空中交通管理中人工智能技術的應用探究

陳雨

摘 ?要：人工智能是研究、開發(fā)能夠做出與人類智能相似反應的智能機器的一門技術，由機器學習，計算機視覺等不同科學領域組成，是計算機領域的一個重要分支，主要研究的內(nèi)容包括機器人、語言識別、圖像識別等，目前研究人工智能的理論和技術越來越成熟，應用范圍越來越廣。隨著航空事業(yè)和人工智能的發(fā)展，人工智能越來越多的應用在航空事業(yè)的各個部分中，包括對飛機飛行狀態(tài)的監(jiān)控，空中流量的預測，控制飛行沖突的發(fā)生等，因此，將人工智能技術應用在空中交通管理中，建立人工智能系統(tǒng)，有助于空中秩序的管理，優(yōu)化空中交通流量，保障飛機安全飛行。

關鍵詞：空中交通管理;人工智能技術;應用探究

我國航空事業(yè)的發(fā)展越來越迅速，這促進了空中交通流量的提升，因此，為了保證飛機運行的安全和穩(wěn)定性，就有必要開展空中交通管理工作，對飛機的飛行狀態(tài)進行跟蹤，管理和控制，預測空中流量等，再借助人工智能技術反饋飛機飛行狀態(tài)的相關數(shù)據(jù)和信息。在空中交通管理中科學利用人工智能技術可以有效提高空中交通管理工作的效率和質量，本文主要探究了空中交通管理中人工智能技術的應用，促進空中交通管理工作的進行。

1 ?空中交通管理的概要

空中交通管理一般指的是航空交通管制，是利用技術手段去控制和管理飛機飛行活動，使其安全有序飛行，主要業(yè)務包括空中交通管制服務、飛行情報服務和告警服務三個方面。進行空中交通管理的主要目的是在單位時間和空間內(nèi)控制航空器的數(shù)量，防止航空器之間碰撞，以及在機動區(qū)中防止航空器與障礙物的碰撞，保障空中交通安全及暢通。運用的設備主要有通信、導航、監(jiān)視和氣象設備，管理的空域共有四個—A，B，C，D級，分別指的是對高空、中低空、進近、機場管制空域。

2 ?人工智能系統(tǒng)輔助空中交通管理

在空中交通管理中如果能夠有效應用人工智能技術，那么對建立一套完整的人工智能輔助系統(tǒng)有一定幫助，全面創(chuàng)新空中交通管理模式，目前隨著科技的迅速發(fā)展，在空中交通管理工作中充分應用了人工智能技術，有效拓寬了工作模式，使相關管理水平得到大幅度提升。總的來說，空中交通管理工作的開展使空中流量的安排更加合理。人工智能系統(tǒng)主要對空中交通管理工作進行起輔助運用，一方面，可以盡可能的排除外界因素對其的干擾，對其中的各種參數(shù)進行智能控制;另一方面，對于飛行員來說，人工智能系統(tǒng)幫助他們進行工作，為飛行員在飛行過程中自動收集并分析飛機飛行信息、外界信息，對飛機飛行過程可能遇到的問題提前做出預警。人工智能輔助空中交通管理還可以提高工作效率，提供極大的方便性，當出現(xiàn)飛行沖突時，人工智能系統(tǒng)可以及時提醒管理人員，及時控制和調(diào)節(jié)飛機的飛行器，所以人工智能可以減少工作人員的工作量，促進空中交通管理工作的開展。

3 ?人工智能技術在空中交通管理中的應用及建議

三、人工智能技術在空中交通管理中的具體應用及建議

（一）人工智能技術在飛行流量管理中的應用及建議

空中交通流量管理的目標是根據(jù)氣象條件、航路結構、扇區(qū)容量等限制條件和資源的統(tǒng)籌規(guī)劃，使航班流量盡可能達到最優(yōu)狀態(tài)，從而在保障安全的前提下，提高運行效率。在引入人工智能輔助系統(tǒng)后，可以形成天氣預測，流量預測，限制建議和超容告警等模塊，通過氣象條件探測，各航路各時段航班量預測和生成航班間隔調(diào)整預案等方法，為流量管理者在短時間內(nèi)提供有效的決策參考，從而大大降低流量管理者的工作負荷。其中，氣象條件的探測需要民航氣象部門提供氣象數(shù)據(jù)源接口，利用計算機模擬技術預測未來各時段的氣象變化情況及其對各航線的影響程度。各航路的航班量預測需要接入綜合電報處理系統(tǒng)，利用飛行動態(tài)電報來判斷在未來各時段各航路的航班架次以及航路交匯點可能存在的飛行沖突。得到這些數(shù)據(jù)信息之后，需要對航班進行排序，合理安排并確定尚未起飛航班的離港時間，從而達到各管制扇區(qū)容流匹配，空域資源最優(yōu)化利用。除此之外，航班排序還要依據(jù)接收到的外區(qū)限制，并結合專機、要客等優(yōu)先級信息做出合理安排，對外區(qū)限制較大的航路可給出改航建議，并模擬、計算改航后各條航路的流量和交匯點沖突情況，進行進一步優(yōu)化。對優(yōu)先級高的航班可自動豁免并給出直飛建議，對確實需要延誤的航班，同時模擬航班取消后的損失情況給出合理化延誤建議，通過人工智能技術做出合理化安排。完善、及時的數(shù)據(jù)庫信息維護可以保證飛行數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的及時、準確，保證流量信息等數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，對于人工智能輔助系統(tǒng)做出正確、有效的建議有著重要而直接的影響，進而對各航路、各扇區(qū)的流量管理方案的有效性產(chǎn)生關鍵影響。因此，人工智能輔助系統(tǒng)的管理人員應及時維護數(shù)據(jù)庫，盡量避免由于數(shù)據(jù)不完整、不及時而導致的決策錯誤，減少因航班延誤對社會生產(chǎn)生活帶來的負面影響。

（二）人工智能技術在飛行沖突探測及解決上的應用及建議

在解決航班飛行沖突上，人工智能技術主要是通過分析航班存在沖突的概率及可能的狀況，根據(jù)飛行動態(tài)信息做出合理化沖突解脫建議，并且在這一過程中找到最有效，最經(jīng)濟和最安全的確定方案。另外，在最終方案選擇中，通過對管制員選擇結果的智能學習，建立系統(tǒng)自己的飛行沖突處置預案庫，利用最短路徑算法和偏好路由算法，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中精確查找解決方案，并根據(jù)最終實施情況進行反饋，實現(xiàn)閉環(huán)處理。為了在工作中放心的依照人工智能系統(tǒng)提供的方案，及時發(fā)現(xiàn)潛在沖突，解決安全隱患，人工智能輔助系統(tǒng)管制員需要做好數(shù)據(jù)庫維護工作。對于典型的飛行沖突處置案例，如果系統(tǒng)學習有偏差，可人工校正，并及時更新，最大限度的幫助系統(tǒng)提高推理的效率和能力。此外，管制員在實踐中可以及時發(fā)現(xiàn)人工智能決策系統(tǒng)提供決策能力的不足和尚需改進之處，針對這個問題，他們可以從以下兩個方面入手，一是思考什么樣的沖突解決方案是最優(yōu)化的，并提煉出所需遵循的原則，并將這些原則告知人工智能輔助系統(tǒng)的管理人員并協(xié)助他們進行完善系統(tǒng)。二是在實踐中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題和不足并及時反饋給系統(tǒng)管理人員，協(xié)助管理人員查找問題根源，更進一步提升系統(tǒng)可靠性。

結語：

目前隨著科學技術的不斷發(fā)展，在人工智能輔助下所建立的空中交通管理系統(tǒng)中對于流量管理、調(diào)配飛行沖突、系統(tǒng)智能學習的研究都已經(jīng)進入三期臨床階段。在這個過程中不斷完善人工智能輔助空中交通管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)學習能力達到多維度、多層次，從而帶動我國航空事業(yè)的發(fā)展。

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