智慧空中交通管理系統及其運用

摘 要：針對新型智慧空中交通管理系統，在明確系統框架、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，為系統優化及發展奠定良好基礎。

關鍵詞：空中交通管理；系統框架；關鍵技術；應用

智慧空中交通管理系統將現有管理系統作為基礎，根據系統的未來發展走向，由空中運行管理工作涉及的不同環節入手，以可靠連接計算機網絡基礎設施與空中交通管理基礎設施為新系統的特色，同時注重人和系統之間產生的相互作用，從而使現代空中交通管理踏上新臺階。

1 智慧空中交通管理系統框架

（1）感知層。感知層相當于系統神經末梢，同時也是確保系統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、二次雷達和自動監視系統等。一次雷達的主要作用在于監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視高密度空域及終端區上的飛行情況；自動監視系統主要作用在于監視山區、叢林、沙漠及大洋空域上的飛行情況。考慮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導航監視設備實施動態監視的傳感器[1]。

（2）網絡層。網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、Internet網與航空固定通信網等相關網絡技術。正是對此類網絡技術的充分應用，可為全新的空中交通管理系統提供良好的互聯互通支撐。

（3）平臺層。平臺層還可稱作系統應用平臺層，是指對監視數據進行應用，建立直接面向管理的應用型平臺，根據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，所以智慧管理系統能在現有平臺上通過合理的改造直接實現，無需對平臺進行重新開發。

（4）專業應用及決策支持層。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、設備監視與空域管理等新服務的實現提供基礎條件，是使空中交通管理真正走上協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，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送，由解讀器對信息進行讀取與解碼之后，傳輸至系統開始分析處理[2]。

（2）無線傳感器網絡。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。在系統不同環節布置傳感器，實現對空域單元實際運行情況的動態監測，明確設備所處狀態，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第一時間獲取設備狀態及空情數據。

3 智慧空中交通管理系統的支撐平臺

（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，該平臺致力于將以EUROCAT為基礎，深入探究基于物聯網的多源異構數據整合，旨在管制席位對交通態勢施以實時顯示，從而實現交通服務全覆蓋。

（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最大能力相接近時，對流量進行適當調整，確保以最佳的流量狀態順利通過空域，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同決策機制，通過對物聯網的合理開發、運用，采取多源數據接入等方法有效提高數據交互水平，同時依靠相關決策模型，實現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，以此實現資源利用最大化目標。為了有效提高管理的水平和效能，保證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同能力，系統深入探究了怎樣以物聯網技術為核心實現廣泛感知，利用新興數據技術對空域實際使用狀況進行動態監視，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，平衡不同區域、國家的空域需求。

4 智慧空中交通管理系統應用

（1）場面運行管理。在航空運輸系統中，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管理水平帶來直接的影響。場面運行管理指的是借助現階段新型科技對各類資源實施協同決策及動態監控，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中，可將不同類型的傳感器應用于系統的場面監視，以此對目標的實際運行狀況進行監視，再應用配套平臺完成沖突控制及滑行調度，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必須將動態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中，可對不同類型的監視方式進行融合，以此完成協同和動態化的空域運行監視，同時配以專業應用平臺，根據環境及使用要求，為管制員提供相應的管理決策。

（3）協同流量管理。協同流量管理指的是以各方協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，再經過協同處理提出有效管理措施。在智慧空中交通管理系統中，可將傳感單元設置于不同部分之間，借助物聯網提供的強大支持，共享空中交通態勢信息，同時配以專業應用平臺，開展協同流量管理活動[4]。

（4）跑道運行安全管理。在飛行區的運行管理中，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中，可充分利用傳感器技術動態監視跑道實際使用狀況，確保管制部門可在第一時間獲取相關信息，提升機場跑道對于不安全因素的預控能力。

（5）設備狀態管理。我國的空中交通管理設備正不斷向網絡化、精密化與系統化的方向發展。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為連鎖反應的可能，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中，為了實現設備狀態管理，可將傳感器設置于各種空中管理設備中，同時借助物聯網傳輸信息，以便及時開展保養和維修。

5 結束語

智慧空中交通管理系統作為現階段空中交通管理發展的必然結果，它以RFID與無線傳感器網絡為系統關鍵技術，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、協同流量管理等方面實現良好應用。

參考文獻

[1]石文先，朱新平.智慧空中交通管理系統及其應用[J].南京航空航天大學學報（社會科學版），2013（03）：51-55.

[2]白季冬.智慧空中交通管理系統及其應用[J].科技資訊，2014（20）：22-23.

[3]張嘉懿.空中交通管制安全管理體系及其信息系統研究[J].科技創新與應用，2016（09）：79-80.

[4]張進，胡明華，張晨.空中交通管理中的復雜性研究[J].航空學報，2014（11）：2132-2142.

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。