員可以采用信息收集功能對空間區(qū)域內(nèi)的流量進行科學管理與計算，切實完成好工作準備。還可以借助信息傳播功能將上空感應到的信息在短時間內(nèi)傳遞到智能服務臺，便于管理人員可以迅速做出反應。因為現(xiàn)行的智慧空中交通管理系統(tǒng)是基于信息網(wǎng)絡終端技術衍生出來的全新管理模式，便可以對管理設備進行信息收集、記錄、整理與總結。采用信息網(wǎng)絡技術及時將設備信息進行更新?lián)Q代，并向工作人員傳遞設備正常運行所需的設備內(nèi)容,結合多樣化反饋信息，進而高效管理其設備。

三、結束語

綜上所述,智慧型空管系統(tǒng)作為一種全新智能終端、高效率的管理系統(tǒng),對我國發(fā)展空中管理事業(yè)具有較大幫助，智慧型空管系統(tǒng)也是科學技術發(fā)展的物質(zhì)需求。隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，信息網(wǎng)絡的普及，越來越多行業(yè)開始嘗試引用以互聯(lián)網(wǎng)為基準的管理機制，相信在不久的將來，智慧空中交通管理系統(tǒng)會為我國發(fā)展民航空管事業(yè)做出更大的貢獻。

作者:王鐘慧 劉成杰 沈德仁 單位:南京萊斯信息技術股份有限公司

智慧空中交通管理及其運用研究:智慧空中交通管理系統(tǒng)及其運用

摘 要：針對新型智慧空中交通管理系統(tǒng)，在明確系統(tǒng)框架、關鍵技術和支撐平臺的基礎上，對其在不同方面的實際應用進行分析，為系統(tǒng)優(yōu)化及發(fā)展奠定良好基礎。

關鍵詞：空中交通管理；系統(tǒng)框架；關鍵技術；應用

智慧空中交通管理系統(tǒng)將現(xiàn)有管理系統(tǒng)作為基礎，根據(jù)系統(tǒng)的未來發(fā)展走向，由空中運行管理工作涉及的不同環(huán)節(jié)入手，以連接計算機網(wǎng)絡基礎設施與空中交通管理基礎設施為新系統(tǒng)的特色，同時注重人和系統(tǒng)之間產(chǎn)生的相互作用，從而使現(xiàn)代空中交通管理踏上新臺階。

1 智慧空中交通管理系統(tǒng)框架

（1）感知層。感知層相當于系統(tǒng)神經(jīng)末梢，同時也是確保系統(tǒng)得以正常運行的重要保障。感知層由三部分構成，分別為機場場面、航路傳感器與管制中心。其中，航路傳感器主要包括一次雷達、二次雷達和自動監(jiān)視系統(tǒng)等。一次雷達的主要作用在于監(jiān)視機場附近及航路上的飛行情況；二次雷達的主要作用在于監(jiān)視高密度空域及終端區(qū)上的飛行情況；自動監(jiān)視系統(tǒng)主要作用在于監(jiān)視山區(qū)、叢林、沙漠及大洋空域上的飛行情況?？紤]到細微故障容易造成連鎖反應，使管理服務受到影響而直接威脅到飛行安全，所以感知層還要包含可對系統(tǒng)導航監(jiān)視設備實施動態(tài)監(jiān)視的傳感器[1]。

（2）網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層是對復雜空管信息進行融合的重要基礎，通常采用空中交通管理局域網(wǎng)、Internet網(wǎng)與航空固定通信網(wǎng)等相關網(wǎng)絡技術。正是對此類網(wǎng)絡技術的充分應用，可為全新的空中交通管理系統(tǒng)提供良好的互聯(lián)互通支撐。

（3）平臺層。平臺層還可稱作系統(tǒng)應用平臺層，是指對監(jiān)視數(shù)據(jù)進行應用，建立直接面向管理的應用型平臺，根據(jù)不同的應用服務類型，可分為交通服務、計劃管理、流量管理和空域管理等若干種。由于已經(jīng)有部分平臺可以在空中交通管理中應用，所以智慧管理系統(tǒng)能在現(xiàn)有平臺上通過合理的改造直接實現(xiàn)，無需對平臺進行重新開發(fā)。

（4）專業(yè)應用及決策支持層。該層的主要作用為向交通管理活動提供必要的決策支持，為流量管理、告警、設備監(jiān)視與空域管理等新服務的實現(xiàn)提供基礎條件，是使空中交通管理真正走上協(xié)同一體化道路的重要舉措，有利于提升空域資源實際利用率。

2 智慧空中交通管理系統(tǒng)的關鍵技術

（1）RFID技術。RFID即射頻識別，具有非接觸與自動識別等特點，利用射頻信號對目標對象進行自動識別，同時獲取信息和參數(shù)，整個識別過程可徹底擺脫人工干預。技術原理為：磁場中有標簽進入以后，對射頻信號進行接收，依靠感應電流所獲能量對儲存于芯片當中的信息實施發(fā)送，由解讀器對信息進行讀取與解碼之后，傳輸至系統(tǒng)開始分析處理[2]。

（2）無線傳感器網(wǎng)絡。該技術是對嵌入式計算機、分布式信息處理、傳感器及無線通信等技術進行集成而得到的具有信息獲取能力與分析處理能力的新技術。在系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)布置傳感器，實現(xiàn)對空域單元實際運行情況的動態(tài)監(jiān)測，明確設備所處狀態(tài)，并對獲得的信息實施處理之后采取無線方法予以傳輸，以此確保管理部門可以在及時時間獲取設備狀態(tài)及空情數(shù)據(jù)。

3 智慧空中交通管理系統(tǒng)的支撐平臺

（1）交通服務平臺。該平臺作用在于對航空器的起降與航行進行管理，以確保系統(tǒng)安全及飛行秩序為目標。其承擔以下任務：避免飛機相撞；避免飛機滑行和其他物體、飛機與車輛等相撞；提升空域資源實際利用率。基于智慧空中交通管理系統(tǒng)，該平臺致力于將以EUROCAT為基礎，深入探究基于物聯(lián)網(wǎng)的多源異構數(shù)據(jù)整合，旨在管制席位對交通態(tài)勢施以實時顯示，從而實現(xiàn)交通服務全覆蓋。

（2）流量管理平臺。該平臺作用在于當空中的實際交通流量和管制服務較大能力相接近時，對流量進行適當調(diào)整，確保以的流量狀態(tài)順利通過空域，達到提升空域及機場等資源實際利用率的目的。該平臺構建需要應用協(xié)同決策機制，通過對物聯(lián)網(wǎng)的合理開發(fā)、運用，采取多源數(shù)據(jù)接入等方法有效提高數(shù)據(jù)交互水平，同時依靠相關決策模型，實現(xiàn)更高的自動管理水平，從而對空情進行智能化預測評估，良好適應日益增長的交通需要[3]。

（3）空域管理平臺。該平臺綜合各用戶需求，對時間及空間進行合理化劃分，以此實現(xiàn)資源利用較大化目標。為了有效提高管理的水平和效能，保障資源利用具有更好的靈活性與安全性，同時增進用戶之間的合作與協(xié)同能力，系統(tǒng)深入探究了怎樣以物聯(lián)網(wǎng)技術為核心實現(xiàn)廣泛感知，利用新興數(shù)據(jù)技術對空域?qū)嶋H使用狀況進行動態(tài)監(jiān)視，使各個部門都能認識到空域管理具有的重要作用；探究怎樣從戰(zhàn)術角度入手對不同用戶提出的空域需求進行管理，平衡不同區(qū)域、國家的空域需求。

4 智慧空中交通管理系統(tǒng)應用

（1）場面運行管理。在航空運輸系統(tǒng)中，機場是十分重要的組成部分，其場面管理的效能會對整個系統(tǒng)管理水平帶來直接的影響。場面運行管理指的是借助現(xiàn)階段新型科技對各類資源實施協(xié)同決策及動態(tài)監(jiān)控，將確保運行效率與安全作為根本目標，同時盡可能降低人員工作強度。在智慧空中交通管理系統(tǒng)中，可將不同類型的傳感器應用于系統(tǒng)的場面監(jiān)視，以此對目標的實際運行狀況進行監(jiān)視，再應用配套平臺完成沖突控制及滑行調(diào)度，最終為場面活動的全體參與人員提供合理化的建議、指導。

（2）空域運行管理。如今，空域運行所具有的復雜性日益增加，為適應這一需要，空中管理對于空域管理專業(yè)必須將動態(tài)化的運行管理作為主要研究方向。在智慧空中交通管理系統(tǒng)中，可對不同類型的監(jiān)視方式進行融合，以此完成協(xié)同和動態(tài)化的空域運行監(jiān)視，同時配以專業(yè)應用平臺，根據(jù)環(huán)境及使用要求，為管制員提供相應的管理決策。

（3）協(xié)同流量管理。協(xié)同流量管理指的是以各方協(xié)同的方式對流量實施管理的模式，即對由使用者與管理者提供的各類信息實施整合，再過協(xié)同處理提出有效管理措施。在智慧空中交通管理系統(tǒng)中，可將傳感單元設置于不同部分之間，借助物聯(lián)網(wǎng)提供的強大支持，共享空中交通態(tài)勢信息，同時配以專業(yè)應用平臺，開展協(xié)同流量管理活動[4]。

（4）跑道運行安全管理。在飛行區(qū)的運行管理中，跑道是一項十分重要的資源，其運行安全涉及以下內(nèi)容：避免跑道遭受侵入、防止飛機沖出或偏離跑道、跑道上異物檢測。在智慧空中交通管理系統(tǒng)中，可充分利用傳感器技術動態(tài)監(jiān)視跑道實際使用狀況，確保管制部門可在及時時間獲取相關信息，提升機場跑道對于不安全因素的預控能力。

（5）設備狀態(tài)管理。我國的空中交通管理設備正不斷向網(wǎng)絡化、精密化與系統(tǒng)化的方向發(fā)展。空中交通管理設備得以正常運行必須得到保障技術大力支持。如前所述，任何一個細微故障都有演變?yōu)檫B鎖反應的可能，如果故障處理不及時，還會威脅到飛行安全。在智慧空中交通管理系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)設備狀態(tài)管理，可將傳感器設置于各種空中管理設備中，同時借助物聯(lián)網(wǎng)傳輸信息，以便及時開展保養(yǎng)和維修。

5 結束語

智慧空中交通管理系統(tǒng)作為現(xiàn)階段空中交通管理發(fā)展的必然結果，它以RFID與無線傳感器網(wǎng)絡為系統(tǒng)關鍵技術，以交通服務平臺、流量管理平臺和空域管理平臺為支撐平臺，可在場面運行管理、空域運行管理、協(xié)同流量管理等方面實現(xiàn)良好應用。

作者簡介：王瑞，男，漢族，新疆阿勒泰市，本科，助理工程師，民航西南空中交通管理局，研究方向：空中交通管制。

智慧空中交通管理及其運用研究:智慧空中交通管理系統(tǒng)及其應用

摘 要：隨著科學技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)滲透到各個科學領域。由于互聯(lián)網(wǎng)獨特的快速性、性以及便捷性使得其能夠被運用于航空航天業(yè)的發(fā)展之中。智慧型空中管理系統(tǒng)就是應用互聯(lián)網(wǎng)技術對空域中飛行器進行管理的系統(tǒng)。其具體是指將具有強大感應功能的傳感器放置于空管各設備系統(tǒng)中，再運用先進的IT技術將其相互連接形成一個空管整體，對空管進行多方位的監(jiān)視與處理。本文先是闡述智慧型空管系統(tǒng)的概念，再簡單介紹系統(tǒng)的大體構成部分，接著分析智慧型空管系統(tǒng)的建立基礎，為空管提供事實依據(jù)，再探討智慧型空管系統(tǒng)在生活中的應用。

關鍵詞：智慧型空管系統(tǒng) 應用 互聯(lián)網(wǎng)技術

1 智慧型空管系統(tǒng)的基本概念

智慧型空管系統(tǒng)中，智慧是指利用互聯(lián)網(wǎng)技術賦予管理設備一定的人工智能，使其可以快速的做出自身判斷，具有一定的機械性智慧；空管全稱為空中管理，是對某段空域中出現(xiàn)的飛行器進行管理，主要可分為對空中交通的服務管理、對空中交通的流量管理以及對空域的管理?？展苁且豁棌碗s的工程，其涉及范圍廣，管制困難，是目前我國所重點開發(fā)的項目之一。能否科學妥善的對空中交通進行管理成為保障空中安全、提高航空效率的主要因素。智慧型空管系統(tǒng)是運用互聯(lián)網(wǎng)技術對系統(tǒng)的各個運行環(huán)節(jié)進行監(jiān)督管理的系統(tǒng)。其通過傳感器技術將所監(jiān)測到的信息傳遞給計算機，再由計算機作出處理，傳送至輸出平臺，從而起到輔助管理人員對空中交通進行管制、規(guī)劃的目的。

2 智慧型空管系統(tǒng)的大體框架

2.1 感知層

感知層在整個管理系統(tǒng)中處于基礎地位，支持所有環(huán)節(jié)運行的信息都是通過感知層進行搜集的。感知層在整體系統(tǒng)中起到一個檢測作用，保障了空中交通能夠有秩序的運行。該層主要通過傳感器技術對管理中心、機場地面及航行路線等多處重要地點進行感應以達到快速發(fā)現(xiàn)可能性故障的目的。一般使用的傳感器類型多為雷達、監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控攝像頭、射頻標簽等等。在感知過程中，一旦出現(xiàn)故障就會引起一連串的系統(tǒng)反應現(xiàn)象，任何一處細小的故障都可能會導致空管處理系統(tǒng)的中斷，危及航空器的安全。故在感知層應安裝有監(jiān)視自身運行狀態(tài)的傳感器。

2.2 應用層

應用層包括網(wǎng)絡基礎層和服務層。網(wǎng)絡基礎層主要包含互聯(lián)網(wǎng)、AFTN網(wǎng)、空中管理的局域網(wǎng)以及新一代的移動通信網(wǎng)絡等等。這些基礎網(wǎng)絡均是為了實現(xiàn)空管系統(tǒng)的穩(wěn)定運行而假設的網(wǎng)絡通信基礎設施。服務層則是通過聯(lián)合監(jiān)視數(shù)據(jù)，向空管人員直接反映空域情況的應用平臺。其中包括交通服務、空中管理、流量監(jiān)控等等。

2.3 決策層

決策層主要是為了輔助管理人員對系統(tǒng)所提供的信息進行邏輯判斷并作出決策的環(huán)節(jié)。該層通過系統(tǒng)的智能判斷軟件對所得數(shù)據(jù)作出分析，判斷其是否對空中安全具有威脅性，然后將判斷結果傳遞給輸出端，幫助管理人員決策。

3 智慧型空中管理的系統(tǒng)基礎

3.1 關鍵的技術

智慧型空管系統(tǒng)中的關鍵技術主要包括射頻識別的技術和無線傳感器的技術。射頻識別是一種高自動化的、能夠進行自動識別的技術。其主要通過物體發(fā)出的射頻信號的對目標物進行自主識別，并能夠從目標物中獲得相關的數(shù)據(jù)資料。無線傳感器技術是一種將傳感器技術、無線通訊技術、信息分析與處理技術等綜合運用所形成的信息管理系統(tǒng)。其工作方式是在個重要的控管單元處安裝相應的傳感器，對機場或空管部門的運作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并將所得信息加工處理，以無線通信方式傳送到空管部門，是一種快速的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

3.2 支撐的平臺

智慧型空管系統(tǒng)得以建立的基礎主要有服務平臺和管理平臺兩種。服務平臺主要是指對空中交通的服務；管理平臺主要是對空中的飛行流量和整體空域安全進行管理的平臺。詳情如下。

3.2.1 空中交通的服務平臺

該平臺的主要任務是對飛行器的起飛、降落飛行的過程進行管理，防止飛行器在航空管制范圍內(nèi)出現(xiàn)嚴重故障，造成安全問題。具體是防止對航空過程中出現(xiàn)飛行器相互碰撞或飛行器與障礙物碰撞的問題，提高航空領域的安全性能，使得航空過程更加，擴大航空覆蓋范圍。

3.2.2 飛行流量及整體空域的管理平臺

對飛行流量的管理一直是空管中的重要內(nèi)容之一，其所對應的管理平臺主要目的是防止某段航空領域范圍內(nèi)出現(xiàn)交通擁擠，影響飛行器正常飛行的現(xiàn)象。其主要任務是在空中飛行流量達到一定高度之后既是對流量進行調(diào)整，引導飛行器進入空閑空域，在一定程度上改善空中飛行的質(zhì)量與速度，盡量提高航空領域的利用率。對整體空域的管理是一種根據(jù)空域的不同性質(zhì)對航空資源進行合理劃分的管理方式。其所對應的管理平臺的目的是提高航空領域的安全性能，加強各機構之間的合作。

4 智慧型空管系統(tǒng)的應用

4.1 對場面及跑道的管理

機場是組成整個航空系統(tǒng)的重要基礎，所有航空器的飛行出發(fā)點都是機場。因此，對機場場面及跑道的管理對空管來說至關重要。運用智慧型空管系統(tǒng)，可以采用高自動化的管理技術、綜合運用多種傳感器技術對地面情況作出實時監(jiān)控，保障機場地面及跑道的安全，減少工作人員工作量。利用傳感器的感應系統(tǒng)還可以對場面及跑道上的障礙物進行檢測，減少人員操作失誤等等。

4.2 對流量及設備的管理

將智慧型空管系統(tǒng)運用到流量管理中，可以通過信息采集功能對空中流量進行規(guī)劃和預算，提前做好工作準備。還可以通過信息傳遞功能將感應到的信息傳遞到相關機構，便于管理人員及時作出判斷。由于智慧型空管系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)基礎上的管理模式，故可以對管理設備進行記錄、統(tǒng)計與整理。利用互聯(lián)網(wǎng)那個可以及時更新設備內(nèi)容，同時可以向管理人員傳遞設備運行的各種信息，便于對設備的管理。

綜上所述，智慧型空管系統(tǒng)是一種高智能、高效率的管理系統(tǒng)，其對空中管理有著相當重要的作用。智慧型空管系統(tǒng)也是科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著社會的進步，互聯(lián)網(wǎng)的普及，越來越多的行業(yè)開始使用以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的管理系統(tǒng)。其優(yōu)勢在于更新速度快，能夠緊跟時代步伐；運行速度快，能夠及時處理故障等。本文旨在說明智慧型空管系統(tǒng)的大致運行原理及運行方式，希望能夠?qū)⑵渫茝V到各航空領域，為我國航天事業(yè)的發(fā)展打好基礎。