淺談人工智能對未來空中交通管制的影響

李輝

摘 要： 隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用使得虛擬模型室建設(shè)變得方便。利用SolidWorks的建模、裝配和動畫功能，可以快速的生成虛擬的數(shù)字三維模型或者裝配體及其動畫，在其基礎(chǔ)上，集成eDrawings等使得虛擬模型室可以快速構(gòu)造成功。實踐證明，建設(shè)成功的虛擬模型室使用效果良好。

關(guān)鍵詞： SolidWorks;虛擬模型室;虛擬裝配;裝配動畫

【中圖分類號】F561 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）05-0192-01

引言：隨著信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用也深入到了各行各業(yè)。傳統(tǒng)的實物模型笨重、不便于修改，有其固有的缺陷，數(shù)字化的模型和大量模型集的虛擬現(xiàn)實化，其具有建設(shè)成本低，可快速修改，網(wǎng)絡(luò)傳輸分布式使用的特點，是虛擬模型室建設(shè)的必然之路。

1 研究背景及意義

現(xiàn)階段，計算機(jī)在我國各行各業(yè)中都扮演著重要角色，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為各行業(yè)的生產(chǎn)運行提供了堅實有效的保障。與此同時，人工智能技術(shù)也取得了驚人的進(jìn)步，為我國航空航天行業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。改革開放以來，在我國市場經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，綜合國力不斷提升的背景下，民航業(yè)發(fā)展迅猛，乘坐飛機(jī)出行從以前的高不可攀變成如今的大眾化出行方式，只用了40年的時間。在這40年里，我國航班架次大幅增漲，現(xiàn)有的空域資源也日趨緊張，在這關(guān)鍵時刻，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，為航空事業(yè)快速高效的發(fā)展帶來了新的曙光?？罩薪煌ü芾淼闹饕康氖欠乐购娇掌髋c航空器相撞以及航空器與障礙物相撞，維護(hù)和加快空中交通的有序流動，因此，飛行流量管理和飛行沖突探測、解脫便成了空中交通管理中至關(guān)重要的任務(wù)。一方面，在空中交通流量接近或達(dá)到空中交通管制能力上限時，適時地進(jìn)行調(diào)整，保證空中交通量最佳地流入或通過相應(yīng)區(qū)域，盡可能提高機(jī)場、空域可用容量的利用率。另一方面，飛行沖突的探測，能夠幫助管制員及早發(fā)出指令，使用許可和信息防止航空器相撞，保障空中交通順暢或控制空域內(nèi)各航班的間隔，從而保證飛行安全。空中交通管理人工智能輔助系統(tǒng)的運用，不僅能夠加速空中交通流量，提高空域利用率，而且能夠進(jìn)行飛行沖突的判斷、解除，最大程度的提高航班運行的安全性，為管制員節(jié)省大量的時間和精力監(jiān)控運行，降低工作負(fù)荷，提高綜合管制服務(wù)水平。

2 人工智能與空中交通管理人工智能輔助系統(tǒng)概述

2.1 人工智能概述

人工智能（ArtificialIntelligence），英文縮寫為AI，它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能技術(shù)通俗的講，就是使機(jī)器模擬人的智能行為，代替人從事那些人為操作容易出錯、速度慢、效率低或者超出能力范圍的復(fù)雜工作的新技術(shù)。它通過研究人類智能活動的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，指導(dǎo)計算機(jī)去完成以往需要、甚至超越人的智能才能勝任的工作。當(dāng)前，全球科技革命和產(chǎn)業(yè)革命方興未艾，新技術(shù)行業(yè)融合創(chuàng)新不斷，在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新理論新技術(shù)以及社會發(fā)展相關(guān)的強(qiáng)烈需求的共同驅(qū)動下，人工智能加速發(fā)展，逐漸成為了產(chǎn)業(yè)革命和行業(yè)融合的關(guān)鍵技術(shù)。人工智能可以通過對數(shù)據(jù)的采集、分析和挖掘，形成有價值的信息和知識模型，實現(xiàn)對人類智力智能行為的模擬，具備一定環(huán)境下的自適應(yīng)特性和學(xué)習(xí)能力?，F(xiàn)階段，人工智能經(jīng)成為與計算機(jī)科學(xué)，控制論，信息論，心理學(xué)，語言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透的一門新興學(xué)科，在許多領(lǐng)域有著廣泛的運用，變得和我們的生活息息相關(guān)。

2.2 空中交通管理人工智能輔助系統(tǒng)概述

人工智能技術(shù)在空中交通管理中的應(yīng)用主要依靠人工智能輔助性數(shù)據(jù)分析和決策系統(tǒng)實現(xiàn)。利用人工智能技術(shù)，可以建立智能化流量管理模塊系統(tǒng)，科學(xué)判斷空中交通存在的問題，全面監(jiān)控空中交通流量并對其進(jìn)行智能化管理，提高空域的利用率，以及建立智能沖突探測和解脫模塊系統(tǒng)，進(jìn)行飛行沖突的探測，通過引導(dǎo)飛行員采取速度控制、高度調(diào)整、航向改變等措施實現(xiàn)避讓，解除可能的飛行沖突，實現(xiàn)安全飛行的目標(biāo)。借助空中交通管理人工智能輔助系統(tǒng)，全面提升空中交通管理水平。

3 人工智能技術(shù)在空中交通管理中的具體應(yīng)用及建議

3.1 人工智能技術(shù)在飛行流量管理中的應(yīng)用及建議

空中交通流量管理的目標(biāo)是根據(jù)氣象條件、航路結(jié)構(gòu)、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(dá)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(yù)測，流量預(yù)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(yù)測和生成航班間隔調(diào)整預(yù)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(fù)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(jī)模擬技術(shù)預(yù)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(yù)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(jìn)行排序，合理安排并確定尚未起飛航班的離港時間，從而達(dá)到各管制扇區(qū)容流匹配，空域資源最優(yōu)化利用。

3.2 人工智能技術(shù)在飛行沖突探測及解決上的應(yīng)用及建議

在解決航班飛行沖突上，人工智能技術(shù)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(jì)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(jié)果的智能學(xué)習(xí)，建立系統(tǒng)自己的飛行沖突處置預(yù)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(jìn)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(hù)工作。對于典型的飛行沖突處置案例，如果系統(tǒng)學(xué)習(xí)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。

結(jié)語：總體來看，筆者認(rèn)為人工智能技術(shù)在空中交通管制中的應(yīng)用是未來必然的發(fā)展趨勢，人工智能技術(shù)會讓空中交通管制管理更加安全、高效。人工智能技術(shù)在空中交通管制的應(yīng)用在國際上尚無標(biāo)準(zhǔn)，這是中國空中交通管制的發(fā)展方向，也是中國空管在未來創(chuàng)建世界一流空管標(biāo)準(zhǔn)體系的難得機(jī)遇。

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