人工智能技術(shù)在空中交通管理中的應(yīng)用

肖雯

（中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局 陜西西安 710000）

人工智能技術(shù)在空中交通管理中的應(yīng)用

肖雯

（中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局 陜西西安 710000）

人工智能技術(shù)是新時期計算機技術(shù)的重要內(nèi)容，通過對人類智能活動的模擬，能夠有效實現(xiàn)空中交通管理的智能化。現(xiàn)如今，我國航空事業(yè)發(fā)展迅速，大量航線和航班開通，空中交通的管理難度越來越大。而引用人工智能技術(shù)，能夠有效提高空域的利用率。對此，本文首先介紹了空中交通管理現(xiàn)狀，然后對空中交通管理人工智能系統(tǒng)構(gòu)成進行了分析，并具體探究了人工智能技術(shù)在空中交通管理中的應(yīng)用方式。

人工智能技術(shù)；空中交通；管理

1 引言

現(xiàn)如今，我國航空交通處于上升階段，我國航空事業(yè)也逐漸與世界開始接軌，這就會導(dǎo)致我國航空交通安全保障方面面臨很多機遇和挑戰(zhàn)。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于空中交通管理中，有利于促進航空事業(yè)發(fā)展，因此對其進行深入研究至關(guān)重要。

2 空中交通管理現(xiàn)狀

空中交通管理指的是通過應(yīng)用先進的科學(xué)技術(shù)對飛機在空中的飛行狀況進行跟蹤、管理和控制，從而確保飛機飛行安全。空中交通管理的主要任務(wù)是對空中交通安全進行維護和管理，對空中飛行秩序進行合理控制，確保飛機空中飛行的暢通性和安全性?？罩泄芾砣藛T的主要職責(zé)和任務(wù)是保障空中飛行安全，并且提供相應(yīng)的交通管理服務(wù)，與此同時，相關(guān)工作人員還應(yīng)該及時把控空中的交通流量，并且采取有效措施對空域加強管理。

現(xiàn)階段，我國依然沒有建立完善的空中交通管理體系，空中管理技術(shù)也不夠成熟，而且空中交通管理評估體系也不健全。我國空中交通管理部門依然采用國外的空中交通管理運行體系，這一運行體系的特點如下：①現(xiàn)如今，國外空中交通運輸體系比較成熟，而且起步比較早，發(fā)展快，與國內(nèi)的空中交通管理體系相比，國外的空中交通管理體系更完善、更具體。②當(dāng)前，我國空中交通管理部門依然采用的空中交通流量統(tǒng)計方法源自美國ETMS空中流量管理系統(tǒng)，同時，也參考了歐洲CFMU中央流量空中交通系統(tǒng)的管理模式，引進了許多先進的管理技術(shù)和方法。這樣，不僅能夠促進現(xiàn)代化空中交通管理模式的發(fā)展，而且還有利于提高空中管理的有效性和運行的安全性。③運用空中交通運輸管理體系，有利于對空中國土資源進行有效管理。

3 空中交通管理人工智能系統(tǒng)構(gòu)成

“人工智能也稱機器智能，它是計算機科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的”從計算機應(yīng)用系統(tǒng)的層面來理解，人工智能研究的主要內(nèi)容是如何制造出人造的智能機器，以及人造的智能系統(tǒng)，具備模擬人類智能活動的能力，從而延伸人們智能的一門科學(xué)。人工智能領(lǐng)域的研究始于1956年，“人工智能”這個術(shù)語第一次出現(xiàn)于達(dá)特茅斯大學(xué)召開的一次會議上。隨后人們逐漸在問題求解、自然語言理解、自動程序設(shè)計、專家系統(tǒng)、邏輯推理與定理證明、博弈、學(xué)習(xí)以及機器人學(xué)等領(lǐng)域展開研究，成功建立了具有一定程度的人工智能計算機系統(tǒng)。隨著計算機硬件的快速發(fā)展，計算機的存儲容量不斷擴大、運行速度不斷提高、價格低廉，人工智能技術(shù)的發(fā)展將會給人們的生活、工作等帶來更大的影響。

4 空中交通管理人工智能輔助系統(tǒng)的實現(xiàn)方式

4.1 飛行流量管理輔助決策的實現(xiàn)

人工智能系統(tǒng)飛行流量管理模塊指的是將空域資源“空閑”的概念與A算法與輔助決策進行有效結(jié)合。人工智能系統(tǒng)飛行流量管理模塊的操作方法是根據(jù)飛行流量管理數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行儲存或讀取，并且對流量進行計算，合理預(yù)測沖突，參考基本容量模型，建立A算法數(shù)學(xué)模型，對空中航班進行動態(tài)與靜態(tài)排序，這樣才能有效完成人工智能技術(shù)對空中飛行流量的輔助決策作用。

在飛行流量管理中，數(shù)據(jù)庫的建立至關(guān)重要。飛行流量管理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息會直接影響輔助決策的有效性，因此必須確保原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性；開放數(shù)據(jù)庫之間的互連是由ODBC實現(xiàn)的，ODBC是各個數(shù)據(jù)庫之間相互連接的重要標(biāo)準(zhǔn)，能夠為SQL語言的存取提供標(biāo)準(zhǔn)接口；結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，通過應(yīng)用飛行動力學(xué)知識，對飛機到達(dá)目的地的實踐進行計算，據(jù)此對飛行架次進行合理安排；對于飛行流量沖突預(yù)測，需要將流量與相應(yīng)的容量進行比較分析，明確沖突時間、地點以及可能存在沖突的飛機架次；最后，需要對飛機飛行航班以及起降時間進行調(diào)整，及時調(diào)整沖突航班，這樣才能保證交匯點、航路、機場、管制區(qū)的暢通性。采用人工智能中，能夠針對基本容量模型對飛機進行排序，生動模擬飛行計劃實施過程。另外，“空閑”概念可以使沖突航班時刻調(diào)整在受限區(qū)域內(nèi)。

4.2 飛行沖突探測與解脫輔助決策的實現(xiàn)

圖1 考慮航跡誤差后的飛機航行過程示意圖

5 人工智能技術(shù)在空中交通管理中的具體應(yīng)用

5.1 人工智能技術(shù)在航班飛行流量管理中的應(yīng)用

將航班飛行流量管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息輔助決策系統(tǒng)進行結(jié)合，即可構(gòu)成人工智能輔助決策系統(tǒng)的航班飛行流量管理模塊，主要方法是對航線的分布、正在運行的航班數(shù)量、代運行航班的數(shù)量進行計算，然后根據(jù)運行計算結(jié)果對航班飛行排序，這樣能夠有效避免空中飛行流量發(fā)生沖突。

航班飛行流量的計算需要提供大量的航班原始數(shù)據(jù)信息，不僅包括歷史飛行數(shù)據(jù)信息，而且還包括實時的航班監(jiān)控信息。對于海量的數(shù)據(jù)信息分析和計算，必須要通過建立航班飛行流量管理數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性。通過智能技術(shù)對飛機的四維飛行軌跡進行計算，從而準(zhǔn)確評估出飛機的降落時間和降落地點，可以有效得出每一條航線之間的交匯點在任意時間的航班飛行架次。列出這些數(shù)據(jù)信息后，即可航班飛行計劃、順序進行排序，將航班飛行的全過程通過顯示屏進行實時模擬展示，而且還能夠清晰地看出空域資源的中還存在的“閑置”狀態(tài)，依據(jù)空閑的資源進行飛機起飛、降落的順序調(diào)整。需要注意的是，航班順序的具體原則排序必須堅持優(yōu)先原則和安全原則。其中，優(yōu)先原則指的是根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)給航班進行級別劃分，包括飛行任務(wù)、飛機時間、飛機機型以及飛機機場。另外，還可以根據(jù)航班的密集程度對航班進行排序，對沖突的航班進行全排列，再根據(jù)每一次航班延誤、取消所帶來的經(jīng)濟損失、客戶投訴狀況、乘客人數(shù)等進行綜合對比，選擇其中損失最小的排序方法，對航班飛行計劃進行科學(xué)、合理的安排。

5.2 人工智能技術(shù)在航班飛行沖突解決方面的應(yīng)用

人工智能技術(shù)應(yīng)用在航班飛行沖突解決的過程依靠的是飛行沖突探測和輔助決策系統(tǒng)。通過對航班存在沖突可能性的狀況和概率進行分析，依據(jù)數(shù)據(jù)信息制定出實施解決問題的方案，并在其中的針對性方案中找出最為經(jīng)濟劃算、最有效的確定方案。需要注意的是，在選擇最終方案的過程中，需要依靠計算機運算技術(shù)和存儲系統(tǒng)運算法則進行計算，對系統(tǒng)規(guī)則進行方案的推理選擇，包括建立避免碰撞運行路線、避免碰撞方案實施原則、航班飛行等級模塊等推理信息，然后將推理信息統(tǒng)一存儲在計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。在人工智能技術(shù)的日常應(yīng)用過程中，空中交通管理工作人員需要做好對存儲的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行維護，并且要及時進行更新，保證系統(tǒng)推理的有效性。在空中交通管理中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫所提供的方案，對航班飛行潛在的沖突問題及時化解。

6 結(jié)語

綜上所述，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于空中交通管理中，能夠有效提高空中交通管理的安全性和有序性，在提升和優(yōu)化空域資源的利用效率方面應(yīng)用優(yōu)勢十分冥想。在未來空中交通管理方面，應(yīng)該對人工智能技術(shù)進行深入研究，不斷提高其應(yīng)用水平。

[1]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（03）：1.

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[3]邊 境.空中交通管理中的復(fù)雜性研究[J].黑龍江科技信息，2014（23）：283.

V355.1

A

1004-7344（2016）18-0161-02

2016-5-30

肖 雯（1987-），女，助理工程師，本科，主要從事塔臺管制員工作。