以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的空中交通流量管理研究綜述

童旭

摘? 要：近年來，伴隨社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，國內(nèi)航空事業(yè)走向了繁榮，空中交通流量持續(xù)增長，發(fā)生了擁堵問題，部分樞紐機(jī)場因此造成航班延誤，給人們出現(xiàn)造成了不便，且出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)損失。為有效處理該問題，協(xié)同式管理誕生了，并且發(fā)展成了空中交通流量管理效率提高的最佳方法。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);空中交通;流量管理

引言

近幾年，隨著我國航空運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，空中交通流量增長迅速，空中交通延誤問題越發(fā)嚴(yán)重，并且出現(xiàn)了全國范圍內(nèi)機(jī)場、終端和區(qū)域的擁擠，這不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，還導(dǎo)致飛行沖突頻發(fā)，嚴(yán)重影響了飛行安全。由于我國空管發(fā)展相對滯后，特別是在空中交通流量管理方面仍然比較落后，缺乏統(tǒng)一管理、空域自由度較小、流量管理水平低、控制策略單一、專業(yè)人員缺乏、數(shù)據(jù)信息分散且不能有效利用等問題均是遏制空中交通流流量管理與發(fā)展的要素。所以，面對目前的困境，需要及時地對我國空中交通流量管理進(jìn)行創(chuàng)新性、探索。

1空中交通流量管理概念

空中交通流量管理用英文翻譯為AirTrafficFlowManagement，簡稱ATFM。在1970年，由于多種原因使得某一空域的空中管制能力無法應(yīng)付當(dāng)前空域繁忙的局面，從而探討了利用空中交通流量管制更好的調(diào)控航班。ATFM制定的目的就是為了讓空域更加安全高效，空中交通管理的服務(wù)和機(jī)場應(yīng)對的能力得到提升，為所有航空器提供即時準(zhǔn)確可靠的信息，通過經(jīng)濟(jì)實用的空中運(yùn)輸方式，盡可能的減少航班的延誤，及時發(fā)布空域具體使用情況。

2以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的空中交通流量管理

2.1SMS管理系統(tǒng)

協(xié)同式SMS管理系統(tǒng)核心運(yùn)行方法是處理機(jī)場場面規(guī)劃問題，確保機(jī)場容量，對機(jī)場空間區(qū)域的合理運(yùn)用與分配，讓進(jìn)場與離場的航班可以順利運(yùn)行。該系統(tǒng)關(guān)鍵共鞥就是：①可以經(jīng)過計算機(jī)場場面流量，明確要進(jìn)場與離場的飛機(jī)飛行航跡，擬定出安全舒適的飛行策略。②按照先前的進(jìn)場與出場的飛行軌跡明確對后期飛機(jī)場面應(yīng)怎么實施操作。③經(jīng)過連接系統(tǒng)，可以把飛行計劃經(jīng)過信息交接模式傳遞給使用者，與此同時對其飛行軌跡給出合適的意見或建議。為確保系統(tǒng)優(yōu)化配置，需要將整個系統(tǒng)劃分成3部分展開管理。第一，TM部分，該部分工作內(nèi)容是整理分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，經(jīng)過對數(shù)據(jù)評價，接著模擬計劃，如此能夠促使決策更真實。第二，CT部分，該部分就是對管理工作者展開航班戰(zhàn)術(shù)上的指導(dǎo)。第三，TFM部分，該部門內(nèi)容就是采集與共享產(chǎn)生的航班數(shù)據(jù)信息。

2.2空中交通流量管理方法

空中流量管理方法主要有以下幾種：長期法（一般要15年左右）。主要包括建設(shè)更多的機(jī)場和跑道，增加硬件設(shè)備和軟件設(shè)備，全面提升空中交通管制的技術(shù)和水平。中期法（一般6個月到幾年）。增加更多的空中航線，這些方法使得空中交通網(wǎng)絡(luò)的飛行流量不斷攀升，從宏觀層面上的布局更加合理，可以更為高效的利用空中領(lǐng)域。短期法。主要通過地面等待公司等待和飛行計劃的調(diào)整等方式，讓空中交通流量，對，減少，同時使得空中交通運(yùn)輸情況更加順暢，機(jī)場的容量與空中交通流量應(yīng)該相匹配，減少空域的擁堵情況。

2.3環(huán)境數(shù)據(jù)模塊工作流程

環(huán)境數(shù)據(jù)包括情報區(qū)、機(jī)場、扇區(qū)、管制區(qū)、航路、航空公司等各類數(shù)據(jù)，由情報中心系統(tǒng)輸出給全國流量管理系統(tǒng)，通過全國流量系統(tǒng)中央處理節(jié)點數(shù)據(jù)引接交互區(qū)，按照情報中心確認(rèn)的對外接口格式接入。首先，將情報中心光盤數(shù)據(jù)（每28天發(fā)布）通過靜態(tài)航行情報處理系統(tǒng)接口傳輸完成環(huán)境數(shù)據(jù)的引接;然后將光盤中的格式化數(shù)據(jù)存儲入庫進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。每期導(dǎo)入至流量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與往期發(fā)布數(shù)據(jù)進(jìn)行比對校驗，人工完成數(shù)據(jù)審核確認(rèn)。最后，在流量系統(tǒng)內(nèi)提供基于內(nèi)部格式的文件服務(wù)以及基于HttpRestful的Web接口完成轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的發(fā)布及調(diào)閱。

2.4系統(tǒng)應(yīng)用的空管數(shù)據(jù)源

綜合航跡數(shù)據(jù)是空管自動化系統(tǒng)多種監(jiān)視源（雷達(dá)、ADS-B等）綜合處理產(chǎn)生的系統(tǒng)航跡與飛行計劃數(shù)據(jù)融合的航跡信息，包含目標(biāo)航跡的WGS-84坐標(biāo)、高度、速度、航向角和24位地址碼等，通過解析目標(biāo)的綜合航跡數(shù)據(jù)，流量系統(tǒng)可實時獲取航空器的運(yùn)動態(tài)勢。與此同時，空管自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范指出，空管自動化系統(tǒng)應(yīng)可通過網(wǎng)絡(luò)或串口形式的方式輸出給予其他系統(tǒng)。這為本設(shè)計提供了較好的基礎(chǔ)，直接采用空管自動化系統(tǒng)綜合航跡進(jìn)行開發(fā)，航跡更新周期在合理范圍可進(jìn)行調(diào)節(jié)，航跡更新速度快，完全滿足流量系統(tǒng)開發(fā)所要求的高時效性和穩(wěn)定性，同時也提高了開發(fā)效率。

2.5多機(jī)場地面等待問題

基本的 M AGH P 模型假設(shè)機(jī)場的出港和進(jìn)港的容量是時間確定函數(shù)，且是預(yù)先確定的。除了這些特性外，假設(shè)航路扇區(qū)的容量也是無限的，因此不考慮預(yù)定航線或備選航線，也不考慮飛行速度。地面等待和空中延遲的上界是無限的，這為部分航班的取消鋪平了道路。請注意，飛機(jī)的飛行是可持續(xù)的，例如相關(guān)的飛機(jī)在時間段內(nèi)將繼續(xù)飛行。假定繼續(xù)飛行的富余時間已知，如果該航班在富余時間內(nèi)到達(dá)目的機(jī)場，則繼續(xù)飛行的航班的起飛不受影響，否則，續(xù)飛的地面等待延遲最少為續(xù)飛的總延遲（地面等待 + 空中延遲）減去富余時間。

結(jié)語

空中交通流量管理涉及到多個層面，包括飛機(jī)的起、降落、滑行、加入航線到達(dá)終端、飛機(jī)的進(jìn)近落地等等各個層面，流量管理的決策不僅需要考慮到機(jī)場的容量，同時還需要考慮到航空公司以及機(jī)場對航班的管理情況;不僅與空中交通管制規(guī)則制度、空域結(jié)構(gòu)、管制員工作負(fù)荷有關(guān)，而且還依賴于氣象條件、通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性等其他要素，故而，影響空中交通流量管理決策的因素是龐雜多變的。所以，需要建立一個以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的空中交通流量管理系統(tǒng)，為了讓我國通過數(shù)據(jù)資料更加豐富，通過分類處理，深度挖掘系統(tǒng)利用的多種方式，規(guī)劃和整理空管大數(shù)據(jù)的運(yùn)營管理模式，讓相關(guān)數(shù)據(jù)的儲存管理、利用及開發(fā)更具有效性，這是未來空中交通流量管理利用大數(shù)據(jù)分析的一大趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]李翠霞，靳學(xué)梅.基于流量管理決策信息的管制決策工具協(xié)同設(shè)計[J].信息化研究，2020，46（05）：29-33+44.

[2]程健，洪鼎松，程季锃.空管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)研究[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報，2014，25（1）：5-10.

[3]程健，洪鼎松，程季锃.以數(shù)據(jù)為中心的AIM基礎(chǔ)——AIXM5[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報，2010（05）：26-28.

[4]程先峰，何亮.流量管理運(yùn)行數(shù)據(jù)庫可靠性設(shè)計[J].航空計算技術(shù)，2020，50（04）：76-79.

[5]賴欣，胡敬玉.基于AIXM的民航共享數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)構(gòu)建[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2020，30（06）：181-185.