智慧空中交通管理及其运用研究:智慧空中交通管理系统及应用

摘要：随着科技的不断创新发展，信息技术已经逐渐变成现实生活中不可或缺的一部分，鉴于互联网自身的信息优势，将其有效应用至民航空管行业中，可以有效推动其行业健康发展，符合国际民航新的技术潮流。基于此，文章主要对智慧空中交通管理系统及其应用进行分析，以期可以起到推动我国民航空管行业的健康发展。

关键词：智慧空中交通;管理系统;人工智能;策略

引言

智慧型空中管理系统，主要是指运用信息技术对空间领域中专业航空器进行实时监管的一个全新系统，内部传感器具备较强的感应功能，将其放置于空管系统内，再采用当先最为先进的IT技术将其衔接成为一个整体，对空管进行的监管。文中首先简要的讲述了智慧型空管系统的定义，其次对其系统框架构成进行分析，着重探究智慧空中交通管理系统及其应用。

一、智慧空中交通管理系统

智慧空中交通管理系统中提出的智慧，主要是指利用信息网络技术赋予管理机械的人工智能，使其可以在短时间内迅速进行判定，系统自身具备一定的智慧；空管的全名为空中交通管理（Air Traffic Management ,ATM），简单的说是对某一空域内出现的航空器进行系统管理，主要将其划分为空中交通管制（Air Traffic Control，ATC）、流量管理、空域管理等。空管作为一项比较复杂的工作，涉及到的范围十分宽泛，管理难度较大，是我国当前阶段重点关注的一个新兴项目。是否可以灵活高效的管理空中交通，作为保障我国空中交通安全性、也是民航空管工作质量与效率的根本因素。

二、智慧空中交通管理系统的应用

(一)对机场场面及飞行跑道进行科学管理。当前阶段，机场作为构建整个航天航空系统中关键的物质基础，所有的航空器的飞行出发点都是机场。由此我们可以看出，机场场面及飞行跑道科学管理的价值性，运用智慧空中交通管理系统，可以有效采用自动智能化管理模式、综合利用多元化传感器技术，对机场地面情况进行在线监控，从根本上保障机场地面及跑道的安全性，尽可能减少工作人员的工作压力。利用智慧空中交通管理系统的传感器可以有效对机场场面及跑道上的阻挡物进行检测，进而有效减少人员操作失误问题。（二）对智慧空中交通管理系统流量及其设备进行管理。将智慧空中交通管理系统引用至流量管理活动中，工作人员可以采用信息收集功能对空间区域内的流量进行科学管理与计算，切实完成好工作准备。还可以借助信息传播功能将上空感应到的信息在短时间内传递到智能服务台，便于管理人员可以迅速做出反应。因为现行的智慧空中交通管理系统是基于信息网络终端技术衍生出来的全新管理模式，便可以对管理设备进行信息收集、记录、整理与总结。采用信息网络技术及时将设备信息进行更新换代，并向工作人员传递设备正常运行所需的设备内容,结合多样化反馈信息，进而高效管理其设备。

三、结束语

综上所述,智慧型空管系统作为一种全新智能终端、高效率的管理系统,对我国发展空中管理事业具有较大帮助，智慧型空管系统也是科学技术发展的物质需求。随着国家经济的不断发展，信息网络的普及，越来越多行业开始尝试引用以互联网为基准的管理机制，相信在不久的将来，智慧空中交通管理系统会为我国发展民航空管事业做出更大的贡献。

作者:王钟慧 刘成杰 沈德仁 单位:南京莱斯信息技术股份有限公司

智慧空中交通管理及其运用研究:智慧空中交通管理系统及其运用

摘 要：针对新型智慧空中交通管理系统，在明确系统框架、关键技术和支撑平台的基础上，对其在不同方面的实际应用进行分析，为系统优化及发展奠定良好基础。

关键词：空中交通管理；系统框架；关键技术；应用

智慧空中交通管理系统将现有管理系统作为基础，根据系统的未来发展走向，由空中运行管理工作涉及的不同环节入手，以连接计算机网络基础设施与空中交通管理基础设施为新系统的特色，同时注重人和系统之间产生的相互作用，从而使现代空中交通管理踏上新台阶。

1 智慧空中交通管理系统框架

（1）感知层。感知层相当于系统神经末梢，同时也是确保系统得以正常运行的重要保障。感知层由三部分构成，分别为机场场面、航路传感器与管制中心。其中，航路传感器主要包括一次雷达、二次雷达和自动监视系统等。一次雷达的主要作用在于监视机场附近及航路上的飞行情况；二次雷达的主要作用在于监视高密度空域及终端区上的飞行情况；自动监视系统主要作用在于监视山区、丛林、沙漠及大洋空域上的飞行情况。考虑到细微故障容易造成连锁反应，使管理服务受到影响而直接威胁到飞行安全，所以感知层还要包含可对系统导航监视设备实施动态监视的传感器[1]。

（2）网络层。网络层是对复杂空管信息进行融合的重要基础，通常采用空中交通管理局域网、Internet网与航空固定通信网等相关网络技术。正是对此类网络技术的充分应用，可为全新的空中交通管理系统提供良好的互联互通支撑。

（3）平台层。平台层还可称作系统应用平台层，是指对监视数据进行应用，建立直接面向管理的应用型平台，根据不同的应用服务类型，可分为交通服务、计划管理、流量管理和空域管理等若干种。由于已经有部分平台可以在空中交通管理中应用，所以智慧管理系统能在现有平台上通过合理的改造直接实现，无需对平台进行重新开发。

（4）专业应用及决策支持层。该层的主要作用为向交通管理活动提供必要的决策支持，为流量管理、告警、设备监视与空域管理等新服务的实现提供基础条件，是使空中交通管理真正走上协同一体化道路的重要举措，有利于提升空域资源实际利用率。

2 智慧空中交通管理系统的关键技术

（1）RFID技术。RFID即射频识别，具有非接触与自动识别等特点，利用射频信号对目标对象进行自动识别，同时获取信息和参数，整个识别过程可彻底摆脱人工干预。技术原理为：磁场中有标签进入以后，对射频信号进行接收，依靠感应电流所获能量对储存于芯片当中的信息实施发送，由解读器对信息进行读取与解码之后，传输至系统开始分析处理[2]。

（2）无线传感器网络。该技术是对嵌入式计算机、分布式信息处理、传感器及无线通信等技术进行集成而得到的具有信息获取能力与分析处理能力的新技术。在系统不同环节布置传感器，实现对空域单元实际运行情况的动态监测，明确设备所处状态，并对获得的信息实施处理之后采取无线方法予以传输，以此确保管理部门可以在及时时间获取设备状态及空情数据。

3 智慧空中交通管理系统的支撑平台

（1）交通服务平台。该平台作用在于对航空器的起降与航行进行管理，以确保系统安全及飞行秩序为目标。其承担以下任务：避免飞机相撞；避免飞机滑行和其他物体、飞机与车辆等相撞；提升空域资源实际利用率。基于智慧空中交通管理系统，该平台致力于将以EUROCAT为基础，深入探究基于物联网的多源异构数据整合，旨在管制席位对交通态势施以实时显示，从而实现交通服务全覆盖。

（2）流量管理平台。该平台作用在于当空中的实际交通流量和管制服务较大能力相接近时，对流量进行适当调整，确保以的流量状态顺利通过空域，达到提升空域及机场等资源实际利用率的目的。该平台构建需要应用协同决策机制，通过对物联网的合理开发、运用，采取多源数据接入等方法有效提高数据交互水平，同时依靠相关决策模型，实现更高的自动管理水平，从而对空情进行智能化预测评估，良好适应日益增长的交通需要[3]。

（3）空域管理平台。该平台综合各用户需求，对时间及空间进行合理化划分，以此实现资源利用较大化目标。为了有效提高管理的水平和效能，保障资源利用具有更好的灵活性与安全性，同时增进用户之间的合作与协同能力，系统深入探究了怎样以物联网技术为核心实现广泛感知，利用新兴数据技术对空域实际使用状况进行动态监视，使各个部门都能认识到空域管理具有的重要作用；探究怎样从战术角度入手对不同用户提出的空域需求进行管理，平衡不同区域、国家的空域需求。

4 智慧空中交通管理系统应用

（1）场面运行管理。在航空运输系统中，机场是十分重要的组成部分，其场面管理的效能会对整个系统管理水平带来直接的影响。场面运行管理指的是借助现阶段新型科技对各类资源实施协同决策及动态监控，将确保运行效率与安全作为根本目标，同时尽可能降低人员工作强度。在智慧空中交通管理系统中，可将不同类型的传感器应用于系统的场面监视，以此对目标的实际运行状况进行监视，再应用配套平台完成冲突控制及滑行调度，最终为场面活动的全体参与人员提供合理化的建议、指导。

（2）空域运行管理。如今，空域运行所具有的复杂性日益增加，为适应这一需要，空中管理对于空域管理专业必须将动态化的运行管理作为主要研究方向。在智慧空中交通管理系统中，可对不同类型的监视方式进行融合，以此完成协同和动态化的空域运行监视，同时配以专业应用平台，根据环境及使用要求，为管制员提供相应的管理决策。

（3）协同流量管理。协同流量管理指的是以各方协同的方式对流量实施管理的模式，即对由使用者与管理者提供的各类信息实施整合，再过协同处理提出有效管理措施。在智慧空中交通管理系统中，可将传感单元设置于不同部分之间，借助物联网提供的强大支持，共享空中交通态势信息，同时配以专业应用平台，开展协同流量管理活动[4]。

（4）跑道运行安全管理。在飞行区的运行管理中，跑道是一项十分重要的资源，其运行安全涉及以下内容：避免跑道遭受侵入、防止飞机冲出或偏离跑道、跑道上异物检测。在智慧空中交通管理系统中，可充分利用传感器技术动态监视跑道实际使用状况，确保管制部门可在及时时间获取相关信息，提升机场跑道对于不安全因素的预控能力。

（5）设备状态管理。我国的空中交通管理设备正不断向网络化、精密化与系统化的方向发展。空中交通管理设备得以正常运行必须得到保障技术大力支持。如前所述，任何一个细微故障都有演变为连锁反应的可能，如果故障处理不及时，还会威胁到飞行安全。在智慧空中交通管理系统中，为了实现设备状态管理，可将传感器设置于各种空中管理设备中，同时借助物联网传输信息，以便及时开展保养和维修。

5 结束语

智慧空中交通管理系统作为现阶段空中交通管理发展的必然结果，它以RFID与无线传感器网络为系统关键技术，以交通服务平台、流量管理平台和空域管理平台为支撑平台，可在场面运行管理、空域运行管理、协同流量管理等方面实现良好应用。

作者简介：王瑞，男，汉族，新疆阿勒泰市，本科，助理工程师，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运用研究:智慧空中交通管理系统及其应用

摘 要：随着科学技术的发展，互联网技术已经渗透到各个科学领域。由于互联网独特的快速性、性以及便捷性使得其能够被运用于航空航天业的发展之中。智慧型空中管理系统就是应用互联网技术对空域中飞行器进行管理的系统。其具体是指将具有强大感应功能的传感器放置于空管各设备系统中，再运用先进的IT技术将其相互连接形成一个空管整体，对空管进行多方位的监视与处理。本文先是阐述智慧型空管系统的概念，再简单介绍系统的大体构成部分，接着分析智慧型空管系统的建立基础，为空管提供事实依据，再探讨智慧型空管系统在生活中的应用。

关键词：智慧型空管系统 应用 互联网技术

1 智慧型空管系统的基本概念

智慧型空管系统中，智慧是指利用互联网技术赋予管理设备一定的人工智能，使其可以快速的做出自身判断，具有一定的机械性智慧；空管全称为空中管理，是对某段空域中出现的飞行器进行管理，主要可分为对空中交通的服务管理、对空中交通的流量管理以及对空域的管理。空管是一项复杂的工程，其涉及范围广，管制困难，是目前我国所重点开发的项目之一。能否科学妥善的对空中交通进行管理成为保障空中安全、提高航空效率的主要因素。智慧型空管系统是运用互联网技术对系统的各个运行环节进行监督管理的系统。其通过传感器技术将所监测到的信息传递给计算机，再由计算机作出处理，传送至输出平台，从而起到辅助管理人员对空中交通进行管制、规划的目的。

2 智慧型空管系统的大体框架

2.1 感知层

感知层在整个管理系统中处于基础地位，支持所有环节运行的信息都是通过感知层进行搜集的。感知层在整体系统中起到一个检测作用，保障了空中交通能够有秩序的运行。该层主要通过传感器技术对管理中心、机场地面及航行路线等多处重要地点进行感应以达到快速发现可能性故障的目的。一般使用的传感器类型多为雷达、监控系统、监控摄像头、射频标签等等。在感知过程中，一旦出现故障就会引起一连串的系统反应现象，任何一处细小的故障都可能会导致空管处理系统的中断，危及航空器的安全。故在感知层应安装有监视自身运行状态的传感器。

2.2 应用层

应用层包括网络基础层和服务层。网络基础层主要包含互联网、AFTN网、空中管理的局域网以及新一代的移动通信网络等等。这些基础网络均是为了实现空管系统的稳定运行而假设的网络通信基础设施。服务层则是通过联合监视数据，向空管人员直接反映空域情况的应用平台。其中包括交通服务、空中管理、流量监控等等。

2.3 决策层

决策层主要是为了辅助管理人员对系统所提供的信息进行逻辑判断并作出决策的环节。该层通过系统的智能判断软件对所得数据作出分析，判断其是否对空中安全具有威胁性，然后将判断结果传递给输出端，帮助管理人员决策。

3 智慧型空中管理的系统基础

3.1 关键的技术

智慧型空管系统中的关键技术主要包括射频识别的技术和无线传感器的技术。射频识别是一种高自动化的、能够进行自动识别的技术。其主要通过物体发出的射频信号的对目标物进行自主识别，并能够从目标物中获得相关的数据资料。无线传感器技术是一种将传感器技术、无线通讯技术、信息分析与处理技术等综合运用所形成的信息管理系统。其工作方式是在个重要的控管单元处安装相应的传感器，对机场或空管部门的运作状态进行实时监测，并将所得信息加工处理，以无线通信方式传送到空管部门，是一种快速的数据处理系统。

3.2 支撑的平台

智慧型空管系统得以建立的基础主要有服务平台和管理平台两种。服务平台主要是指对空中交通的服务；管理平台主要是对空中的飞行流量和整体空域安全进行管理的平台。详情如下。

3.2.1 空中交通的服务平台

该平台的主要任务是对飞行器的起飞、降落飞行的过程进行管理，防止飞行器在航空管制范围内出现严重故障，造成安全问题。具体是防止对航空过程中出现飞行器相互碰撞或飞行器与障碍物碰撞的问题，提高航空领域的安全性能，使得航空过程更加，扩大航空覆盖范围。

3.2.2 飞行流量及整体空域的管理平台

对飞行流量的管理一直是空管中的重要内容之一，其所对应的管理平台主要目的是防止某段航空领域范围内出现交通拥挤，影响飞行器正常飞行的现象。其主要任务是在空中飞行流量达到一定高度之后既是对流量进行调整，引导飞行器进入空闲空域，在一定程度上改善空中飞行的质量与速度，尽量提高航空领域的利用率。对整体空域的管理是一种根据空域的不同性质对航空资源进行合理划分的管理方式。其所对应的管理平台的目的是提高航空领域的安全性能，加强各机构之间的合作。

4 智慧型空管系统的应用

4.1 对场面及跑道的管理

机场是组成整个航空系统的重要基础，所有航空器的飞行出发点都是机场。因此，对机场场面及跑道的管理对空管来说至关重要。运用智慧型空管系统，可以采用高自动化的管理技术、综合运用多种传感器技术对地面情况作出实时监控，保障机场地面及跑道的安全，减少工作人员工作量。利用传感器的感应系统还可以对场面及跑道上的障碍物进行检测，减少人员操作失误等等。

4.2 对流量及设备的管理

将智慧型空管系统运用到流量管理中，可以通过信息采集功能对空中流量进行规划和预算，提前做好工作准备。还可以通过信息传递功能将感应到的信息传递到相关机构，便于管理人员及时作出判断。由于智慧型空管系统是基于互联网基础上的管理模式，故可以对管理设备进行记录、统计与整理。利用互联网那个可以及时更新设备内容，同时可以向管理人员传递设备运行的各种信息，便于对设备的管理。

综上所述，智慧型空管系统是一种高智能、高效率的管理系统，其对空中管理有着相当重要的作用。智慧型空管系统也是科技发展的必然产物。随着社会的进步，互联网的普及，越来越多的行业开始使用以互联网为基础的管理系统。其优势在于更新速度快，能够紧跟时代步伐；运行速度快，能够及时处理故障等。本文旨在说明智慧型空管系统的大致运行原理及运行方式，希望能够将其推广到各航空领域，为我国航天事业的发展打好基础。