以大數據為基礎的空中交通流量管理研究綜述

童旭

摘? 要：近年來，伴隨社會經濟持續發展和進步，國內航空事業走向了繁榮，空中交通流量持續增長，發生了擁堵問題，部分樞紐機場因此造成航班延誤，給人們出現造成了不便，且出現了經濟損失。為有效處理該問題，協同式管理誕生了，并且發展成了空中交通流量管理效率提高的最佳方法。

關鍵詞：大數據;空中交通;流量管理

引言

近幾年，隨著我國航空運輸業的迅速發展，空中交通流量增長迅速，空中交通延誤問題越發嚴重，并且出現了全國范圍內機場、終端和區域的擁擠，這不僅造成了經濟損失，還導致飛行沖突頻發，嚴重影響了飛行安全。由于我國空管發展相對滯后，特別是在空中交通流量管理方面仍然比較落后，缺乏統一管理、空域自由度較小、流量管理水平低、控制策略單一、專業人員缺乏、數據信息分散且不能有效利用等問題均是遏制空中交通流流量管理與發展的要素。所以，面對目前的困境，需要及時地對我國空中交通流量管理進行創新性、探索。

1空中交通流量管理概念

空中交通流量管理用英文翻譯為AirTrafficFlowManagement，簡稱ATFM。在1970年，由于多種原因使得某一空域的空中管制能力無法應付當前空域繁忙的局面，從而探討了利用空中交通流量管制更好的調控航班。ATFM制定的目的就是為了讓空域更加安全高效，空中交通管理的服務和機場應對的能力得到提升，為所有航空器提供即時準確可靠的信息，通過經濟實用的空中運輸方式，盡可能的減少航班的延誤，及時發布空域具體使用情況。

2以大數據為基礎的空中交通流量管理

2.1SMS管理系統

協同式SMS管理系統核心運行方法是處理機場場面規劃問題，確保機場容量，對機場空間區域的合理運用與分配，讓進場與離場的航班可以順利運行。該系統關鍵共鞥就是：①可以經過計算機場場面流量，明確要進場與離場的飛機飛行航跡，擬定出安全舒適的飛行策略。②按照先前的進場與出場的飛行軌跡明確對后期飛機場面應怎么實施操作。③經過連接系統，可以把飛行計劃經過信息交接模式傳遞給使用者，與此同時對其飛行軌跡給出合適的意見或建議。為確保系統優化配置，需要將整個系統劃分成3部分展開管理。第一，TM部分，該部分工作內容是整理分析產生的數據，經過對數據評價，接著模擬計劃，如此能夠促使決策更真實。第二，CT部分，該部分就是對管理工作者展開航班戰術上的指導。第三，TFM部分，該部門內容就是采集與共享產生的航班數據信息。

2.2空中交通流量管理方法

空中流量管理方法主要有以下幾種：長期法（一般要15年左右）。主要包括建設更多的機場和跑道，增加硬件設備和軟件設備，全面提升空中交通管制的技術和水平。中期法（一般6個月到幾年）。增加更多的空中航線，這些方法使得空中交通網絡的飛行流量不斷攀升，從宏觀層面上的布局更加合理，可以更為高效的利用空中領域。短期法。主要通過地面等待公司等待和飛行計劃的調整等方式，讓空中交通流量，對，減少，同時使得空中交通運輸情況更加順暢，機場的容量與空中交通流量應該相匹配，減少空域的擁堵情況。

2.3環境數據模塊工作流程

環境數據包括情報區、機場、扇區、管制區、航路、航空公司等各類數據，由情報中心系統輸出給全國流量管理系統，通過全國流量系統中央處理節點數據引接交互區，按照情報中心確認的對外接口格式接入。首先，將情報中心光盤數據（每28天發布）通過靜態航行情報處理系統接口傳輸完成環境數據的引接;然后將光盤中的格式化數據存儲入庫進行數據預處理。每期導入至流量系統的數據與往期發布數據進行比對校驗，人工完成數據審核確認。最后，在流量系統內提供基于內部格式的文件服務以及基于HttpRestful的Web接口完成轉換后數據的發布及調閱。

2.4系統應用的空管數據源

綜合航跡數據是空管自動化系統多種監視源（雷達、ADS-B等）綜合處理產生的系統航跡與飛行計劃數據融合的航跡信息，包含目標航跡的WGS-84坐標、高度、速度、航向角和24位地址碼等，通過解析目標的綜合航跡數據，流量系統可實時獲取航空器的運動態勢。與此同時，空管自動化系統設計規范指出，空管自動化系統應可通過網絡或串口形式的方式輸出給予其他系統。這為本設計提供了較好的基礎，直接采用空管自動化系統綜合航跡進行開發，航跡更新周期在合理范圍可進行調節，航跡更新速度快，完全滿足流量系統開發所要求的高時效性和穩定性，同時也提高了開發效率。

2.5多機場地面等待問題

基本的 M AGH P 模型假設機場的出港和進港的容量是時間確定函數，且是預先確定的。除了這些特性外，假設航路扇區的容量也是無限的，因此不考慮預定航線或備選航線，也不考慮飛行速度。地面等待和空中延遲的上界是無限的，這為部分航班的取消鋪平了道路。請注意，飛機的飛行是可持續的，例如相關的飛機在時間段內將繼續飛行。假定繼續飛行的富余時間已知，如果該航班在富余時間內到達目的機場，則繼續飛行的航班的起飛不受影響，否則，續飛的地面等待延遲最少為續飛的總延遲（地面等待 + 空中延遲）減去富余時間。

結語

空中交通流量管理涉及到多個層面，包括飛機的起、降落、滑行、加入航線到達終端、飛機的進近落地等等各個層面，流量管理的決策不僅需要考慮到機場的容量，同時還需要考慮到航空公司以及機場對航班的管理情況;不僅與空中交通管制規則制度、空域結構、管制員工作負荷有關，而且還依賴于氣象條件、通信導航監視系統的可靠性等其他要素，故而，影響空中交通流量管理決策的因素是龐雜多變的。所以，需要建立一個以大數據為基礎的空中交通流量管理系統，為了讓我國通過數據資料更加豐富，通過分類處理，深度挖掘系統利用的多種方式，規劃和整理空管大數據的運營管理模式，讓相關數據的儲存管理、利用及開發更具有效性，這是未來空中交通流量管理利用大數據分析的一大趨勢。

參考文獻

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