空中交通管理中空域規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)探究

唐天宇

摘 要： 伴隨航天航空事業(yè)的快速發(fā)展，對空中交通管理水平提出更高的要求。從空中交通管理實際看，主要強調(diào)做好優(yōu)化配置空域資源工作，確保滿足空域多元化、靈活性發(fā)展要求。本次研究將從多種關(guān)鍵技術(shù)角度分析空域規(guī)劃的實現(xiàn)策略，包括安全評估、特征提取與分析、飛行程序自動化、航路網(wǎng)優(yōu)化以及監(jiān)視保障技術(shù)等。

關(guān)鍵詞： 空中交通管理；空域規(guī)劃；關(guān)鍵技術(shù)

前言：空域資源能否滿足空中交通管理需求，很大程度上取決于空域資源的合理規(guī)劃。值得注意的是，空域規(guī)劃中，涉及極多的要素內(nèi)容，若未能保證這些要素的有效處理，便可能出現(xiàn)空中交通擁擠情況，空中交通安全性與暢通性均會受到影響。因此，本文對空中交通管理中空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)的研究，具有十分重要的意義。

1空中交通管理空域規(guī)劃評估

近年來，空域管理規(guī)劃中，有較多技術(shù)不斷引入，如縮小垂直間隔標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)、自動監(jiān)視技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)等，這些技術(shù)在保證交通管理系統(tǒng)運行與發(fā)展方面均有積極作用。然而應(yīng)注意目前飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)減小，這樣整個空域系統(tǒng)所受威脅增大，此時需考慮如何做空域運行安全評估工作，確保空域系統(tǒng)管理中有相關(guān)的資料作為參考，使交通管理空域規(guī)劃水平進一步提升。從當(dāng)前空域規(guī)劃安全評估相關(guān)技術(shù)應(yīng)用看，一般注重從NAS系統(tǒng)安全性改善層面著手，制定相關(guān)的系統(tǒng)安全手冊、安全管理計劃等，甚至可立足于實際做安全管理系統(tǒng)的設(shè)計，使之成為空中交通防范危險的工具。

2空域規(guī)劃中特征提取與分析關(guān)鍵技術(shù)

空中交通管理活動中，如何做好空域資源的規(guī)劃管理工作，很大程度取決于特征提取與分析工作。從該技術(shù)實施的要點看，主要表現(xiàn)在對空域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集后，借助數(shù)理統(tǒng)計方法，做特征量化模型、特征量預(yù)測模型的構(gòu)建，根據(jù)模型分析空域結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性以及運行中流量分配情況。從空域運行具體特征看，主要表現(xiàn)在空域結(jié)構(gòu)技術(shù)性能、飛行航跡保持能力、空域服務(wù)質(zhì)量。如其中空域結(jié)構(gòu)技術(shù)，該特征表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性、網(wǎng)絡(luò)連接度、空域利用率方面；再如飛行航跡保持能力涉及整個飛行中飛行器出現(xiàn)垂向或側(cè)向偏差的可能性；而空腹服務(wù)質(zhì)量上，不僅有要素流量如航路點、飛行情報區(qū)、像終端區(qū)等，也涉及其他運行成本、潛在沖突系數(shù)與噪聲系數(shù)等。當(dāng)前空域規(guī)劃中，已有相關(guān)的數(shù)據(jù)分析、報告系統(tǒng)，系統(tǒng)運行中能夠指導(dǎo)如何做飛行程序的設(shè)計，判斷空域流量、評估空域噪聲，系統(tǒng)一般設(shè)置于終端管制中心或相關(guān)職能部門中，應(yīng)用下取得的特征提取與分析效果明顯[1]。

3終端區(qū)域飛行程序自動化技術(shù)

飛行程序設(shè)計是否合理直接影響整體運行安全性，而飛行程序設(shè)計中主要從終端區(qū)領(lǐng)域著手，明確飛機的各緩解，在此基礎(chǔ)上設(shè)計飛行路線，通過繪制飛行程序的要素模塊，用于程序設(shè)計評估參考，保證設(shè)計的合理性。而該過程中可考慮引入自動化技術(shù)，主要強調(diào)依托于自動化技術(shù)自動完成模塊化繪制、飛行程序自動生成的目的。例如，在分析飛行程序要素中，如定位點、機場以及導(dǎo)航臺等，利用自動化技術(shù)自動實現(xiàn)圖形圖素映射關(guān)系的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上做各要素模塊繪制，最后完成參數(shù)配置。另外，飛行程序自動化設(shè)計中，也需考慮設(shè)計模板受障礙物影響，合理調(diào)整設(shè)計模板，保證飛機程序的有效設(shè)計。除此之外，有研究資料報道，目前國外在飛行程序設(shè)計中，直接設(shè)計相關(guān)的空域管理軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)集中計輔設(shè)計技術(shù)、地理信息技術(shù)等，且整個系統(tǒng)中將飛行程序設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)明確，如飛行程序中的進離場程序，均被囊括其中，提高飛行程序設(shè)計的合理性。

4高空航路網(wǎng)優(yōu)化相關(guān)技術(shù)

航路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計主要為保證整個空域資源被合理運用，使整個機場高空主干航路網(wǎng)規(guī)劃合理，也包括其他支線航路網(wǎng)、終端區(qū)過渡航路等 。在優(yōu)化設(shè)計高空航路網(wǎng)中，需結(jié)合當(dāng)前航路網(wǎng)運行特征，明確航路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計目，通過對各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的分析，做航路網(wǎng)層次劃分模型的構(gòu)建，根據(jù)該模型劃分航路網(wǎng)絡(luò)，整個航路網(wǎng)層次劃分中，包括三個層次，如樞紐主干網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域干線航路網(wǎng)以及區(qū)域支線航路網(wǎng)等，同時在終端飛行、航路網(wǎng)之間的過渡航路也是優(yōu)化設(shè)計的部分。為保證設(shè)計的合理性，注意在優(yōu)化設(shè)計中從初始化設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計、避讓設(shè)計等方面著手。通過該種設(shè)計方法，既保證航路網(wǎng)運行效率提升，航路網(wǎng)運行成本也因此降低。若設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計有多目標(biāo)優(yōu)化情況，可在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)運用在做建模與處理，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計多目標(biāo)優(yōu)化目的。

5空域運行監(jiān)視保障相關(guān)技術(shù)

空域規(guī)劃中，無論如何在前期做好特征分析、飛機程序設(shè)計以及航路網(wǎng)設(shè)計外，還需在監(jiān)視評估能力上加強。從監(jiān)視評估的內(nèi)容看，主要集中在監(jiān)視、導(dǎo)航與通信等層面，通過監(jiān)視評估判斷空域設(shè)計方案是否可行，保證飛機程序正常運行。從通信導(dǎo)航監(jiān)視技術(shù)看，主要表現(xiàn)在對臺站電波傳遞情況、影響因素進行監(jiān)視分析，或直接進行觀測誤差模型、信號傳播距離模型的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上分析地基范圍內(nèi)沿航跡容差、側(cè)向容差以及臺站信號作用空間等。以RNAV-Pro為例，應(yīng)用下能夠評估終端區(qū)飛行程序障礙物，且覆蓋監(jiān)視整個通信臺站，及時將監(jiān)視結(jié)果反饋回來，對保證飛行安全有積極作用。應(yīng)注意的是，我國目前在可用空域資源上相比發(fā)達(dá)國家仍較少，這對于持續(xù)上升的飛行流量，將出現(xiàn)航空運輸業(yè)阻礙問題，迫切要求在空域資源上進一步合理規(guī)劃，規(guī)劃過程中除引入上述關(guān)鍵技術(shù)外，我國需在空管科研力度上加大，強化自主研發(fā)，在空域規(guī)劃實踐中引入更多先進的理論與科研成果，以此推動航天航空事業(yè)發(fā)展[2]。

結(jié)論：空域規(guī)劃是否合理直接影響空中交通管理水平。實際開展空域規(guī)劃中，應(yīng)注意引入相關(guān)的技術(shù)，所有技術(shù)內(nèi)容均需圍繞特征分析、設(shè)計、評估工作開展，進一步細(xì)化為安全評估、特征提取、飛行程序設(shè)計、航路網(wǎng)優(yōu)化以及監(jiān)視評估等，通過這些關(guān)鍵技術(shù)，對于提高空域規(guī)劃的合理性有積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]李正宇.現(xiàn)代空中交通管理中的空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)[J].信息通信，2015，（06）：274.

[2]陳旭.現(xiàn)代空中交通管理中的空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)探析[J].硅谷，2014，7（03）：1+5.