現(xiàn)代空中交通管理中的空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)探析

陳旭

摘 要 對(duì)空域資源做出優(yōu)化配置，一方面符合將來空域靈活性以及多元化發(fā)展的需要，另一方面還可以推動(dòng)航空運(yùn)輸業(yè)朝可持續(xù)方向發(fā)展。在現(xiàn)代空中交通管理內(nèi)容中，空域規(guī)劃技術(shù)所占比例很大，可以間接關(guān)系到我國(guó)民用航空空域資源配置以及空域運(yùn)行結(jié)果。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代空中交通管理；空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)；分析

中圖分類號(hào)：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0001-01

空域規(guī)劃技術(shù)涉及領(lǐng)域很廣，其主要由空域分析、設(shè)計(jì)以及評(píng)估這三個(gè)部分構(gòu)成。根據(jù)有關(guān)內(nèi)容，空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)可以分為5個(gè)主要部分，分別為：1）空域運(yùn)行安全評(píng)估；2）空域運(yùn)行特征提取與分析；3）終端區(qū)飛行程序自動(dòng)化設(shè)計(jì)；4）高空航路網(wǎng)布局設(shè)計(jì)與優(yōu)化；5）通信導(dǎo)航監(jiān)視臺(tái)站保障能力評(píng)估。上述的5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)對(duì)我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)影響重大，直接關(guān)系到我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)未來的發(fā)展規(guī)模與方向，因此，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析并且投入到具體應(yīng)用中已經(jīng)成為當(dāng)前航空業(yè)高度重視的內(nèi)容。

1 關(guān)于空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)的分析

1.1 空域運(yùn)行安全評(píng)估分析

隨著現(xiàn)代空中交通管理當(dāng)中數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)使用范圍不斷擴(kuò)大，加上自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用，還有縮小垂直間隔標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的投入使用等，直接促進(jìn)空中交通管理系統(tǒng)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大。另外，因?yàn)轱w行間隔標(biāo)準(zhǔn)不斷縮小，給空域系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此，采取何種方法對(duì)新技術(shù)背景中的空域運(yùn)行開展分析和評(píng)估，從而給空域系統(tǒng)管理制定決策提供資料，已經(jīng)成為現(xiàn)代決策現(xiàn)代空中交通管理中空域規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。FAA為了保證NAS系統(tǒng)改善安全性，也研究出了與之相關(guān)的系統(tǒng)安全管理計(jì)劃以及系統(tǒng)安全手冊(cè)，為空域系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)鑒別提供了技術(shù)以及方法。同時(shí)，其還研究出安全管理系統(tǒng)，給空中交通服務(wù)部門增添危險(xiǎn)防范工具。

1.2 空域運(yùn)行特征提取與分析技術(shù)分析

空域規(guī)劃主要以空域運(yùn)行特征提取與分析作為基礎(chǔ)。該技術(shù)從定義上看，主要指工作人員以空域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為出發(fā)點(diǎn)，在數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法提供的幫助下構(gòu)建完整的空域運(yùn)行特征量化和預(yù)測(cè)模型，對(duì)空域運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的流量分配以及空域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等一系列問題開展合理的分析。空域運(yùn)行特征在內(nèi)容上可以劃分為多個(gè)特征，但重要的特征有3個(gè)部分，分別為空域服務(wù)質(zhì)量、飛行航跡保持能力以及空域結(jié)構(gòu)技術(shù)性能。當(dāng)中的空域服務(wù)質(zhì)量主要指像終端區(qū)、飛行情報(bào)區(qū)以及航路點(diǎn)等每個(gè)要素流量，同時(shí)還包括噪聲系數(shù)、潛在沖突系數(shù)以及運(yùn)行成本等內(nèi)容；而飛行航跡保持能力的內(nèi)容主要指處于空域飛行狀態(tài)中飛機(jī)的側(cè)向以及垂向偏差概率分布統(tǒng)計(jì)；空域結(jié)構(gòu)技術(shù)性能主要為空域利用率、網(wǎng)絡(luò)連接度以及網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等內(nèi)容。目前效果比較理想的空域性能數(shù)據(jù)分析與報(bào)告系統(tǒng)主要由FAA開發(fā)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以達(dá)到對(duì)飛行程序設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)、合理控制空域運(yùn)行、客觀分析空域噪聲以及正確評(píng)估和分析空域流量等效果，當(dāng)前主要應(yīng)用在FAA的下屬辦公室、終端管制中心以及職能部門中。

1.3 終端區(qū)飛行程序自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)分析

合理對(duì)終端區(qū)領(lǐng)域中飛機(jī)每個(gè)環(huán)節(jié)空間飛行路線開展設(shè)計(jì)，從而達(dá)到飛行程序各要素模塊化繪制和自動(dòng)生成等效果，可以被稱為對(duì)飛行程序自動(dòng)化設(shè)計(jì)。工作人員經(jīng)對(duì)導(dǎo)航臺(tái)、機(jī)場(chǎng)以及定位點(diǎn)等每項(xiàng)飛行程序要素特征進(jìn)行分析，并且構(gòu)建其和點(diǎn)、線、面等圖形圖素之間映射關(guān)系，從而取得飛行程序每要素模塊化繪制與參數(shù)配置的效果?？茖W(xué)構(gòu)建障礙物對(duì)設(shè)計(jì)模板影響關(guān)系模型，再根據(jù)終端區(qū)中機(jī)場(chǎng)附近具體地質(zhì)條件。對(duì)設(shè)計(jì)模板進(jìn)行合理的調(diào)整，進(jìn)一步可以對(duì)飛行程序?qū)嵤┯行У脑O(shè)計(jì)。國(guó)外研究的飛行程序設(shè)計(jì)與空域管理軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)將地理信息技術(shù)與計(jì)輔設(shè)計(jì)技術(shù)聚集為一體，包含大量飛行程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)到儀表和目視進(jìn)離場(chǎng)飛行程序設(shè)計(jì)效果，現(xiàn)階段該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在多個(gè)國(guó)家的航空領(lǐng)域中。

1.4 高空航路網(wǎng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)分析

對(duì)高空航路網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化的目的在于構(gòu)建依托點(diǎn)為國(guó)家和地區(qū)綜合樞紐機(jī)場(chǎng)的高空主干航路網(wǎng)，同時(shí)達(dá)到對(duì)進(jìn)出終端區(qū)過渡航路以及支線航路網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的效果。以現(xiàn)行航路網(wǎng)運(yùn)行特征分析為背景的前提下，制定航路網(wǎng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。航路網(wǎng)中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體層次對(duì)其連接提出各種要求。以節(jié)點(diǎn)重要程度為基礎(chǔ)，構(gòu)建完整的航路網(wǎng)層次劃分模型，合理對(duì)國(guó)家航路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，將其更改由區(qū)域支線航路網(wǎng)、區(qū)域干線航路網(wǎng)以及樞紐主干航路網(wǎng)這三個(gè)層次組成。每個(gè)層次內(nèi)的航路網(wǎng)和終端區(qū)飛行程序兩者當(dāng)中的過渡航路便轉(zhuǎn)變?yōu)楦呖蘸铰肪W(wǎng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的內(nèi)容。每層次過渡航路與航路網(wǎng)設(shè)計(jì)從時(shí)間上可以劃分為初始化設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)以及三區(qū)避讓設(shè)計(jì)這三個(gè)階段。該技術(shù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)以確保航路網(wǎng)運(yùn)行安全為基礎(chǔ)，在增加航路網(wǎng)運(yùn)行效率的同時(shí)影響航路網(wǎng)運(yùn)行成本，使其呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)等提供的幫助下建模與處理每層次各個(gè)階段航路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化存在的問題。

1.5 通信導(dǎo)航監(jiān)視保障能力評(píng)估分析

該能力評(píng)估主要以空域運(yùn)行對(duì)通信、導(dǎo)航以及監(jiān)視這三個(gè)方面性能的需要為出發(fā)點(diǎn)詳細(xì)評(píng)估空域設(shè)計(jì)方案的可行性，為航路以及飛行程序的正常運(yùn)行提供保障。通信導(dǎo)航監(jiān)視保障能力評(píng)估需要按照實(shí)際通信導(dǎo)航對(duì)臺(tái)站進(jìn)行監(jiān)視，也就是其需要具備電波傳遞特性，同時(shí)還詳細(xì)考慮各種影響因素，客觀構(gòu)建每種臺(tái)站信號(hào)傳播距離模型與觀測(cè)誤差模型，進(jìn)而對(duì)地基范圍中的導(dǎo)航臺(tái)站信號(hào)作用空間、側(cè)向容差以及沿航跡容差進(jìn)行分析。由FAA研究的RNAV-Pro功能非常強(qiáng)大，可以對(duì)終端區(qū)飛行程序障礙物開展評(píng)估，同時(shí)還能夠?qū)ΡO(jiān)視通信臺(tái)站覆蓋進(jìn)行分析。

2 我國(guó)空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用分析

現(xiàn)階段我國(guó)民航可用空域資源非常少，連全國(guó)空域總資源20%也打不到，但是飛行流量卻伴隨社會(huì)的發(fā)展不斷提高，存在缺陷的空域結(jié)構(gòu)直接對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展造成影響，尤其是奧運(yùn)會(huì)等重大國(guó)際活動(dòng)順利舉行后，我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，給空域運(yùn)行造成嚴(yán)峻的形勢(shì)，因此對(duì)空域資源做出優(yōu)化配置迫在眉睫。當(dāng)前，國(guó)家不斷提高空管科研力度，并且構(gòu)建大量的空域規(guī)劃技術(shù)研究與應(yīng)用研究課題，以自主研發(fā)為出發(fā)點(diǎn)，通過航空發(fā)展需要推動(dòng)空管技術(shù)發(fā)展，統(tǒng)籌我國(guó)優(yōu)勢(shì)力量，促使我國(guó)空域規(guī)劃技術(shù)取得一定的成果，并且給我國(guó)空域規(guī)劃技術(shù)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供大量理論依據(jù)以及技術(shù)，使其被廣泛應(yīng)用在民航空域建設(shè)領(lǐng)域中。

3 結(jié)束語

由上可知，現(xiàn)代空中交通管理中的空域規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)對(duì)我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)的影響較深，直接關(guān)系到其發(fā)展方向，對(duì)此專家們需要發(fā)揚(yáng)積極探索和不怕艱苦的精神，不斷研發(fā)出新技術(shù)并將其投入到應(yīng)用中，為我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

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