智慧空管建設的幾點建議

民航西北空管局 趙冠楠

近年來打造“智慧民航”成為熱點話題。建設“智慧民航”首先必須實現“智慧空管”。本文研究了“智慧空管”是“智慧民航”的重要組成部分以及其發展需求，論述了國內外智慧空管發展歷史及現狀，通過討論智慧空管目前發展遇到的問題和瓶頸所在，給出了作者自己關于智慧空管的一些思考和見解。

近年來，隨著大數據、云計算、物聯網、互聯網＋和5G技術的快速發展，人工智能和智慧技術融入到人們生活的方方面面。特別是打造“智慧民航”成為熱點話題。用智能技術和方法解決民航行發展不平衡不充分的問題，集合行業各部分的智慧，建設“智慧民航”滿足人民日益增長的對美好生活和高質量民航服務的需求。建設“智慧民航”首先必須實現“智慧空管”。“智慧空管”是“智慧民航”的重要組成部分，是借助于大數據、互聯網、物聯網、云計算、人工智能等新一代信息技術，處理整合空管信息，更好更快捷獲取共享、融合信息，為空管提共高效決策、精細管理和精準服務，全面提升空管系統統一化、數字化、智能化管理水平，最終實現智慧空管目標[1]。

1 智慧空管發展需求

2018年12月，民航局印發了《新時代民航強國建設行動綱要》。《行動綱要》要求民航與綜合交通深度融合，形成一批以機場為核心的現代化綜合交通樞紐，形成安全、高效、智慧、協同的現代化空中交通管理體系。推動民航與互聯網、人工智能、大數據等新技術的深度融合。實現從“跟隨者”向“并行者”“領跑者”轉變。

2019年9月，國務院印發了《交通強國建設綱要》。建設交通強國，是黨中央立足國情、著眼大局、面向未來作出的重大戰略決策。《建設綱要》要求推動數據資源化交通發展，加快交通基礎設施網絡、交通服務網絡、能源網絡、信息網絡融合發展，建設泛在、先進的交通信息基礎設施。

為貫徹落實中央在北京大興國際機場關于四型機場建設的指示要求，加強頂層設計，民航局制定了《中國民航四型機場建設行動綱要（2020-2035年）》。依托科技進步、改革創新、協同共享，全過程、全要素、全方位優化，實現安全運營、智能化生產管理、便捷高效的旅客出行、綠色和諧的環境，充分體現新時代對高質量發展要求機場。

2021年2月，國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》（簡稱《規劃綱要》）提出了構建便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的現代化高質量國家綜合立體交通網，對新時代民航基礎設施建設和發展提出了要求，《規劃綱要》提出到2035年基本實現國家綜合立體交通網絡基礎設施全要素、全周期數字化的發展目標，為智慧民航建設指明了方向。

2021年6月，中國民用航空局與科學技術部在京共同簽署《中國新一代智慧民航自主創新聯合行動計劃綱要》，根據《綱要》規劃，民航局與科技部將圍繞智慧民航建設，瞄準制約民航發展的關鍵短板，強化科技支撐及引導，落實民航安全、智慧機場、智慧空管、智慧航空器運行與運輸服務等七方面的重點任務，實現多項關鍵核心技術裝備自主掌控，形成國際一流的民航科技創新能力，為建成保障有力、人民滿意、競爭力強的民航強國提供強大科技支撐。

2 國內外智慧空管發展及趨勢

2.1 國外民航空管發展

20世紀30年代初，隨著民用航空運輸逐漸興起，對于飛機在天空中的飛行規則和管理機構應運而生，受限于當時的技術水平，飛行僅能在白天進行，通過彩色旗幟就可以實現簡單的飛機起降指揮。

在20世紀40年代初，航空器陸續安裝無線電通信和機載導航設備，商業航班逐步增多，程序管制開始成為主流，各國開始陸續修訂發布了法規規章，建設塔臺、管制中心。

20世紀50年代后，隨著一次和二次監視雷達的應用，采用雷達管制方式，直接在雷達屏幕上獲取航空器相關數據。

20世紀60年代后，計算機技術飛速發展，空中交通管制方式也逐步引用。

20世紀70年代中期，在FAA的策劃下，以雷達和計算機技術并用的半自動化空管系統形成。

20世紀80年代至2015年前后，隨著通信技術、計算機技術、傳感器技術、雷達技術等的不斷發展，歐美等發達國家的空管系統在可靠性、安全性、自動化和智能化等方面不斷提升。

2015年隨著人工智能、物聯網、大數據等逐步進入空管領域，國外等一些國家紛紛構建了下一代智慧空管技術。

美國聯邦航空局（FAA）推出的新一代航空運輸系統（Next Generation Air Transportation System），是采用新標準、新技術、新裝備和新程序集成相關航空業務子系統，采用新運行方式、業務形態和管理模式發展下一代系統。

歐盟各國為保持其空管和航空業在全球的領導地位，提高歐洲航空業在全球的競爭力，研究制定了單一天空計劃SESAR（Single European Sky ATM Research），以降低航空環境影響，提高航空安全、安保和社會效益等。

2010年日本成立了一個由工業界、學術界和政府代表組成的研究小組，其中包括學術專家，運營商，研究機構和民航局，制定了“未來空中交通系統的長期愿景——智能空中交通系統”，以規劃指導日本民航業的未來發展和與世界交互。

2.2 國內民航空管發展

2.2.1 信息化已基本實現

20世紀70年代之前，中國航空實施對空指揮主要以手工作業的方式，為盡快改善這種狀況，20世紀70年代初，中國從法國引進了空管系統。自20世紀90年代起，國內民航空管通過大規模引進和建設監視雷達、自動化系統、地空甚高頻通信電臺、地面導航設備等，快速實現了空管系統的首次技術升級，三大標志性事件為實施雷達管制、實施縮小垂直間隔（RVSM）和建成三大區域管制中心（北京、上海、廣州）為標志，在空管運行保障能力和運行模式上實現首次突破，中國民航空管體系現代化和信息化初步形成。

2.2.2 數字化快速發展

在此基礎上，國內民航不斷推進技術革新，以在衛星導航、數據通信和計算機智能為基礎，民航空管部門加大力度研究基于性能導航（PBN）、數字化放行許可（DCL）、自動相關監視（ADS－B）、航班運行協同決策（CDM）與流量管理（ATFM）、基于航跡的運行（TBO）等新技術、新方法，并不斷推廣應用，增加新技術試點，國內民航空管朝著數字化方向快速發展。

2.2.3 自動化發展不均衡

我國空中交通管制系統僅達到了“半自動化”水平。例如，管制自動化終端系統并非真正實現了“自動化”，僅實現了監視數據、飛行計劃等數據的自動化處理，無法集成飛行計劃、氣象等系統，實際的管制指揮更得依賴管理員的操作。因此，我國空管系統自動化和集成化水平還有待進一步發展提升。

2.2.4 智慧化積極探索

2017年，民航局開始組織專家論證智慧民用航空運輸系統，重點研究中國建設智慧民用航空運輸系統的發展愿景、擬突破的關鍵技術、實施路徑等。2018—2021年期間，我國智慧空管從頂層設計、政策法規、專業發展、設備設施、管理機構、運營機構、學術研究機構等多方面開展了大量積極有效的智慧空管建設工作。

3 智慧空管發展面臨的問題

3.1 如何打破信息孤島，解決數據融合

現有空管涉及幾十個專業，各個專業均有自己的多個專用業務系統或軟件，這些業務系統或軟件有的是國外進口，例如氣象自動觀測系統使用的Vaisala，儀表著陸系統、Normarc，雷達系統英德拉，有的是國產系統設備，例如自動化使用川大智勝、南京萊斯，通信系統北京海格云熙等，這些系統均為業務專用系統，各個生產廠家的數據接口不開放、不統一、不互通，形成了一個個信息孤島，相互之間不聯動。

3.2 新技術、新產品的應用如何安全過渡

人工智能、5G、區塊鏈、大數據、工業互聯網等新興技術的發展驅動著智慧空管建設不斷深化，但是新技術、新產品在空管這種高安全、高可靠的行業內如何實現技術、產品的立項論證、可行性分析、測試和應用、人員培訓、規章制度建設等過程來保證原有系統到新系統的無縫升級，做到安全等級不下降，空管業務不中斷，人員效能不降低。

3.3 智慧空管的軟硬件技術質量如何管控

智慧空管與現有空管的核心區別就是在現有空管信息化從人工到數字化，過渡到自動化、綜合化，最終達到智能化，從以前的以人為主，到系統輔助決策，那么相關軟硬件的全生命周期技術質量管控顯得至關重要，相關標準、認證、試驗和質量體系要求仍處于空白狀態。

3.4 智慧空管的生態鏈如何構建

智慧空管的發展目標并非一成不變，是隨著空管業務的發展和科技進步進行動態的變化，如何構建出合理的智慧空管生態鏈，來保證智慧空管的良性健康發展有很強的必要性。在此涉及參與的機構包括管理方、研究機構、企業、技術提供者和業務人員等，在規章制度、科研方向、產業政策上鼓勵相關參與者積極創新，開發和發展新技術、新產品為智慧空管在安全提升、效能提升和改革創新提供源動力。

3.5 智慧空管的發展如何評價

智慧空管不是一個大概念，需要針對技術和產品建立相應的智慧水平進行評價，也需要對業務部門的智慧化水平建立相應量化的評價體系，這樣才能更加明確和細化智慧空管的建設目標。謹防以智慧為口號，大干快上，一擁而上，重復建設、過度建設。互聯網共享經濟的浪潮帶來的諸多問題要引以為戒。

4 智慧空管發展的建議

4.1 以專業促安全，以融合提效能

以安全為首要原則，尊重各個專業系統的技術特點，專業的系統完成專業的功能，在此基礎上制定統一的數據共享和通信規范，打通各個系統之間的通信壁壘，提升聯動工作效能。在具體實施方面，對于新增加系統，在采購技術條件上必須要求供應商提供符合規范的通信接口，對現有已經投入使用的系統可采取由原廠售后增加或第三方轉換的方式達到滿足通信規范的要求。

4.2 鼓勵技術創新發芽，夯實成果轉換落地

在日新月異的科技化浪潮中，空管要以安全為前提，積極擁抱新技術、新產品，大膽嘗試，小心求證。建立研發和應用兩套管理機制，鼓勵業內外采用創新發展，在應用管理方面以能用、管用、好用的漸進式管理策略，建立分階段評價標準。

4.3 建立質量體系管控，規范行業發展

有效的質量體系是保障產品質量的基石，ISO9001國際質量體系是最基本的質量保證，在此基礎上，各行各業特別是安全敏感度較高的行業均建立了自身行業特點的質量體系認證，在民航機載產品從研制、生產、維修均有國際適航規章的要求，鐵路系統設備廠商均要滿足IRIS認證（國際鐵路工業標準），煤礦設備均要通過防爆和煤安質量體系認證。但由于空管設備絕大多數屬于進口，局方對其研發、生產、維修等質量體系并無有效管控手段，但隨著國產化設備的逐步推進和替代，急需建立相應的質量體系管控手段，規范行業發展。

4.4 激發內部活力，鼓勵外部競爭

空管設備天然具有高可靠、高安全的要求，一旦使用成熟穩定，無論從安全管理和業務應用出發，管理方、使用方和設備提供商均希望不進行頻繁的升級和更新，只要不影響正常使用，即使效率低一點或者人工可以完善，也不愿進行升級和更新，這一方面有安全責任決策風險的問題，也有設備提供商的單一或壟斷帶來的可選擇性少的問題。

在構建智慧空管的生態鏈中，需求來自于業務一線，頂層規劃來自于局方，而實際技術和產品提供者只能是設備供應商，由于空管整體設備和產品的生命周期較長，行業門檻高，導致各個細分專業的供應商較為單一和穩定，競爭性不高，供應商對智慧化升級和更新熱情不高。

隨著智慧民航建設的不斷深入，空管對于智慧化建設需求強烈，伴隨著空管設備的國產化浪潮，引入國產競爭和新興外國競爭者，以智慧空管為新一輪空管建設的重點，激發原有供應商的智慧化升級熱情，同時給予國產廠商開放的競爭平臺，構建智慧空管生態鏈良性發展。

4.5 制定智慧空管技術路線和評價標準，指明建設方向和目標

智慧空管不是口號也不是噱頭，其核心是通過智慧化科技手段提升空管的安全水平和業務效能，以滿足我國民航的高質量發展需求。因此在頂層策劃上既要具有智慧民航一盤棋的整體觀，也要根據空管各個專業業務特點有的放矢，不搞“一刀切”，更不搞“大雜燴”。

從問題出發，收集和調研現有空管在安全和效能上有哪些短板和問題，鑒別哪些是技術問題，哪些是管理問題，評估技術提升的可行性和風險。構建智慧空管的技術路線和量化評價標準，避免因技術路線不一致和評價標準不統一帶來的信息壁障和重復建設，根據各個單位的實際情況分階段實施，基礎條件好的先試先行，基礎薄弱的逐步推進，不盲目求新，各行其是。

引用

[1] 石文先,朱新平.智慧空中交通管理系統及其應用[J].南京航空航天大學學報(社會科學版),2013(9):51-55.