空中交通控制范文

空中交通控制范文（精选12篇）

空中交通控制 第1篇

关键词：模糊控制,跟驰运动,设计

0 引言

民航飞机的运动具有干扰多,滞后性明显等特征。在空中交通比较繁忙的干线航路上,飞机与飞机之间的速度不协调,距离保持不得当会引起局部的拥挤,这不仅会影响航空器的运行安全,也降低了航路交通的运行效率,并增加地面控制人员的工作负担[1,2]。为了保证纵向运行间隔,管制手段通常有高度调节,速度调节和航向调节等方式[3]。高度调节虽然有效,但会对空域容量造成影响,使得通行效率下降,流量降低,对于繁忙的干线航路来讲是不太可取的;同样地,改航方式也需要使用航路周围的空域,如果遇到较多的限制空域则会加大管制难度,增加管制员的负担;而航速调节可以非常灵活地解决前后航空器的飞行冲突,不仅能有效利用空域,还可以提升总体流量,是非常有效的管制手段[4]。

追踪间隔的保持可以视为一种控制问题。传统的PID控制系统是一种线性的跟踪手段,以给定的目标值作为系统的参考输入变量,通过输出值和输入值的误差信号来对受控对象施加控制,目标是消除误差实现对目标值的跟踪。但这样的线性系统在应对受环境干扰比较多,惯性大滞后明显的空中交通时效果并不理想,外界干扰使系统振荡难以抑制甚至过超调,飞机惯性大非线性特征明显又使得系统很难满足控制需求。非线性控制系统可以比经典控制更出色地完成上述任务,却非常依赖对受控系统的数学建模,空中交通系统的复杂程度高,在进行数学模型建立时难免会对系统进行简化,这就丢失掉了一些系统的描述信息,看似精确的数学模型实际上已经不够完整;另外飞机在运行过程中自身的重量也是随时间发生变化的,这就导致系统的固有参数也是时变的,增加了模型求解的难度。然而面对这种复杂的控制过程,受过训练的空中交通管制人员却可以熟练应对,很好地完成飞机与飞机之间的速度协调和间隔分配,而且效果比经典控制系统更好。这是由于人的思维判断能力可以应对复杂的外界干扰,能够准确判断局面做出合理的控制决策。模糊控制方法可以保存人的知识,模拟人的思维,用模糊化的语言变量来划分论域无需对受控系统建立数学模型,尽可能多地保留系统信息,既保证了对系统的完整描述,又避免了系统参数漂移造成模型失效的麻烦,具有较好的鲁棒性和稳定性。

本文采用模糊控制技术,将管制员的管制经验作为系统的先验知识用来生成模糊推理规则,实现对目标航空器的控制。通过对经典PID控制和模糊控制方法的仿真结果比较可以得出改进后的方法的优越性。

1 间隔保持跟驰运动控制任务

当后机与前机的距离比预设值要大时控制后机加速追赶,当达到预设值时停止追赶并保持,如图1所示。

当后机与前机的距离恰好在预设值附近时则不输出控制指令,使前后航空器保持当前间隔状态,如图2所示。

当后机与前机的距离小于预设值时,控制后机减速;若距离小于预设值且接近安全间隔极限,则要控制后机做等待机动以保证安全,如图3所示。

2 跟驰运动PID控制模型

跟驰运动属于典型的目标追踪控制,在这个控制过程中,控制系统的输入量为实际间隔和目标间隔之间的误差,经过控制器生成控制信号,并作用到执行机构,也就是飞机的动力装置上,通过对飞机飞行速度的直接控制来间接实现对间隔的控制。其中PID控制器的模型一般可由一阶惯性环节和单位负反馈环节构成,其中开环部分的一阶惯性环节传递函数构造形式如下:

式中T为时间常数,反映了系统的惯性特征,K为系统的开环增益。控制系统的原理框图如图4所示。

当正在航路上飞行的航空器被指定跟踪前方一架航空器时,系统的输入变量设定为指定的两架飞机之间的水平间隔,输出变量则为当前的实际水平间隔,经过负反馈环节将二者作差值运算得到系统的误差。误差信号传递给开环控制器后,系统会输出新的水平间隔,并循环往复这个负反馈控制过程。系统的控制强度随着误差信号的增加而增大。反之,则随着误差信号的减小而逐渐减弱,直至最终误差信号为零,系统达到稳态,这时的系统输出与输入相等,即完成了对目标的追踪并能够保持。

然而在实际运行的过程中,系统会受到来自外界环境的冲击以及控制系统内部参数变化带来的干扰,再加上一阶系统固有的稳态误差,最终的控制结果将会受到不良的影响。为此可以通过进一步设置积分环节的方式来尽可能消除误差。改进后的PID控制系统框图如图5所示。

3 模糊控制器的设计

模糊控制系统的结构与经典控制系统的结构是基本一致的,即由输入/输出接口、控制器、执行机构、被控对象和测量装置五大部分构成,唯一的不同是控制器为模糊控制器[5]。为了使受控的飞机作跟驰运动,以前后两架飞机的水平间隔,以及这个间隔的变化趋势作为控制系统的输入变量,系统的输出则为速度调节的指令。由于模糊控制方法使用的是语言变量,所以输出的指令集合可以设定为{等待、减速、稍微减速、保持、稍微加速、加速},包含6个元素,意味着6个档位的调节方法。

3.1 前后两架飞机水平间隔的模糊化

前后两架飞机之间的水平间隔作为模糊控制系统的输入变量,在输入控制器之前需要进行模糊化处理。根据民用航空规章对航空器水平间隔的界定以及日常管制经验,这里取数值范围为0~100海里,水平间隔的模糊子集可以取为{很近(NB)、近(NS)、适中(Z)、远(PS)、很远(PB)},包含5个元素,分别表达了对水平间隔的主观描述,这里“适中”所代表的距离就作为对跟驰运动要求的目标水平间隔的描述。

隶属度函数的确定是因人而异的,因此具有一定的主观性,但是只要不违反常规认识就是具有可信度的,其主要界定范围是对客观的真实值的反映。本文采用最常见的三角形和梯形函数作为隶属度函数的基本形式,既保证了合理性和灵敏度,又能简化运算提升速度,降低对硬件的需求[6]。

3.2 水平间隔变化趋势的模糊化

相邻两架飞机之间的水平间隔变化趋势,或称变化率,本质上是对前后两架飞机速度差异的反映。同样,根据日常管制经验,可取数值范围为-100~100海里/h,与之相对应的模糊子集可以取为{距离快速缩小(NB)、距离渐渐缩小(NS)、距离不变(Z)、距离逐渐拉大(PS)、距离快速拉大(PB)},包含5个元素,分别表达了对水平间隔变化趋势也就是前后两架飞机速度差异的主观描述。在这里我们同样选择三角形和梯形函数作为隶属度函数的基本形式。

3.3 输出变量的模糊化

航速调节的指令实质上是对飞机加速度的控制。空中交通与地面交通最显著的不同之处就是空中交通的速度不能降至零,航空器必须时刻保持运动这是最大的前提。但是航空器却可以通过在某个位置实施空中盘旋等待来模仿地面交通停止的效果,因此系统的输出结果中将变量“停止”转化成为“等待”,控制输出的模糊集合U为:{等待(NB)、减速(NM)、稍微减速(NS)、保持(Z)、稍微加速(PS)、加速(PB)},包含6个元素。这里也同样选取三角形和梯形函数作为隶属度函数的基本形式。

3.4 模糊控制规则的制定

以跟驰运动为例,前后两架飞机的水平间隔及其变化率作为系统的输入变量,依照日常管制经验可以有下列一些定性关系。

1)当两机距离不断缩小时,减速。

2)当两机距离不断拉大时,加速。

3)当两机距离不发生变化时,视距离远近而定。

跟驰运动的模糊控制规则如表1所示。

3.5 解模糊

由于模糊控制系统的输出变量是模糊集合中的元素,并不能直接作用于受控对象,所以在输出给执行机构之前还应该进行解模糊化处理,这里采用最常见的重心法来解模糊。

4 仿真结果与讨论

在matlab的simulink工具箱中分别对PID控制系统和模糊控制系统进行仿真。假设初始间隔为15海里,目标追踪间隔为10海里,PID系统的时间常数取值0.1,增益为10,油门IDLE时光洁构型航空器的加速度测定值约为-2海里/h/s,为了保证舒适度航空器加速度取两档分别为2海里/h/s和4海里/h/s。仿真结果分别如图6和图7所示。

从以上仿真结果我们可以看到,经典PID控制在无干扰的情况下能够较好地完成控制任务,且稳态误差为0,但是PID系统在达到稳态之前存在超调量,对于航空器的飞行安全来讲是不利的。为了减少超调量通常可以设置更大的阻尼系数,但系统的响应速度会因此而变得迟钝。加之实际运行过程中可能受到的随机干扰,系统始终无法消除稳态误差,控制器将不断地处于调节状态并输出相反的控制信号,表现为航空器不断地增减油门。从乘坐的舒适性、能源节约和机器寿命等角度来看,PID控制都不会带来理想的控制效果。另外,由于控制系统的时间常数与航空器的固有参数有关,这就限制了系统参数的变化范围,在设计系统时不具备较好的灵活性,因此为了提高系统响应的快速性只能通过增加前馈环节的增益来实现,增益的增加使得系统更容易变得不稳定。一旦控制系统进入不稳定的工作状态,就不能保证输出结果的有界性,系统效能几乎丧失。由此可见,传统的PID控制系统各项性能指标之间的相互制约使得系统的优化只能通过不断权衡不同的参数来配置或者根据系统的侧重点牺牲某种性能来达到其他性能的优化。

模糊控制方法控制结果虽然存在一定的稳态误差,但是仍处于可接受的范围内,且这种误差可以通过细化论域来减小。模糊控制系统避开了PID系统性能指标之间的制约关系,设计起来比较灵活,既可以通过合理选择隶属度函数的形式和解模糊方法来实现响应速度的优化,也可以通过细化模糊集合的论域来实现对控制精度的要求,使稳态误差不断减少且不会因扰动而产生多余的控制信号,保证了系统运行的平稳顺畅。另外考虑到空中交通运行的特殊性,并非所有的航空器都需要保持跟驰运动状态,因而通常需要划定不同的受控范围来实现针对不同情况下的控制。对于经典控制来讲,需要针对不同的情况分别设计控制器和转换条件;而对于本质上为分段控制的模糊控制器来讲,则仅需在规则库中增加规则便可实现。

5 结语

综上,模糊控制方法在灵活性,鲁棒性和抗干扰特性与经典控制方案相比都具有非常明显的优势。

在本文研究基础上,可进一步利用模糊控制方法探索空中交通混合流,航路入口交通,航路交通高度层变化等领域的控制。

参考文献

[1]王莉莉,张新瑜,张兆宁.空中高速路交通流的跟驰现象及流量模型[J].西南交通大学学报,2012,47(1):158-162.

[2]韩志磊.调速在民航交通管制中的应用[J].经贸实践,2015(12).

[3]赵嶷飞,陈琳,王红勇.基于调速法交叉航路冲突调配时机分析[J].交通运输系统工程与信息,2014(1):95-101.

[4]M.Nolan,Fundamentals of air traffic control,5th ed[M].United States of America:Delma Cengage,2011.

[5]宋春杰,何志通,刘鹏飞,等.基于PID和模糊逻辑的车辆操纵稳定性控制分析[J].交通节能与环保,2016,12(2):24-29.

空中交通管制简讯 第2篇

［据泰雷斯网站2010年11月13日消息］泰雷斯公司是开罗机场第三塔台所有的空中交通管制设备的总集成商，该公司负责机场管制塔台飞行数据管理系统（TECOS）、话音通信控制系统（VCCS）和话音录制系统（VRS）、EUROCAT自动化扩展、天气自动广播系统和全球时间同步设备的提供、安装和试运行。这些新系统将显著增强埃及国家空中导航服务公司（NANSC’s）在开罗的空中交通管理能力和机场的乘客流量。

泰雷斯公司是埃及空中交通管制系统的主要提供商。使用六部S模式的航路雷达和一部布署在开罗的进近雷达，就可以覆盖埃及的绝大部分空域。负责整个埃及空域的航路管制中心以及终端区都在使用可保证航路和进近飞行阶段飞行安全和效率的模块化的EUROCAT系统。泰雷斯公司还参与了拥有最新EUROCAT空中交通管理模拟器 埃及航空学院（EAA）的现代化改造工程。

Eurocontrol完成了泛欧洲地区军事飞行规则草案

［据防务新闻网2010年11月8日消息］负责空中航行安全的欧洲组织，EUROCONTROL，在11月8日完成了供欧洲民用航空会议（ECAC）区域内44个国家的军航用户使用的军事飞行规则草案，该草案主要为军航机组人员提供统一的操作章程，为空中交通管理人员提供预知军航机组在各种情况下的反应动，将极大改善欧洲空域内的飞行安全。该草案经过EUROCONTROL军民航ATM协调理事会和各国专家6年间的不断努力，其成果仪表飞行规则下的空中交通协调运行规则（EUROAT）的预实施版本已经提交给各成员国。

俄将在明年使用英语进行管制指挥

［Digital Journal网站2010年11月8日消息］按照俄罗斯联邦航空运输局日前发布的一项要求，俄罗斯所有国际机场的飞行员和空中交通管制人员2011年3月以后都必须用英语进行交流，而且俄罗斯国内航班未来可能也实施这项要求。俄联邦航空运输局局长亚历山大·尼拉德科说，英语将成为本国空中交通管制人员与非军事航班飞行员之间交流的唯一语言。目前，俄罗斯的国际机场在无线电通讯中兼用俄语和英语，而其他机场则只是用俄语。尼拉德科说，让地面调度员同时使用两种语言进行工作不仅困难，而且还有安全风险。他说，无线电通讯都在一个波段里，这就意味着想要了解其他飞机目前状况的飞行员在这里面与调度员进行交流。明年3月份，俄罗斯所有的国际机场都将使用英语交流。同时，根据国际民航组织的规定，所有的飞行员和地面人员都必须具备国际民航组织4级英语交流技巧。

俄启用新空中交通规则

［据俄罗斯之声网站2010年11月1日消息］针对通用航空的俄罗斯新空中交通规则已于11月1日启用。小飞机的飞行员不再需要提前三天获得起飞许可，他们仅需要报告准备好起飞。中、远航程的飞机则需要继续使用原来的老空中交通规则并需获得起飞许可。小飞机的飞行员必须告知管制员其到达机场及时间便于搜救。

俄空域现分成三类A，C，G。低于3000米的G类空域是专门分配给小飞机使用的，它不需要飞管制服务。现在俄罗斯民用机场多于320个，除此之外还有军民

两用机场、国家航空和实验机场及直升机机场。私人飞机飞行的航路可由俄航空导航情报中心网站和印刷品方式获取。俄现在只有不到2000架私人飞机。

SELEX公司将为科威特提供空中交通管制系统

［SIGNAL2010年10月10日消息］意大利航空航天航天工业企业要芬梅卡尼卡集团子公司SELEX系统集成公司与科威特民用航空总局签署价值达1，600万美元的合同，为其提供空中交通管制设备。该合同包括为科威特城机场安装一部ATCR-33/S一次雷达，一部SIR-S二次雷达和一套自动相关监视广播系统地面站以及一套用于监视航路、终端区和机场的高性能系统。该合同将用三年时间完成，并包含后勤供应及相关民用工程。

Prestwick空中交通中心获最高殊荣

［据英国Ayrshire邮报网2010年10月12日消息］Prestwick空中交通管制中心在升级并正式运行后获得两项最负声望的奖项，即2010工程项目奖和英国核燃料有限公司奖（BNFL），该项目花费约1.8亿英镑。

繁忙的空中交通管理 第3篇

飞机在空中飞行时速度相当快，在广阔的高空中驾驶员无法用肉眼来控制飞机避开迎面而来的飞机。为了安全和高效的使用空域的资源，一般国家都有专门的空中管制部门按照一定的规则有序的组织飞行活动。

空中交通管制指对航空器的空中活动进行管理和控制的业务，包括空中交通管制业务、飞行情报和告警业务。它的任务是：防止航空器空中相撞，维护空中交通秩序和畅通，保证飞行安全和提高飞行效率。

划分空域保平安

如同在道路上行驶的汽车一样，飞机也是在一条条无形的“天路”上飞行的，这种天路被称为航路或航线，所有的飞行活动都要严格的按照指定的航线和空域并在规定的高度上飞行，稍有偏差都可能造成飞机相撞的惨痛悲剧。

为了更有效的管理空域资源，国家将空中区域分为飞行情报区，高空管制区，中低空管制区，进近（终端）管制区和塔台管制区；航路和航线。

飞行情报区是为了提供飞行情报服务和告警服务而划定的范围空间，我国现有飞行情报区8个（除台北、香港和即将设立的三亚责任区外）：沈阳、北京、上海、广州、昆明、武汉、兰州、乌鲁木齐。飞行情报服务一般是向飞行中的航空器提供有助于安全和高效地实施飞行的建议和情报；而告警服务是向有关机构发出需要搜寻与援救航空器的通知，并且根据需要协助该机构或者协调该项工作的进行。

我国的管制空域设置分为四种类型，即高空管制区、中低空管制区、进近（终端）管制区和塔台管制区。

高空管制区的高度范围为6000～12000米，我国共计27个，其中每600米为一个高度层。

在固定的一条航线上，每个高度层的范围内只能有一架飞机飞行，就像高速公路上的一条车道一样。

中低空管制区的高度范围为6000米以下至对应的进近（终端）管制区和塔台管制区以上的高度范围，共计28个，其中27个由相应的高空管制区兼管，阿克苏中低空管制区的高空由乌鲁木齐高空管制区兼管，其中每300米为一个高度层。

进近（终端）管制区的高度范围根据实际情况确定，但通常低于6000米，通常是在一个或几个机场附近的航路汇合处划设的，便于进场和离场的航空器飞行。 进近管制区有15个：长春、北京、上海、南京、杭州、福州、广州、汕头、重庆、昆明、温州、厦门、成都、海口、湛江。我国的终端管制区只有珠海一个。

机场塔台管制区的高度范围根据具体情况确定。

管理一个或几个区域的民航地区管理局还有相应的管理局调度室和民航总局空中交通管理局总调度室。

此外国家还划分了规定的航路航线和一些城市的空中走廊，其中航路通常分为国际航路和国内航路，它的宽度为20千米，其中心线两侧各10千米。空中走廊是指在机场密集的城市地区空域划设的宽度一般为8至10千米的空中通道。

正是有了空域结构的划分，才使得飞机在各个区域有条不紊地安全飞行。

飞机如何在管制下飞行？

飞机的飞行过程包括起飞前阶段，起飞阶段，中途阶段，下降阶段和着陆阶段，各个阶段都离不开驾驶员和空中交通管制人员的通力合作。

起飞前阶段：在飞机起飞前飞行员检查飞机状况并且在起飞前一定的时间内向地面指挥控制中心汇报飞行计划。在指挥中心，管制员将飞行计划输入计算机并生成飞行的程序条，这个信息条在飞行过程中各个管制区域的管制员之间传递，它包含了跟踪这架飞机的必要信息并随时更新。

当飞行计划获得批准，航班管理人员将示意飞行员准许飞行，同时将这架飞机的所有信息转交给地面控制中心。地面管制人员利用无线电通讯和飞行员联系，指示飞行员沿着预定的跑道起飞，一旦飞机到达预定跑道，他就将信息条交给塔台管制人员。

塔台管制员利用地面雷达监视机场上空的情况并跟踪该飞机，确保在起飞时飞机间保持安全的距离，在确认安全后，将准许飞行员最终起飞。飞机起飞后，塔台管制人员将会把消息报告给相应的进近（终端）管制区，并在离机场后一段空间范围内保持对飞机的监控。

起飞阶段：飞机离开地面后，飞行员开启异频雷达收发机，它通过雷达信号向进近管制区管制人员提供飞行的航班、飞机型号、飞行高度、速度及目的地等信息。管制人员利用雷达监控飞机确保正在爬升期间的安全距离和对它进行导引。当飞机离开进近（终端）管制区时，管制人员将飞机交由区域管制室的管制人员负责，每次飞行管制的移交都伴随着信息条的更新。

中途阶段：飞机进入区域管制区后，雷达管制员负责所有空对地雷达的联系，并保证飞机保持安全的飞行距离，监控飞机在预定的航线上进行飞行，如果有偏离，将对其提示和警告。同时管制人员会为飞行员提供最新的天气和空中交通信息。飞行员在管制员的指示下调整高度和速度保证飞机的安全飞行。当飞机将要到达目的地时，管制人员将指示飞行员降低高度，让飞机飞行在规定的航线上，同时保证飞机间的安全高度和水平间隔。如果机场区域很繁忙，管制员将要求飞机沿着规定的路线巡航，直到管制人员安排飞机进入进近（终端）管制区。

下降阶段：当飞机进入进近管制区后，进近管制室人员将指示飞行员调整飞机的高度、速度、方向，导引飞机沿着降落通道飞行，调整对准跑道，在离跑道还有12千米左右时，进近管制人员将飞机转交由塔台管制人员管理飞机。

着陆阶段：塔台管制人员通过地面监视雷达监视跑道及其上空的情况，当确认安全后示意飞行员准许着陆，同时向其提供最新的天气信息，监控该飞机与其它着陆飞机保持安全距离。飞机着陆之后，塔台管制人员为飞行员指示滑行出口，提供地面管制频率并将飞机交由地面管理人员，地面管理人员通过路况和雷达信息引导飞机行动，帮助飞机停靠在指定的停机坪。

随着我国航空运输业成倍的增长，为了安排大量的飞行活动，同时避免和减少飞机相撞与航班的延迟，我国民航总局在上个世纪末逐步实施雷达管制，管制员可以在屏幕上显示出飞机的位置，身份（呼号），高度和速度等参数，更直观充分的把握飞机的飞行情况。截至2005年底，我国的大部分区域都实施了雷达管制，全面提升了空管自动化水平。电子技术的飞速发展、计算机在飞机和机场上的广泛应用以及卫星通信和定位技术的成熟，使空中交通管理进入了一个新的发展阶段，我国计划建立起新一代以卫星和计算机网络通信技术为核心的空管系统——新航行系统。

空中交通流线性二次型最优控制 第4篇

随着空中交通运输量的不断增长,由于流量控制而引起的航班延误也不断增加[1]。因此,对空中交通流量的研究变得越来越重要。在交通流研究领域, 现在广泛存在的研究方法包括跟驰模型、连续模型、分子动力论方法及元胞自动机方法等[2]。

交通流连续模型的提出和发展始于1955年,Lighthill和Whitham[3]首先提出了交通流动力学理论,Richards[4]独立提出了相应的理论,这3个人提出的理论被称为LWR理论。LWR理论最初的应用是解决地面交通理论的问题,本文的方法就是对LWR理论进行改进,文章利用数值的方法解运动学方程,研究有效的空中交通流量管理(ATFM)方案。

1 改进的一维元胞传输模型

根据LWR地面交通理论,航路交通可以应用流体力学知识进行分析,航路交通流的流动满足运动方程和连续性方程。同样,航路交通流也具有流动、波动、激波、压缩和扩散等流体属性。宏观流体模型近似将航路交通流视为连续流体,即将流量、速度、密度等集聚变量看作时间和空间的连续函数。宏观模型研究飞机流运动的整体规律。按流体力学的观点,航路交通流可简化为沿航路轴向运动的一维非定常流,它满足连续体定义式(1),连续性方程(2)和速-密关系式(3):

$\begin{array}{l}q(x,t)=v(x,t)\rho (x,t)(1)\\ \frac{\partial \rho (x,t)}{\partial t}+\frac{\partial q(x,t)}{\partial x}=0(2)\end{array}$

$v(\rho )=v{}_{\text{γ}}[1-\rho /\rho {}_0](3)$

式中:ρ为密度;ρ0为阻塞密度;q为流量;v为飞机流空间平均速度;vγ为自由流速度;x为空间;t为时间。航路交通流连续模型如图1所示。

对于解LWR理论的偏微分方程,用数值方法把连续方程离散是比较有效的方法。本文采用元胞传输模型离散化宏观交通流连续方程的方法[5,6]。离散的过程是把飞机流用一连串彼此相连的一维细胞单元表示,利用时间离散的差分方程描述每个细胞中的一维线性流动。用这一连串彼此相连的细胞可以模拟任意空中交通环境,本文主要是对航路进行模拟。如图2所示,航路上的飞机流被认为一维连续流,航路被划分成以 为尺寸的细胞单元,每个元胞的空中交通管制活动被认为一个约束条件,它通过改变细胞内飞机流的速度和细胞单元尺寸来调节元胞中交通流的流出量。为了简化模型,我们认为每个元胞模型的飞机流进出速度是相等的。

将上述模型的条件进行数学简化,令模型中每个元胞尺寸为L和元胞中飞机的平均速度为v,从而就可以通过计算得到时间步长τ,τ=L/v。也可以推导出下面的关系:元胞中的空中交通流量的空间密度ρ=N/L;元胞中飞机之间的平均间距d=L/N=1/ρ;流量比率,平均速度和空间密度之间的关系:q=ρv=v/d。令Ni为细胞单元i在时刻k时的飞机数量。每个元胞中的飞机数量的变化可以用离散时间的欧拉差分方程来表示:

$\begin{array}{l}{\rm N}{}_i(k+1)={\rm N}{}_i(k)+\tau {}_i[q{}_{i-1}(k)-q{}_i(k)]\\ k=0,1,\cdots ‚{\rm N}-1(4)\end{array}$

式中:Ni(k+1)为元胞i在k+1时刻的飞机数量;qi-1(k)为单位时间间隔内从元胞i-1进入到元胞i的飞机数量;qi(k)为单位时间间隔内从元胞i流出的飞机数量。在正常条件下,流过元胞i的交通流量比率qi是与空间密度和平均速度成比例的:

$q{}_i=\alpha {}_i\frac{v{}_i{\rm N}{}_i}{L}(5)$

比例系数αi通常等于定值。通过选择不同的αi,改进的元胞模型能够在不同流量饱和条件,模拟贯穿元胞的交通流。

通过改变元胞内飞机的速度和改变元胞单元的尺寸,对每个元胞格内的空中交通进行管制,但是对于元胞单元的每架飞机来说,不能用方程表达每架飞机的管制过程,因为是宏观的交通流研究,可以把每个单元的空中管制活动用一个集中的数量q${}_i^{\text{A}\text{Τ}\text{C}}$表示,可以得到:

$q{}_i=\alpha {}_i\frac{v{}_i{\rm N}{}_i}{L}-q{}_i^{\text{A}\text{Τ}\text{C}}(6)$

显然式(6)中的-q${}_i^{\text{A}\text{Τ}\text{C}}$项,将使元胞单元的输出量减小,根据守恒原则,这项将被加到流入项中,因为元胞单元的被管制飞机不能超过单元中的飞机总数,所以有0τiq${}_i^{\text{A}\text{Τ}\text{C}}$Ni。将式(6)代入式(4)得:

$\begin{array}{l}{\rm N}{}_i(k+1)=\left[1-\frac{\tau {}_i\alpha {}_{i}v{}_i}{L}\right]{\rm N}{}_i(k)+\\ \tau {}_i{\rm N}{}_{i-1}(k)+\tau {}_{i}q{}_i^{\text{A}\text{Τ}\text{C}}(k)\\ k=0,1‚\cdots ‚{\rm N}-1(7)\end{array}$

将式(6)、式(7)重新定义变量,将元胞内的飞机数量Ni用状态变量xi代替,把上一元胞流入的飞机流量比率qi-1用状态变量ωi-1代替,把空中交通管制流量q${}_i^{\text{A}\text{Τ}\text{C}}$用状态变量ui代替。可得下面一维线性的,时间离散控制系统表达式:

$\begin{array}{l}x{}_i(k+1)=\alpha {}_{i}x{}_i(k)+\tau {}_i\omega {}_{i-1}(k)+\tau {}_{i}u{}_i(k)\\ k=0,1\cdots ,{\rm N}-1(8)\end{array}$

式中:$\alpha {}_i=\left[1-\frac{\tau {}_i\alpha {}_{i}v{}_i}{L}\right]$;$\tau {}_i=\frac{L{}_i}{v{}_i}$。

如果研究对象是多个细胞单元,则离散线性系统的状态表达式可以描述为:

$\begin{array}{l}\mathit{x}(k+1)=\mathit{A}\mathit{x}(k)+\mathit{B}{}_1\mathit{u}(k)+\mathit{B}{}_2\mathit{\omega }(k)\\ k=0,1,\cdots ,{\rm N}-1(9)\end{array}$

式中:x(k)∈Rn为状态向量;u(k)∈Rm为可控输入向量;y(k)∈Rn为扰动输入向量;A(k)、B1(k)、B2(k)分别为nn、nm、nm已知矩阵;N为已知的正整数;A为系统矩阵;B1为为控制矩阵;B2为干扰矩阵。可见,对于上述模型的控制系统表达式可以用现代控制理论中,离散控制系统线性二次型最优控制进行分析。

2 离散控制系统线性最优控制方法设计

针对上述中的离散线性系统,可以得到目标函数为x(k)和u(k)的二次型[7,8]:

$\begin{array}{l}J=\mathit{x}{}^{\text{Τ}}({\rm N})\mathit{F}\mathit{x}({\rm N})+\mathit{h}{}^{\text{Τ}}\mathit{x}({\rm N})+g+\\ {\displaystyle \sum _{k=0}^{{\rm N}-1}[}\mathit{x}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{Q}(k)\mathit{x}(k)+\mathit{x}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{S}(k)\mathit{u}(k)+\\ \mathit{u}(k)\mathit{R}(k)\mathit{u}(k)+\mathit{d}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{x}(k)+\\ \mathit{e}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{u}(k)+f(k)]\\ k=0,1,\cdots ,{\rm N}-1(10)\end{array}$

式中:F、Q(k)为nn半正定矩阵;R(k)为mm正定矩阵;S(k)为nm矩阵;h、d(k)为n维列向量;e(k)为 维列向量;g、f(k)为常数。

通过矩阵配方法求解控制序列u(0),u(1),,u(N-1)和目标函数的最小值Jmin。求解过程见文献[5]。解得目标函数的最小值为:

$\begin{array}{l}J{}_{\min }=\mathit{x}{}^{\text{Τ}}(0)\mathit{{\rm P}}(0)\mathit{x}(0)+\mathit{q}{}^{\text{Τ}}(0)\mathit{x}(0)+\mathit{r}(0)\\ k=0,1,\cdots ,{\rm N}-1(11)\end{array}$

使目标函数取最小值的控制序列为:

$\begin{array}{l}\mathit{u}{}^{*}(k)=-\mathit{{\rm K}}(k)\mathit{x}(k)-\mathit{v}(k)\\ k=0,1,\cdots ,{\rm N}-1(12)\end{array}$

式中:

$\begin{array}{l}\{\begin{array}{l}\mathit{{\rm K}}(k)=\tilde{\mathit{R}}{}^{-1}(k)[\frac{1}{2}\mathit{S}{}^{\text{Τ}}(k)+\\ \mathit{B}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{{\rm P}}(k+1)\mathit{A}(k)]\\ \mathit{v}(k)=\tilde{\mathit{R}}{}^{-1}(k)[\frac{1}{2}\mathit{e}(k)+\frac{1}{2}\mathit{B}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{q}(k+1)+\\ \mathit{B}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{{\rm P}}(k+1)\mathit{w}(k)]\\ \tilde{\mathit{R}}(k)=\mathit{R}(k)+\mathit{B}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{{\rm P}}(k+1)\mathit{B}(k)\\ k=0,1,\cdots ,{\rm N}-1\end{array}(13)\\ \mathit{{\rm P}}(k)=\mathit{Q}(k)+\mathit{A}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{{\rm P}}(k+1)\mathit{A}(k)-\\ \mathit{{\rm K}}{}^{\text{Τ}}(k)\tilde{\mathit{R}}(k)\mathit{{\rm K}}(k)(14)\\ \mathit{q}(k)=\mathit{d}(k)+\mathit{A}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{q}(k+1)+\\ 2\mathit{A}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{{\rm P}}(k+1)\mathit{w}(k)-\\ 2\mathit{{\rm K}}{}^{\text{Τ}}(k)\tilde{\mathit{R}}(k)\mathit{v}(k)(15)\\ \mathit{r}(k)=r(k+1)+\mathit{f}(k)+\\ \mathit{w}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{{\rm P}}(k+1)\mathit{w}(k)+\\ \mathit{w}{}^{\text{Τ}}(k)\mathit{q}(k+1)-\mathit{v}{}^{\text{Τ}}(k)\tilde{\mathit{R}}(k)\mathit{v}(k)(16)\end{array}$

$\tilde{\mathit{R}}$(k)为正定矩阵;P(k)为对称矩阵;q(k)为n维向量;r(k)为常量。

3 系统仿真分析

3.1 仿真模型的建立

空域示意如图3所示,计算在飞机流通过空域4过程中,不同时间步长的空域流量变化。空域4的初始条件设定为:空域中的交通流平均速度为v=400 kn,飞机流通过空域4的物理尺寸为L=100 n mile。于是时间步长τ=0.25 h(设此时间为时间单元),即基础处理时间单元是0.25 h。对于流动比例系数αi(穿过单元的流量未饱和)我们计算范围是0.3～0.7之间的5个状态。

对比例系数αi=0.6时的状态方程x(k+1)=0.6x(k)+0.25u(k)+0.25ω(k),h、S(k) 、R(k)、d(k) 、eT(k)皆为零向量。$g=-j{}^2({\rm N})‚f(k)=-j{}^2(k)‚\mathit{B}(k)=\mathit{{\rm I}}‚\tilde{\mathit{R}}({\rm N}-1)=\mathit{{\rm I}}$,代入式(10)进行了目标函数最小值的求解。

3.2 仿真结果及分析

利用Matlab语言对模型进行仿真,仿真结果如下,图4、5描述了比例系数αi(0.3～0.7)最优控制序列u(k)和反馈增益矩阵K(k)随时间步长k变化曲线。

由图4可见,当比例系数αi较小时,反馈增益K(k)比较快的接近常数值,相反,则需要更多步的计算,才能趋于稳定。图5与图4的情况类似,比例系数αi较小时,控制序列u(k)较快的趋紧于0。可见,当空域中的飞行流量较大时,提前预测流量越复杂。

图6显示的仿真数据结果为:未引入控制向量的流量的10次采样总数为116,引入拉格朗日算法[9]的流量采样总数为96。引入最优控制向量的流量的10次采样总数为81。3组数据对比可得:引入最优控制向量后,使流量总数降低了30.17%,也比采用拉格朗日算法后的效果更明显,得到了对飞行流量控制的预期效果。

4 结 语

通过系统仿真发现,经过对空中交通流量模型的二次型最优控制调节后,一维传输模型的元胞单元中流量大小有所改善,说明经过二次型最优控制调节后的空中交通流量模型适应性强。通过对每个时间步长中空中交通流量进行协调,避免在某个空域单元中流量的高度集中,从而减少管制员的工作负荷。并对实现流量的初步预测提供了新的手段,为未来飞行调度提供参考依据。

参考文献

[1]戴军.空中交通管制服务与航班延误[J].中国民用航空,2004(8):26-28

[2]戴世强,冯苏苇,顾国庆.交通流动力学:它的内容、方法和意义[J].自然杂志,1997(11):196-201

[3]Lighthill M H,Whitham G B.On kinematicswave:ⅡA theory of traffic flow on long crowedroads[C].London:Proc R Soc,Ser A,1955

[4]Richards P I.Shock waves on the highway[C].Opns Res,1956

[5]Menon P K,Sweriduk G D,Bilimoria K D,et al.A new approach for modeling,analysis and controlof air traffic flow[C].AIAA Guidance,Navigation,and Control Conference and Exhibit,2002

[6]Menon P K,Sweriduk G D,Lam T,et al.Com-puter-aided eulerian air traffic flow modeling andpredictive control[J].Journal of Guidance,Con-trol,and Dynamics,2006,29(1):12-18

[7]龚德恩.离散控制系统理论引论[M].北京:中国铁道出版社,2004

[8]Ogata,K..离散时间控制系统[M].2版.陈杰,译.北京:机械工业出版社,2006

扩容空中交通管理研究 第5篇

扩容空中交通管理研究

随着全球空中交通流量以前所未有的速度在递增,我国的空中交通管理的管理体制、应用技术以及管理理念已经越来越不能满足空中交通发展的需求.本文首先介绍了“扩客空中交通管理”这个新概念,然后结合我国现行的空中交通管理现状,将扩客空中交通管理与现行空中交通管理进行了全面对比,然后,结合我国空中交通管理特有的.运行环境以及未来空中交通管理的发展趋势,提出我国空中交通管理应该由分散向集中统一管理转变;管理中的流量管理子模块将实行战略、预战术、战术三个阶段的协同流量管理;最后实现“空天地”一体化管理.

作 者：赵嶷飞 姚玲 ZHAO Yi-fei YAO Ling  作者单位：中国民航大学,空中交通管理研究基地,天津,300300 刊 名：交通运输工程与信息学报  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF TRANSPORTATION ENGINEERING AND INFORMATION 年，卷(期)： 6(4) 分类号：V355.1 关键词：扩容空中交通管理   协同决策   空域管理   容量  

空中交通管制员培训的探索 第6篇

[关键词]空中交通管制；管制员；培训

[中图分类号]V355

[文献标识码]A

[文章编号]1672—5158（2013）05—0468—02

近年来，我国航空事业的飞机数目不断增加，运输总量不断扩大。航空运输业的快速发展使得管制设备也在不断完善和更新，管制观念得到不断的转变和革新，对管制员综合素质的要求也越来越高。

空中交通管制员的工作在航空行业当中起着举足轻重的作用，在过去的一段时间内，简单的师带徒的方式是我国对管制人员进行培训、提高管制人员综合素质的传统方法。在培训过程中，管制员首先听取老管制员的讲解，观摩老管制员的示范操作，然后到实际操作中去学习和掌握和巩固知识。然而，随着民航事业的发展，这种培训方法已经远远不能满足空中管制行业的发展要求，树立先进的培训模式、完善培训的内容是大势所趋。

一、加强对发展趋势的预测、制定管制员培训大纲

由于对空中交通管制员承载民用航空安全的重任，对管制员进行全面有效的培训也成为主管部门工作重点之一。这就要求主管部门应根据今后几年的本场飞行流量增长趋势以及其本场气候地形等特点可能出现的特情，对管制员的培训需求有一个比较科学的预测，在此基础上制定管制人员科学、有效有的培训大纲，内容包括设定的培训教员、培训时间、培训内容、培训方式、通过培训应该达到的要求、培训结束的考核办法等等，保证培训有目标、有条理地进行。在培训过程中，应该结合实际情况对培训做出有计划的修改，例如通过有些管制员参加培训后对培训提出的的合理化建议；或者培训中发现有些不具备管制员条件的参训人员，应该让其转岗，或通过其他合理调配离开管制岗位，确保管制员培训工作的合格率和有效性，从源头上提高管制员的整体素质。

二、完善管制员的培训内容

管制员在航空行业当中扮演着重要角色，需要严格对其综合素质进行考核，这也就决定了应要重视培训质量和培训的成功率，培训内容要详尽、全面。管制员的综合素质包含了业务技能、政治素养、安全责任意识、心理素质等等各个方面。

（一）加强对空中交通管制员的业务技能的培训是基础

一名空中交通管制员之所以成其为空中交通管制员，首先必须具备精当的业务技能。因此应当重视对其业务技能的培养，在这个方面，应要做到理论知识和实践训练并重。一方面，应当使管制员熟悉和掌握岗位的操作流程，加强对其专业知识、管理知识和法律知识等理论知识的培训，并适时根据需要调整教学内容，使其具备扎实的理论基础。另一方面，应要注重理论联系实际，将理论知识与实际工作相结合，在具备了扎实的理论基础的前提下，通过系统的学习和严格的考试，大胆地让管制员在实践中学习提高，克服管制工作的模式化，着重培养学员的操作能力，使其在遇到突发问题和故障、险隋时，做到思路清楚、措施得当，减少人为差错。每次实践以后要求学员自己.总结，只有将理论培训与实践培训相结合，在实际工作中要不断总结经验，发现问题并解决问题，再反复进行演练，才能够完善培训方式，改良培训方案，提高学员实际水平，才能够真正意义上保证培训的成功率。

（二）培养良好的思想道德素养

良好的思想道德素养是管制工作者应当具备的基本素质，对管制员的培训，应该使其拥有正确的人生观、世界观、价值观，坚持党的方针政策，除了遵守一名公民应当遵守的社会公德和家庭美德以外，还应该形成爱岗敬业、明礼诚信、遵纪守法的职业道德素养。

（三）培养安全责任意识

随着航空事业的发展和安全管理制度的不断完善，在管制员工作当中随意性的行为得到了控制和遏止，安全意识和责任意识是学员必须树立和加以重视的。在培训工作当中，要让管制员对管制工作有一个明确、科学的认识，了解到管制员工作的风险性和责任性，不光要督促管制员加强理论学习、对其进行业务指导，还要加强管制员纪律性、规范性的教育，树立较高的安全意识和良好的工作作风，有较强的组织观念，从而为将要从事的管制工作打下坚实的思想基础。

（四）提高反应速度，培养鉴别能力

对航空器的熟悉和掌握是空中交通管制人员必须掌握的一项基本能力，在管制工作的过程当中，雷达屏幕上有令人眼花缭乱的飞机标牌，耳机里传达着对航空器位置的报告信息，这就决定了管制员应当具备灵敏的反应能力和敏锐的鉴别能力，保持高度警惕，以便于对每个航空器的高度、速度和位置进行快速准确的鉴别。

（五）立体空间的建构能力和判断力

航空器的运行空间主要依赖于各个位置角度的三维立体空间，因此管制人员也要三维立体空间对其空间进行三维间隔调配主要包括了侧向、垂直和纵向三个方向的间隔，管制员向飞行员传达相应的指令，飞行员在接收到指令之后，要以不同速度不断地从事三维运动，并且根据飞行的具体情况将信息反馈给管制人员，在这个时候，就要求管制员将空中的交通情况在脑海里构建出一个立体的影像，根据脑海里所形成的具体图像来进行空中交通管制。

（六）培养统筹规划能力

管制员的工作内容极其繁琐，他们的工作包括了通过无线电与高空的飞行员进行沟通、时刻关注面前的屏幕，对航空器的三维运动状态进行实时监测，除此之外，还要监视地面的航空器和车辆的运行状态。因此，在培训过程当中，不能够忽视对空中交通管制员的统等规划能力的培养。管制员只有具备了较强的统筹规划能力，才能及时而正确地梳理复杂多变的信息，使工作有条不紊地进行。

（七）培养团队意识

在航空业当中，空中交通管制人员与飞行员等其他人员有着密切联系，每个人之间的工作有着千丝万缕的联系，从而构成了一个紧密的系统。而任何一个优秀的团队，都有强烈的团队合作意识贯穿其中。

（八）良好的心里素质的培养

良好的心理素质是一名空中管制员应当具备的基本素质。作为保证航空器安全飞行的主要工作人员，管制工作具有高风险性和责任性，因此应的空中交通管制人员承受着极大的心理压力，管制员心理素质的好坏直接影响着其反应能力和鉴别能力的发挥，对工作质量起着举足轻重的作用。要培养管制员良好的心理素质。

第一，应在源头上保证管制员的整体心理素质，即在选拔的环节当中，挑选心理素质较高的见习管制员；

第二，应帮助学员树立正确的世界观和人生观，从而使其认识到管制工作的重要性，树立起较高的安全意识；

第三，要积极调动空中管制员的工作积极性和主观能动性，在这一点上，应建立起良好的激励机制包括福利待遇等等，引起其对工作的重视；

第四，应营造良好的客观环境。由于管制工作的高风险n生，使得工作人员工作压力远远超过了其他行业，因此，应相关部门要时常举办一些社会性和集体性的活动，加强工作人员之间的沟通，更重要的是，能够通过这种方式让管制员的心里压力得到适当的释放和宣泄，保持良好的心理状态。

（九）模拟机创新模式培训

模拟机创新培训模式，有助于实现管制员理论与实践的结合，在模拟环境中实际操练一切可能发生的情况。管制员通过合理调配休息时间，参与模拟机培训、复训，可以解决管制员实际工作中持话筒时间少，避免实际中“错、忘、漏”出现，熟悉管制通话与特情处理流程；见习管制员可以熟悉航空器调配程序，规避岗位见习风险，缩短成熟时间。管制人员整体提高管制技能水平，从而保障航空飞行安全运行。

参考文献

[1]张恒刚.安全和文化——管制员眼中的空管文化[J].空中交通管理，2006

[2]崔迅.飞行安全的护航人——空中交通管制员[J]广东科技，2004

[3]刘文棣，旋金，庆听.加快培养空管核心人才，努力破解民航发展难题[J].中国民用航空，2006

空中交通流量管理技术研究 第7篇

近些年民航事业发展, 全国范围内新建机场不断增多, 航空器的数量日益庞大, 这使得本来就受了很多限制的空域资源变得尤为紧俏。目前很多空中交通管制部门都在对所辖区的流量及空域进行评估和研究, 但收效甚微。当研究出先进的动态排序算法并建立统一空中交通管理系统实现信息共享后, 这势必会提升空中航空器的运行效率, 提高空域资源的利用效率。

2目前我国空域分类情况

我国空域分类:在我国, 高空管制区、中低空管制区、终端进近管制区和机场塔台管制区内的空域分别称为a、b、c、d类空域。

目前我国没有划设非管制空域, 对于某些低空飞行, 空管部门无法提供管制服务。建议在合适的区域划设非管制空域, 增设g类空域, 并提供飞行情报服务。g类空域的上限为平均海平面高度1000米, 也可根据当地实际情况调整, 下限到地表。建议在b类空域之下, 增设e类空域。e类空域的上限为b类空域的底部, 下限到地表, e类空域包括从地表到修正海平面气压3000米, 除a、b、c、d和g类空域以外的所有空域。

2.1 空域相关优化

目前我国没有划设非管制空域, 对于某些低空飞行, 空管部门无法提供管制服务。建议在合适的区域划设非管制空域, 增设g类空域, 并提供飞行情报服务。g类空域的上限为平均海平面高度1000米, 也可根据当地实际情况调整, 下限到地表。建议在b类空域之下, 增设e类空域。e类空域的上限为b类空域的底部, 下限到地表, e类空域包括从地表到修正海平面气压3000米, 除a、b、c、d和g类空域以外的所有空域。

2.2 军-民航协商机制在空域管理中的应用

作为国家两类空域使用者, 为解决军、民航飞行矛盾, 如今各国都建立了相对完善的空域管理体制, 在协商军、民航飞行矛盾方面有三种较为常见的模式:一体化模式, 即由一个单独的机构对所有的航空器进行空中交通管理 (atm) , 而不考虑航空器所有者的军、民航性质。不完全的一体化模式, 即成立一个由军、民航职员共同参加的机构, 军、民航在一个机构内联合进行空中交通管理。程序化协商模式, 军、民航各自独立提供, 并通过预先设立的协商程序进行合作。此模式多存在于空中交通流量和密度较小的国家。

2.3 学习先进的国家空域系统和自由飞行

民航目前采用地面控制飞行的管制方法与更好地利用空域及增大飞行机动性之间存在着根本的冲突。FAA的国家空域系统 (NAS) 能使飞行员和管制员始终知道彼此的位置和意图, 并用自由飞行/管制飞行两种飞行模式的转换来解决这种冲突。

3 对空域的科学管理

3.1 空域评估技术科学管理空域

对我国现行空域进行评估, 主要是对两个方面内容的评估: (1) 空域安全性评估, 选择适当的安全目标等级评估空域安全性; (2) 空域容量评估, 评估各种条件下的空域容量值。

3.1.1 空域安全性评估

目前对空域安全性评估主要以航空器空中碰撞危险研究为主, 需要对空域中航空器碰撞危险次数进行量化 (每飞行小时碰撞危险次数) , 并与一个可接受的安全目标等级进行比较, 以判断空域的安全性。

国际民航组织通过长期的运行实践及科学的数学模型运算, 推荐reich模型作为评估空域安全的基本方法。我国建立空域安全性评估也可采用此法。根据此模型, 各种情况下航空器的碰撞危险率分为纵向、侧向和垂直碰撞危险率, 总碰撞危险率即为三个方向碰撞危险率的和。在得出碰撞危险率后就可以计算单位时间内的航空器空中碰撞危险次数, 并与规定的安全目标等级进行比较, 确定空域的安全性。

3.1.2 空域容量评估

空域容量评估在研究中一般要用到评估模型数学模型和仿真模型。数学模型主要是采用时空分析方法对空域单元进行数学建模, 可对空域单元的最大容量进行评估, 目前成熟应用的数学模型仅限于对机场、跑道等简单系统的评估。仿真模型可分为分析仿真模型、蒙特卡洛仿真模型、连续仿真模型和离散事件仿真模型, 可对空域单元的实际容量、延误水平、冲突点和冲突数量进行评估。2003年, 中国民航局空管局组织进行空域管理与评估系统项目的研发, 机场和空域容量评估作为该软件的核心功能之一, 采用了先进的系统构架和评估方法, 结合了数学模型和仿真模型, 顺应了空域容评估的发展趋势。

随着国家空管体制改革的深入, 我国的空域管理工作取得了长足发展:在航路和航线结构的优化调整方面, 我国先后开辟了部分国际航路、航线, 对北京、广州、上海、珠三角和成都地区的航路、航线结构进行了优化调整, 基本实现了上述地区进离场的单向飞行, 大大加速了空中交通的航空器流量, 有效地缓解了飞行矛盾。在空域管理里的体制方面, 从1994年至2004年, 全国有约50条航路实现了军民航之间的顺利交接, 并就全国航线的管理和服务问题予以明确。

在增加空域和航路、航线的容量方面, 1993年进行的飞行高度成改革使得我国的飞行高度层增加了近一倍, 2007年实施的新的rvsm使得空域容量及流量得到了更大的提高。北京至广州、北京至上海和上海至广州三条航路早已实现雷达监控下的缩小飞行间隔。

3.2 其对空域管理者所要求的必备素质

空域管理者向航空器拥有者、空中交通服务提供者和机场当局提供可使用的空域, 其重要作用是通过对空域的有效管理, 最大程度地满足航空器拥有者、空中交通服务提供者和机场当局三方面对空域的需求, 也就最大程度上实现了空域资源的最优配置, 实现了空域的最佳效益。因此要求空域管理者需要具备一些必备素质: (1) 较宽的知识面和较深的业务知识; (2) 熟练扎实的业务技能; (3) 管理方面的知识和经验; (4) 具有较高的概念技能; (5) 具有较高的协调和组织能力。

4 我国空中交通流量管理存在的问题

与国际上航空大国相比, 我国空中交通流量管理水平、技术手段也比较落后, 主要还存在以下问题:

4.1 缺乏专门的空中交通流量管理机构

在飞行量比较小的国家和地区, 不设专门的空中交通流量管理机构, 而由空中交通管制部门兼负空中交通流量管理的责任是可以的, 世界上许多国家也是这么走过来的, 中国目前也是这么做的。但是随着飞行量的不断增大, 设立专门的空中交通流量管理机构就十分必要。

4.2 实施流量管理的信息沟通不高

国家投入了相当大的资金用于建设我国空中交通管制系统, 系统设施设备的在现代化程度上有了很大改善, 使空中交通管制能力得到了显著的提高。但是也仍然存在着不少问题。从空中交通量管理方面看, 主要是缺乏空管信息集成与管理。例如航班信息、飞行动态信息和雷达信息均是各自为独立系统, 没有建立综合空管信息系统, 因此缺少流量管理的前提条件。

4.3 管理规章不够健全

由于空中交通流量管理在我国进行实践的时间不长, 除了在《中国民用航空飞行规则》中有些原则规定外, 尚缺乏具体的规定, 特别是对实施流量管理的单位、权限、职责、工作程序均无具体规范, 这就很不利于空中交通流量管理的实施。

5 结论与建议

航班延误是当今世界航空运输界一大难题, 其造成的经济损失和社会影响是巨大的, 我国的航班延误问题那时正处在刚刚凸显的阶段。随着国民经济十多年的快速、健康发展, 航空运输业又迎来了新一轮快速发展期。如不采取有效措施, 对航班延误加以治理, 就会影响到航班安全、高效运行, 对人民生活质量的提高造成不良影响。建设中国民航空中交通流量管理系统是进一步发挥航空运输对促进国民经济发展作用的需要。

从西方空中交通发达国家在空中交通流量管理系统方面的建设经验和中国民航的现状和发展趋势看, 建设空中交通流量管理系统是必要的也是必然的。这主要是因为:第一, 提高空域容量的措施不能全面解决空中交通延误问题;第二, 建设空中交通流量管理系统是进一步发挥ATS自动化系统效能的必然选择;第三, 空中交通流量管理系统是最终优化和均衡空中交通流量的唯一手段。

建设中国民航空中交通流量管理系统是进一步发挥航空运输对促进国民经济发展作用的需要, 是有效实现空域资源价值需要, 也是航空运输发展的内在要求。建设中国民航空中交通流量管理系统是应对空中交通管理全球一体化, 面向亚太地区, 提高未来空中交通服务竞争力的战略需要, 也是完善空中交通服务的要求。

而问题是该建立一个什么样的系统, 又如何样建立?笔者认为, 我国应当建立一个全国性的、高技术起点的、区别于目前空中交通管制系统的系统。所谓“全国性的”, 就是说这个系统要能涵盖全国。就民航系统而言, 要上至北京的全国空中交通流量管理中心, 下至地区管理局所在地的空中交通流量管理分中心和省、市、区局、航站所辖的区域管制、进近管制、机场塔台管制由于民航的流量管理势必与国家航空器的飞行有关, 因此这个系统也应当考虑涵盖军方的管制部门。所谓“高技术起点的”, 就是要瞄准外国同类系统的先进水平, 考虑到未来新航行系统所提出的技术需求。只有把我们的系统建立在这样一个层次上, 方能应付未来发展的状况。所谓“区别于目前空中交通管制系统”, 即这个系统与空中交通管制系统有联系, 不能脱离空中交通管制系统单独去另外建立一个系统, 但是又不能用现行空中交通管制系统代替这个系统, 因此说它是区别于空中交通管制系统的一个系统。我国在规划实施时可以根据情况分步进行:在建立顺序上, 可以由上而下, 先流量大的地区, 后流量小的地区;在技术政策上, 应当先易后难, 优先采用国内设备;在资金使用上应当统筹考虑, 发挥资金的最大效益。

从现象看, 空域管理政策、管制能力、通信、导航和监视等因素都直接影响到空中交通容量, 因此改进或完善这些因素, 确实可以在一定程度上达到减缓空中交通拥挤和减少延误的目的。但这些因素的改进或完善并不能在高密度空中交通活动情况下完全替代空中交通流量管理系统的作用, 只有空中交通流量管理系统才能在预计空中交通活动超容量的情况下, 全面均衡空中交通流量, 优化空中交通流量分布, 最大限度地减少延误, 极大地提高高密度情况下空中交通活动的安全性和经济性。任何局部因素的改进和完善都不可能替代未来空中交通流量管理系统的作用, 建设空中交通流量管理系统已不仅是必要的, 而是空中交通系统发展的必然。

参考文献

[1]吕人力.空域管理中的军_民航协商机制[J].航务, 1997.

[2]王伟.逐步实现空域的科学管理[J].民航经济与技术, 2000.

空中交通流量管理策略探索 第8篇

关键词：空中交通,流量管理,管理方式

我国的航空业在先进的科学技术及经济支柱的基础上得到了迅猛的发展, 然而, 在其迅速的发展过程中, 出现了许多空中交通瓶颈。因此, 为了提升空中交通的安全系数, 缓解空中交通的压力, 并减少航班延误等现象的出现, 进行空中交通流量管理是很有必要的。

一、目前我国空中交通流量管理现状及存在的问题

(一) 受天气环境的影响因素较大。

经过近年来科学技术的发展, 许多新设备被应用于空中交通领域当中, 如现代导航仪器, 然而, 这些先进设备受到环境的因素影响比较大, 进而给空中交通管理带来一定的困难, 特别是暴雷和台风天气的出现, 将会扰乱航班的时刻分布, 致使不均衡现象的出现, 增大了空中交通的负担。

(二) 航班数量的暴增带来的影响。

近年来, 由于我国经济的快速发展, 人民对于生活的需求也有了明显的提高, 陆地交通已经不能满足人们的需要, 为满足人民的需求, 近年来各航空公司都增加了航班的数量, 经过统计发现, 我国的航班数量每年的增长速度在15%左右, 并且增长的范围都比较集中, 这就大大增加了我国的空中交通流量管理的工作量, 并且, 我国有着较为落后的空中交通管理环境, 如果出现航班瞬间增多的现象, 凭我国的空中交通流量管理决策能力很难应付得来。

(三) 落后的空中交通流量管理技术的影响。

空中交通管制在很长一段时间内, 都是我国民航运作的主要运作模式, 其中的交通流量管理只是发挥辅助的作用。因此, 我国的空中交通发展的需求很难通过这种方式而得到满足, 甚至我国的空中交通安全也会受到相应的影响。

二、空中交通流量管理方式的发展

通过运用多种手段和技术对各管制单位进行管理和协调, 是空中交通流量管理的主要目的, 这样可以有效地将空域系统和空域用户之间的差距缩小, 并使空域资源的使用率得到有效的提高。目前, 随着新技术的应用以及空中交通流量管理理论的发展, 其管理方式正由集中式管理方式向分散式管理方式发展。空中交通流量管理方式主要有以下几种:

(一) 集中式管理方式。

目前世界上大部分的国家和地区都在使用集中式的流量管理方式。在集中式的交通流量管理方式下, 在进行决策时, 交通流量管理系统会按照实际的环境来进行, 另外, 航空公司在飞行方案和飞行计划等方面进行申请审批时, 会严格按照交通流量管理系统作出的决策来执行。

(二) 部分集中式管理方式。

航空公司在部分集中式管理方式下, 可以根据实际情况提出一定的建议, 建议提交给空中交通流量管理系统, 在调整航班的运行配置时, 必须在相应的批准权限内进行, 如果调整的次数较多, 也必须在每次进行调整时都要得到空中交通流量管理系统的许可。在对航路进行分配时, 空中交通流量管理系统在航空公司提交的申请和需求的基础上来分配和监视空域范围, 航空公司可以自主地对可使用范围内的空域进行安排。如果航区较为拥挤, 可以使用混合管理方式, 混合管理方式是采用了自由飞行与管制飞行;如果航区较为宽松, 可以使用自由飞行的管理方式。

(三) 一类分散式管理方式。

航空公司在采用一类分散式管理方式时, 可以根据自身的实际情况和预定计划来制定航班运营时间和运营状态, 在此过程中, 航空公司的航班行为要通过空中交通流量管理系统的判定, 并且在其允许的情况下, 才可以执行。一类分散式管理方式, 可以将空域资源的使用灵活性大大提高, 有效地增强空域资源的使用效率, 并且还可以增加航空飞行的容量。在此管理方式下, 空中交通流量管理系统还要收集空中交通的到达时间, 并对其进行处理以实现共享, 在此过程中要采用按计划先服务的原则。

(四) 二类分散式管理方式。

二类分散式管理方式是在一类分散式管理方式的基础上发展起来的, 在该管理方式下, 不同的航空公司可以自由地对飞机的到达时间进行分配和交易, 这样有利于航空公司制定合适的飞机到达时间方案, 在此过程中, 空中交通流量管理系统只是扮演着为航空公司提供数据的角色, 当空中交通行为影响到空中交通安全时, 空中交通流量管理系统才对其进行干涉。

三、空中交通流量管理方法的探索

在研究我国的空中交通流量管理方法时, 应该从先期的航班分配、飞行前流量管理、飞行中实时流量管理这三个方面入手。

在先期的流量管理中, 可以先调查其中的空域、空管和机场的实际状况, 并收集相关的数据, 然后再制定航班的营运时刻, 在制定的过程中, 要在所收集的数据的基础上运用预设的评估体系, 这样可以制定出合理、科学的航班营运时刻, 有效的保证空中交通流量管理的顺利进行。

在飞行前的交通流量管理中, 由主管部门检查相应的文件, 并对其进行审批, 在对资源进行分配时, 应充分考虑航空公司提出的关于起降时间及航班次数的要求, 为了满足不定期计划的要求, 还要留出一定的空间容量。此外, 为避免航班延误等现象的出现, 航班飞行行为应该严格按照计划进行。

在飞行中的流量管理中, 为了提升实时信息的准确性和科学性, 相关部门和系统会随时监视和控制空中交通流量, 这样可以确保为航班的运行提供优质的服务。

四、结语

我国的航空事业受到科学技术的进步以及经济水平提高, 促使其走向繁荣发展的道路, 在空中交通流量的监控和空中交通运输业的发展过程中, 应用先进的管理技术和管理方式是很有必要的, 可以有效提升空中交通的安全系数, 缓解空中交通的压力, 并减少航班延误等现象的出现。

参考文献

[1] .邢有洪, 金永利, 李晓津.航空公司财务状况对航班延误的影响分析——基于Logistic模型的实证研究[J].财会通讯, 2010

[2] .颜晓东, 朱道娴, 马辉.美国空中交通流量管理体系及其对我国流量管理建设的启示 (一) [J].中国民用航空, 2007

[3] .田振才, 杨波.借鉴国外先进经验建设中国民航空中交通流量管理系统[J].空中交通管理, 2005

浅析空中交通管制员素质优化 第9篇

1 人为因素在空中交通管理中的重要性

空中交通管制工作是确保航空器安全运行的保障, 同时兼顾着确保航空器稳定运行和增加交通流量的任务, 特别是在全球经济一体化趋势下, 国际交流与沟通日渐增多, 对空中管制工作提出了更高要求。人为因素主要是指与人存在关联的所有因素, 包括人、人与设备、人与环境等多方面内容, 其中人自身机体、知识及能力等方面是人为因素的重中之重[1]。

在管理工作中, 人为因素可以引发多方面措施, 例如:技能、知识及复合性错误等, 无形中增加了空中交通不稳定性。国际民航组织针对空中交通管理工作情况, 将管理对象主要分为人、硬件、软件及环境, 由此可见, 人为因素在管理中的重要性不言而喻。通过对相关数据研究表明, 其中70%事故都与人为因素有关, 一般体现在身体、心理、生理等方面。因此, 如果忽视对人为因素的控制和管理, 势必会影响管理质量和效果。

2 优化空中交通管制员素质的途径

2.1 专业知识方面

管制工作不同于一般工作, 具有专业性、复杂性特点, 管制员只有具备更高的素质, 才能够更好地处理各类问题。在招聘管制员时, 需要对人员基础知识进行考核, 要具备大学本科学历, 且英语水平要达到四级, 能够进行熟练的沟通和交流, 并在工作中不断提高语言能力, 以此来应对工作中更为复杂的工作情况。由于空中交通与地面联系需要通过无线电, 难以确保通信质量, 基于此, 管制员要具有良好的语言逻辑, 保证通话简洁明了, 传达指令;不仅如此, 管制员还需要积累一定的飞行调度经验, 且管制员还需要具有灵活应对突出事故的反应能力, 能够快速提出解决方案, 为空中交通运输提供帮助和指导[2]。

2.2 情绪指导方面

人类是具有思想的高级动物, 内心活动极其复杂。我国多起空中交通事故都是由于管制员粗心大意、主观臆断造成, 而使得管制员心理因素发生变动的一个关键就是情绪, 情绪稳定情况下, 管制员各项功能也能够处于平衡状态, 集中注意力工作, 反之, 人们情绪波动较大情况下, 管制员条理不够清晰, 注意力不集中, 使得工作效率大打折扣。因此, 选择管制员时, 要通过各项测试, 观察管制员气质、性格等方面调节能力, 是否具有教强的意志, 宠辱不惊, 即便是在实际工作中, 遇到比自己更为优秀的同事, 也要保持正确态度、不断学习, 树立良好的观念, 从而在具体工作中, 更好地发挥自我价值、提高工作效率和质量。

2.3 职业道德方面

为了能够有效提高控制管制工作水平, 要引导管制员树立正确的职业道德观念, 只有具备高度责任感, 才能够认真落实每一个细节。因此, 首先要加强思政教育。管制员整体年龄年轻化, 思想比较活跃, 要采取针对性教育, 引导其树立正确观念, 明确自身的价值, 并在管制员内心中形成主人翁意识, 才能够确保其投身于管制事业当中;其次要坚持与时俱进原则。在进行思政教育过程中, 要积极引进先进知识, 并将民航改革方针、政策融入其中, 传递正面能量, 增强管制员荣誉感;最后要严格遵循各项工作制度, 特别是针对管制术语、陆空对话等方面工作, 只有这样, 才能够确保管制工作顺利进行。

2.4 身体素质方面

身体素质是管制员承担工作的基础, 缺少良好的身体基础, 难以完成工作任务。因此, 要加强管制员记忆和心算能力, 对航空器运行基础情况能够进行有效记忆, 为自身工作奠定基础, 另外, 还需要注意力分配广度, 由于管制员工作过程中, 要一人承担多项任务, 不仅要进行无线电通话, 也需要兼顾监视荧光屏, 尤其是在面对多架飞机运行时, 要学会一心多用、抓住重点, 以此来确保每一个环节都能够在掌控之中, 与飞行员共同完成飞行任务[3]。

除了上述各项能力之外, 管制员还需要具备其他能力, 例如:预测能力、决策能力、协调能力等, 管制工作十分重要, 不仅是管制系统的核心, 也是系统良好运行的驱动。因此, 加强对管制员人为因素的关注十分必要。

3 结论

根据上文所述, 空中交通管制工作作为保障交通运输安全的基础, 在整个空管系统中占据不可替代的位置, 而管制员素质更是不容忽视的一方面。因此, 要明确人为因素的重要性, 并采取针对性措施, 加以调整和优化, 通过对管制员心理素质、身体素质等方面进行强化, 促使其能够在工作中发挥最大作用, 从而促进我国航空航天事业可持续、健康发展。

参考文献

[1]刘超备.空中交通管制中的人为因素——结合SHEL模型浅析空中交通管制[J].科技风, 2010, 18 (3) :259-261.

[2]高浩然, 陈亚青, 黄龙杨.我国空中交通管制员素质模糊综合评估研究[J].武汉理工大学学报 (交通科学与工程版) , 2012, 20 (5) :12-14.

空中交通控制 第10篇

1 静态空中交通行为复杂性分析

空中交通行为可以分为静态以及动态两种, 无论哪一种形态都具体其复杂性, 而随着我国空中交通事业的发展, 对此进行研究显得尤为重要, 这对指导我国的空中交通安全有一定的指导意义。也正是因其复杂性, 才有研究的价值, 接下来, 笔者就对空间交通行为在静态情况下, 呈现出的复杂性进行详细的分析。

基于此笔者所采用的主要是方法是自动化空管管理, 利用这一原理, 对我国的空中交通管理行为进行更深层次的解读, 并且在此基础上对其进行重构以达到最佳的状态, 与此同时还需要将聚类进行具体的划分, 其主要目的是希望在此基础上能够对空中交通行为进行有针对性的指导。其指导水平存在一定的差异性, 而这种分类能够将这种差异非常细致的描述出来, 刻画效果非常好, 因此更加规范空中交通行为。在对其相关指标进行归类或者划分时, 要注意保存数据信息, 尤其是一些重要的交通信息, 否则其指导意义将大大折扣, 而且保存交通数据信息, 也有利于后期工作的开展, 从而整个研究体系形成一个整体, 在后期寻找根据时更容易找到原始数据作为线索。在对处理相关数据信息时, 要注意预先保留数据接口, 因为静态空中交通行为研究并不只是单单的一个层次, 因此处理需要处理的处理非常多, 而且也需要更多的数据为后期决策做准备, 所以预留数据接口非常重要。

针对静态空中交通管理中的交通行为, 本文所使用的方法主要是聚类分析法, 这种方法是统计学中比较普遍使用的方法, 也是基础性方法, 其主要的应用步骤如下:将目标对象集合起来划分, 也可以采用不同簇的划分方法, 但是如果选择后者, 需要注意每一个簇中, 每一个目标对象都应该类似的特征, 但是也不能完全相同。根据这个方法, 笔者将在此研究的空中交通行为分为两个不同的簇, 与此同时, 将其中多涉及到的指标按照不同的指标分为聚类, 之后经过详细的分析计算之后, 就可以得出评分函数, 进而根据这个函数对静态空中交通管理中的交通行为进行指导。

通过使用上述的方法, 研究人员可以十分清楚的了解到静态空中交通行为的具体特征, 并且能够对该特征呈现出的信息进行感知, 而且在此基础上, 研究人员可以进行更深入的透视分析, 进而对其特征全面掌握, 为相关空中交通人员做决策提供数据, 进而进行可靠分析。采用聚类分析法, 是从宏观的角度来解决这个问题, 通过聚类划分, 找出聚类之间的各个差距, 之后对这个具体的差值进行详细的研究, 经过不断地研究与勾画, 最终描述出整个静态空中交通管理中各个关系以及整体呈现出来的关系。利用先进的手段, 这些关系会以图像的形式呈现出来, 根据图像管理人员会做出具体的部署, 以确保空中交通安全。采用聚类分析方法的优势十分明显, 其中最重要的是信息带来普遍性, 因为在计算的过程中, 并没有涉及到特定的细节问题, 而正是这一优势的存在, 使得空中交通行为管理人员能够非常系统的将其描述出来。

2 动态空中交通行为复杂性分析

2.1 差异函数和多维特征量

要想有效的实现对动态空中交通行为特征的刻画, 最基本需要做的就是要对不同时间阶段内的静态空中交通行为的差异与共同点进行描述与区分。这是做好静态空中交通行为特征刻画工作的前提条件。我们知道, 空中交通行为的指标体系能够很好的实现对某一时间片内静态空中交通行为的全面刻画。其中, 聚类数量M与聚类间差异bc两者能够对不涉及细节信息的静态空中交通行为在不同时间片中交通行为的总体异同关系进行记录与勾画, 并将得到的结果当作交通行为的一般特征量, 并根据此实现对不同时间片内静态空中交通行为的对比。而划分聚类则能够得出静态空中交通行为的具体指标框架, 并利用这些相关的信息对空中交通行为模式的细节特征进行推衍, 得出有价值的信息数据。

2.2 动态空中交通行为的内涵分析

在缺少相关具体信息的情况下, 人们很难得出某一客观对象的复杂性特征与信息, 所以, 当人们更多的以主观的猜测来对空中交通管理的动态空中交通行为的复杂性进行定义时, 这一工作就缺少了其根本的意义。然而在能够对动态空中交通行为的多指标体系的多组时间片的划分聚类集合数据进行掌握的情况下, 对独立的研究对象在不同时间片内的动态空中交通行为进行比较分析也具有重要的意义与作用。所以我们说, 动态空中交通行为具有着一定实质性的复杂内涵。

通常来说, 有六个特征变量能够对动态空中变化交通行为在不同层次上的多维度概观进行表现, 所以我们认为动态空中交通行为至少拥有六个层面的复杂性涵义。动态空中交通行为的基底层次复杂性CF能够通过这六个特征变量来对其客观层面进行反应。鉴于人的处理对象关系能力十分有限, 因此可以借助信息自动化系统来对这六种特征变量进行提炼和深度精炼。并根据自动化系统对这六种特征变量动力学相似性在动态空中交通行为信息层中的相互关系与反应, 来对动态空中交通行为的同调复杂性 (CS) 进行构建。

3 结论

综上所述, 可知空中交通管理中的交通行为的确具有一定的复杂性, 也正是如此, 对其进行研究更具价值, 以此帮助我国的空中交通管理行为更加规范化, 更加正规化。本文是笔者多年空中交通管理中交通行为复杂性研究的总结, 希望能够为我国空中交通的发展提供借鉴。

参考文献

[1]托马斯·B·谢利丹, 胡宝生译.人与自动化:系统设计和研究问题[M].西安:西安交通大学出版社, 2010:68-69.

[2]埃弗雷姆·特班, 杰伊·E·阿伦森, 梁定澎, 杨东涛, 钱峰译.决策支持系统与智能系统[M].北京:机械工业出版社, 2009:14-15.

[3]Murray Gell-Mann著, 杨建邺, 李湘莲译.夸克与美洲豹-简单性和复杂性的奇遇[M].长沙:湖南科学技术出版社, 2012:216-218.

空中交通流量管理关键技术探讨 第11篇

【关键词】控制交通流量；空域资源；问题与关键技术

1、空域结构

随着国家经济的迅猛发展，航空运输业的需求量也日益增长，迄今俨然成为了不可或缺的运输方式之一，值得骄傲的是我国的交通运输业增长态势跻身于世界榜先列。但是，发展随之而来的问题，就是配套的空中交通流量管理系统没有跟上人们对民航巨大的需求量，国内航班量迅速膨胀，导致如航班不同程度延误等现象。空军的发展也因研发新型战斗机及配备等，需要拓宽更大范围的空域。意识到诸如此类的问题，空管委和各个相关部门也尽过很大努力，虽然空域环境大体得到改善，但是完善的空域划分及布局仍未制定出来，空中拥堵现象时常发生，军民空域错综交互，安全隐患日益突出，也导致航空效率和质量普遍低下。如何保证航班安全飞行？如何提高空域的灵活度？如何将空域资源的利用率提高到最大？如何合理调配军民航空领域的资源？当航班急剧增加，管制员如何避免在某一时刻用牺牲航班延误的代价来换取大流量的航班次数？所有的问题，解决的根源就在于如何在空中交通紧张时段进行有效的流量控制。

2、我国空域流量的系统和监控尚存不足

监控空域流量系统的不足体现在两方面：一是流量区域未具体划分，控制部门不明确；二是流量控制的综合管理仍存缺陷。虽然飞行流量小的区域通过常规的流量控制工作基本可以满足运行需求，没有专门设置流量控制部门是为了节约成本，仅由各管制部门自己控制和发布。但这种自给自足的流量控制方式不适用于我国大流量机场，民航事业的更高水平发展迫切需要设置专门的流量控制部门。综上所述，流量控制工作关键点之一，在于设置专门的部门，在统一规划部署下，来协调各个单位的流量控制工作，解放管制的力量。而关键点之二，在于如何改变全国没有统一的流量监控和综合管理系统，各地民航发展状况参差不齐的状况。我国仍然是发展中国家，虽然经济已飞速增长，但是因地域和资源等的差异，各地发展状况各不相同，因此各个地方对流量管控的资金投入力度，信息化设备的水平也就各不相同，存在相当多的兼容性问题，航班动态信息因信息的滞后性，无法及时互相传达共享，因此资源的综合利用率低。统一各部门的流量综合管理，打破各地区的“各自为营”的局面，及时共享航班动态等信息，才可以真正使全国流量监控的统一成为现实。

3、空中流量管理的关键技术

总体看来，空中流量管理方法主要从两方面着手：空域容量和空域流量管理。空域容量是从宏观角度出发：航空运输莫过于运输工具和运输途径，即飞机机型和飞机所有能经过的路径都是研究重点。飞机类型决定了飞行高度；飞行途径决定机场、跑道及空中飞行区域的结构和管制流程等。要制定完善的空中交通秩序管理系统，需要长期不断地努力，可谓任重道远：此方法涉及范围广，各方面协调难度大，实现周期长，不能局限在承担空中交通流量管理相关任务中。空域流量是从微观角度出发：单个飞机可以进行极其精细化的管理和调整，如起飞降落时间，飞行航线等，从而可以较容易管理空中流量了，此方法使用较为广泛。我国交通管理起步早，而且发展空间广阔，以下介绍几类关键技术和管理系统：

1）增强型交通管理系统：此系统主要组件有数据交换、流量分析、协同决策等。数据交换是指空中交通流量状态的实时共享，航空公司和管理部门均可共同享有此流量信息。流量分析是指通过之前得到的一定的数据对某一管理范围内的空域进行飞行状态的分析。协同决策是指某一流量管理方案可由多个部门，单位来进行具体协商，具体内容具体分析。此系统曾经被美国使用，由专家进行分析和研究，再由具体实施部门进行二次开发，全国范围都可以自行自主调整飞行流量和空域容量。突发状况下也可自主对空域进行优化。

2）终端雷达管制自动化技术：运用雷达实时监测空中交通状况，运用自动化技术建立系统模型，通过模型模拟出空中交通的最优管理方法和决策决断，通过人机交互技术对飞行时隙和航线、航路进行协调和管制等。

3）全空域和机场建模：同样通过建模的方法，对机场整体进行建模。机场的容纳指数、路径的分配、冲突预算等都是建模的要素，容纳指数由跑道、滑行道、停机位及航路容量等构成。模型构建好后，设计出最优解决方案，使得地面容量与配合空中交通容量配合更好，因而流量决策更及时，完善，整体管理更井井有条。

4）定期航班规划和数据管理：可以互通共享的庞大的数据库包含所有的数据，如航班计划、运行状况、所有相关文件、管理区域、扇区等数据，及时存储，及时和相关部门共享。

5）计算机辅助时隙分配：和空域流量对应，单个飞机的精细化管理，从飞机起飞开始计算，到飞机降落，进行高精度的时间管理，对飞行时隙进行合理规划和调控，减少飞行冲突状况，从而提高空域容量。

4、结语

空中交通流量管理不单单是中国遇到的问题，这是全球性的关注难题。它涉及范围之广，相关因素之多，包含细节之零碎，都是亟待解决的关键。国内外几代航空人的奋斗目标就是如何科学地制定合理的流量管理系统，我国也不例外，尽所有可能，最有效地利用所有资源，最大限度地和各个相关部门进行沟通，不过，和谐空域、和谐飞行应该是指日可待了。

参考文献

[1]高海军，王健，陈龙，王飞跃.空中交通流量管理研究综述[J].控制工程，2003，06：484-487+517.

智慧空中交通管理系统及其应用 第12篇

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, 使其可以快速准确的做出自身判断, 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, 保证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准确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, 使得航空过程更加可靠, 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, 保证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。