智慧空管有多智慧

智慧民航建設作為“十四五”民航發展的主線，涉及民航發展的全領域、全主體、全要素、全周期。本文擬從建設目標、組成架構、運行概念、運行場景和發展路徑等方面介紹智慧空管的初步成果。

智慧民航建設作為“十四五”民航發展的主線，涉及民航發展的全領域、全主體、全要素、全周期。其中，智慧空管需要我們搶抓新一輪科技革命機遇，加速實現新一代信息通信技術與民航空管系統的深度融合，實現對空管系統安全、運行、服務等需求做出數字化處理、智能化響應和智慧化支撐，以智慧促安全、以智慧促運行、以智慧促服務，推動實現智慧空管。本文擬從建設目標、組成架構、運行概念、運行場景和發展路徑等方面介紹智慧空管的初步成果。

智慧空管建設目標

智慧空管的智慧究竟要體現在哪里呢？未來的建設目標又是什么呢？總結下來，彈性敏捷適變、數據匯聚賦能、廣泛協同交互、融合一體運行、科學智能決策等五條基本可以覆蓋未來智慧空管的建設方向。

面對航空業快速發展變化，各類運行挑戰日益復雜困難，航班運行需求呈現差異化、多樣性、易變性等特點。通過技術驅動，使得空管的職能邊界、運行流程、支撐條件、能力要求等能夠彈性、敏捷、快速地變化以適應不同時期、不同地域、不同需求的運行挑戰。

數據是運行管理的“血液”，通過建設一批通信、導航、監視、氣象、情報等新型數字化基礎設施，統一規劃建設各級各地的數據中心、數據中臺、數據倉庫等，拓展感知范圍，并形成海量數據治理能力，用數據說話，以數據驅動運行服務、業務流程、決策規劃等轉型升級，實現空管體系的數字化賦能。

基于統一兼容的數據交換標準和運行規范，形成一致的信息互操作語義，有效銜接不同運行主體之間的運行流程，實現空地、軍民、國內與國際、多級管制單位、空管-機場-航司、民航與其他交通行業等多方之間的高效協同互操作運行。

通過信息融合、系統融合和運行融合，突破傳統專業和系統界限，減少部門間協調，構建一種全新的一體化、互用式的空管運行模式，無縫銜接流量管理、排序管理、管制指揮全流程，服務航班“門到門”的運行，實現國際民航組織推薦的ATM（空中交通管理）概念。

基于海量數據賦能，充分運用各種智能化新技術，打造空管“智慧中樞”，培育面向復雜運行環境的計算推理、趨勢預測、規律發現、科學決策等能力，實現對體系內各級各類一線運行人員和管理者的決策支持。

智慧空管組成架構

目前的研究表明，智慧空管組成架構大致是：通過智慧技術賦能智慧設施、智慧管理、智慧安全、智慧協同，共同支撐智慧運行和智慧服務。

智慧技術是指通過智慧技術應用，全面賦能新技術裝備，助力智慧空管建設中各目標的實現。當前，賦能技術主要以云計算、大數據、物聯網、人工智能、移動互聯網、5G、北斗、區塊鏈、量子計算等信息通信技術為代表，結合其他基礎領域，如導航、新材料、航空器、控制、機器人、管理學、心理學、社會學等，通過智慧空管各種賦能技術的應用，全面賦能新技術裝備，助力智慧空管建設中各目標的實現。

智慧設施是指通過基礎設施建設，構筑全面泛在感知和廣域協同交互的能力。智慧設施包括感知互聯系統和支撐平臺兩部分，感知互聯系統通過建設包括通信設備、導航設備、監視設備、氣象設備、民航通信網、互聯網、物聯網等在內的感知互聯系統，構筑全面泛在感知和廣域協同交互能力，融入全域數字化資源的泛在網絡，為相關方提供網絡化互聯的“感知互聯底座”。支撐平臺包括 SWIM 廣域信息交換平臺、空管資源管理平臺、空管云平臺、空管大數據平臺、協商平臺、運行監控平臺、民航一體化運行平臺等在內的通用平臺，集聚行業內外優勢資源，統籌關鍵核心能力，發揮系統優勢，實現多方高效協同運行。

智慧管理是指以數據賦能為驅動、以流程優化為核心，創新管理形態，提升綜合管理能力。

智慧安全是指通過構建集中監管、分級監控的整體安全管理體系，實現信息安全、網絡安全、服務安全、運行安全、運維安全、平臺安全、戰略安全等內容，為智慧空管提供全方位、多要素的安全運行保障。

智慧協同是指通過空管行業內的協同以及與外部的協同，形成“內外雙協同”機制，提升智慧空管運行效率。智慧協同是智慧空管的重要智慧手段和能力倍增器。內協同是指空管各地區、分局、場站以及各部門的多層級架構，要求體系內多方高效配合，協調各類資源按需科學調配。

外協同是空管部門與機場、航空公司、軍方、通航用戶、周邊國家、國際組織等多個利益相關方，通過一致、高效的信息交換加強協同，一是支撐保障我國軍事國防、經濟建設、社會發展等內循環重大需求，練好內功;在此基礎之上，發揮我國航空大國、航空強國的影響力，引領地區以及國際航空領域標準、規則與法律法規的制定，掌握航空發展主導權。

智慧運行是指統籌各方資源，智能調配各種保障能力，通過智慧管制、智慧流量和智慧空域有效結合，實現安全高效、精準可預測、綠色經濟的一體化智慧運行。

智慧服務是指通過不同的服務架構，面向空管系統內外提供彈性、敏捷、靈活、智能的服務，具體包括智慧氣象、智慧情報、智慧通航三方面內容。

智慧空管運行概念

智慧空管運行應該是一個基于面向多元需求的運行，以最大化保障多元用戶的需求為目標，針對有人機/無人機運行、臨近空間運行、高速/低速運行、管制/非管制運行等不同運行需求，通過智慧手段打造差異化服務能力，優化服務流程，提供不同等級、形式、內容的服務，構建新型運行保障體系，面向多元用戶空中服務需求靈活配置資源。

針對空管運行保障的各個業務環節、業務類型和決策需求進行數字化轉型，形成空管領域數據積累與數據資產，打造數字化平臺，改變當前依靠個人經驗定性“拍板”決策的方式，依靠數據科學定量決策，優化現有運行流程，為達到更高能力的智慧運行水平奠定基礎。

建立多方協同會商機制，通過智慧手段增強系統級的協同運行能力，減少人工協調的隨意性、差異性，暢通軍民航、空管、機場和航空公司等各方的信息和決策通道，增強地地協同、空地協同能力，提升軍民協同、地區間協同、國家間協同水平，形成協同高效的運行體系。

以全局運行效能最優為目標，以網絡化TBO（基于航跡的運行）運行能力為基礎，以每架航空器全生命周期航跡管理為抓手，從戰略、預戰術、戰術三個不同階段切入，形成流量管理、排序管理、管制指揮一體化運行的服務模式，減少多層級服務不連續導致的空間與時間資源浪費，實現ICAO推薦的ATM運行概念。

隨著科技進步，具有人工智能的系統和設備更廣泛地參與到空管運行中，需要重新鑒定管制員與智能化系統的關系，優化未來管制運行的模式，推動空管運行從“以人為主”，發展到“人機共治”，再到“機主人輔”，降低管制員工作負荷，提升系統運行效能和安全水平，最終實現智能化、智慧化運行。

智慧空管發展路徑

2021年是“十四五”建設開局之年，研究組在充分調研當前的空管運行現狀與客觀技術條件基礎上，制定了智慧空管的發展路徑。智慧空管的發展不能一蹴而就，應循序漸進，需要充分調研、全面論證、積極試點探索并穩妥推進，適時調整以響應行業需求的發展和變化，根據技術成熟度水平，不斷進行發展路徑的迭代。

發展路徑的總體思路是近期目標積極穩妥，可指導“十四五”期間的空管體系建設與能力提升;中期目標適度超前，助力多領域民航強國建設，并根據第一階段發展情況及時進行調整;遠期目標科學前瞻，以體現未來空管、航空業發展趨勢為主，并適時調整變化。

近期（2021-2025）以數字化、平臺化為目標，重點突破新型基礎設施建設，形成一套以數據中心為核心的新型基礎設施（支撐）平臺，構建一個天空地一體化的CNS網絡;搭建數字化平臺，增強數字治理能力，優化全民航運行協調的流量管理系統;打造信息共享平臺，改進業務模塊和業務運行方式。

新型基礎設施建設主要針對新技術在通信、導航和監視方面的技術改進和完善。通過航空寬帶通信和5G通信技術打造智慧空管的新型通信設施;通過北斗系統、GBAS/SBAS/ABAS打造新型導航設施;通過相控陣雷達、圖像識別和場面監視打造新型監視設施。通過構建天空地一體化的通信導航監視等傳感設施網絡，構成未來智慧空管運行的“神經末梢”，實現全面透徹感知、寬帶泛在互聯、智能協同運行等能力。

增強數據治理能力，通過數字化轉型建設，統一全國各地各級的數據資產目錄清單與體系標準，存儲并治理生產運行過程中產生的各類數據，形成可觀的數據資產目錄。建設全國數據中心，構建一套以數據為核心的業務管理體系。

建立系統間數據交換標準，搭建運行信息交換共享平臺，實現管制、流量、空域、氣象、情報、通航、設施設備等信息交換。

中期（2026-2035）以智能化、協同化為目標，重點提升運行的自動化和智能化水平，具有較強能力的資源統一集中分配能力，保障多元混合需求運行。初步形成綜合的ATM管理平臺，完成以動態容量評估、智能流量管理、自主間隔管理等技術為支撐的資源集中配置系統，構建一個靈活精細、高效協同的空域管理系統，形成一套定義清晰、可互操作的運行標準體系和軍民航協同運行機制。

動態容量和智能流量管理形成高效容流匹配機制。精準掌握空域容量的動態變化，利用智能決策技術將流量在時間和空間上分配在可用空域資源中。

多模式自主間隔管理針對不同類型運行需求和不同類型航空器性能，在涉及到不確定因素干擾、多方信息協同決策以及多種自動化設備融合等條件下，使用航跡沖突優化管理技術，進行高效的間隔計算和控制。

在綜合ATM管理平臺中，設計管制員畫像庫實現對管制員能力的精準掌控，并獲取空域資源的時空屬性，打造滿足4D航跡運行的資源配置系統。

從國家統一管制、軍民融合運行發展的角度出發，針對全球空管一體化發展需求，結合國內外空管標準現狀，兼容軍民航各自標準規范要求，綜合考慮新一代信息技術在空管中的應用，形成一套支撐軍民航融合運行、兼容跨國互操作的智慧空管運行標準體系和運行機制。

遠期（2036-2050）以智慧化、自主化為目標，構建以全面感知、泛在互聯、智能決策和實時響應的智慧體系。圍繞智慧空管的建設，打造以全4D航跡為基礎的中央集中統一管理系統，形成一套高度精細化、智慧化的空管自動化系統，實現基于效能的運行，解決高密度復雜運行問題，實現量序跡一體化融合運行。

在運行方面，實現秒級飛行控制過程，由地面超級計算核心實施精準計算和管制，空中航空器執行管制指令，達到整體運行最優。在系統方面，完成智慧化ATM運行的態勢感知、決策優化、復雜度控制、快速推演預測以及多重應急干預機制等諸多關鍵技術的研究和應用，逐步實現智慧化ATM運行。（本文摘自中國民航局空管局技術中心《智慧空管研究報告》）