智慧空中交通管理系统及其运用

摘 要：针对新型智慧空中交通管理系统，在明确系统框架、关键技术和支撑平台的基础上，对其在不同方面的实际应用进行分析，为系统优化及发展奠定良好基础。

关键词：空中交通管理；系统框架；关键技术；应用

智慧空中交通管理系统将现有管理系统作为基础，根据系统的未来发展走向，由空中运行管理工作涉及的不同环节入手，以可靠连接计算机网络基础设施与空中交通管理基础设施为新系统的特色，同时注重人和系统之间产生的相互作用，从而使现代空中交通管理踏上新台阶。

1 智慧空中交通管理系统框架

（1）感知层。感知层相当于系统神经末梢，同时也是确保系统得以正常运行的重要保障。感知层由三部分构成，分别为机场场面、航路传感器与管制中心。其中，航路传感器主要包括一次雷达、二次雷达和自动监视系统等。一次雷达的主要作用在于监视机场附近及航路上的飞行情况；二次雷达的主要作用在于监视高密度空域及终端区上的飞行情况；自动监视系统主要作用在于监视山区、丛林、沙漠及大洋空域上的飞行情况。考虑到细微故障容易造成连锁反应，使管理服务受到影响而直接威胁到飞行安全，所以感知层还要包含可对系统导航监视设备实施动态监视的传感器[1]。

（2）网络层。网络层是对复杂空管信息进行融合的重要基础，通常采用空中交通管理局域网、Internet网与航空固定通信网等相关网络技术。正是对此类网络技术的充分应用，可为全新的空中交通管理系统提供良好的互联互通支撑。

（3）平台层。平台层还可称作系统应用平台层，是指对监视数据进行应用，建立直接面向管理的应用型平台，根据不同的应用服务类型，可分为交通服务、计划管理、流量管理和空域管理等若干种。由于已经有部分平台可以在空中交通管理中应用，所以智慧管理系统能在现有平台上通过合理的改造直接实现，无需对平台进行重新开发。

（4）专业应用及决策支持层。该层的主要作用为向交通管理活动提供必要的决策支持，为流量管理、告警、设备监视与空域管理等新服务的实现提供基础条件，是使空中交通管理真正走上协同一体化道路的重要举措，有利于提升空域资源实际利用率。

2 智慧空中交通管理系统的关键技术

（1）RFID技术。RFID即射频识别，具有非接触与自动识别等特点，利用射频信号对目标对象进行自动识别，同时获取信息和参数，整个识别过程可彻底摆脱人工干预。技术原理为：磁场中有标签进入以后，对射频信号进行接收，依靠感应电流所获能量对储存于芯片当中的信息实施发送，由解读器对信息进行读取与解码之后，传输至系统开始分析处理[2]。

（2）无线传感器网络。该技术是对嵌入式计算机、分布式信息处理、传感器及无线通信等技术进行集成而得到的具有信息获取能力与分析处理能力的新技术。在系统不同环节布置传感器，实现对空域单元实际运行情况的动态监测，明确设备所处状态，并对获得的信息实施处理之后采取无线方法予以传输，以此确保管理部门可以在第一时间获取设备状态及空情数据。

3 智慧空中交通管理系统的支撑平台

（1）交通服务平台。该平台作用在于对航空器的起降与航行进行管理，以确保系统安全及飞行秩序为目标。其承担以下任务：避免飞机相撞；避免飞机滑行和其他物体、飞机与车辆等相撞；提升空域资源实际利用率。基于智慧空中交通管理系统，该平台致力于将以EUROCAT为基础，深入探究基于物联网的多源异构数据整合，旨在管制席位对交通态势施以实时显示，从而实现交通服务全覆盖。

（2）流量管理平台。该平台作用在于当空中的实际交通流量和管制服务最大能力相接近时，对流量进行适当调整，确保以最佳的流量状态顺利通过空域，达到提升空域及机场等资源实际利用率的目的。该平台构建需要应用协同决策机制，通过对物联网的合理开发、运用，采取多源数据接入等方法有效提高数据交互水平，同时依靠相关决策模型，实现更高的自动管理水平，从而对空情进行智能化预测评估，良好适应日益增长的交通需要[3]。

（3）空域管理平台。该平台综合各用户需求，对时间及空间进行合理化划分，以此实现资源利用最大化目标。为了有效提高管理的水平和效能，保证资源利用具有更好的灵活性与安全性，同时增进用户之间的合作与协同能力，系统深入探究了怎样以物联网技术为核心实现广泛感知，利用新兴数据技术对空域实际使用状况进行动态监视，使各个部门都能认识到空域管理具有的重要作用；探究怎样从战术角度入手对不同用户提出的空域需求进行管理，平衡不同区域、国家的空域需求。

4 智慧空中交通管理系统应用

（1）场面运行管理。在航空运输系统中，机场是十分重要的组成部分，其场面管理的效能会对整个系统管理水平带来直接的影响。场面运行管理指的是借助现阶段新型科技对各类资源实施协同决策及动态监控，将确保运行效率与安全作为根本目标，同时尽可能降低人员工作强度。在智慧空中交通管理系统中，可将不同类型的传感器应用于系统的场面监视，以此对目标的实际运行状况进行监视，再应用配套平台完成冲突控制及滑行调度，最终为场面活动的全体参与人员提供合理化的建议、指导。

（2）空域运行管理。如今，空域运行所具有的复杂性日益增加，为适应这一需要，空中管理对于空域管理专业必须将动态化的运行管理作为主要研究方向。在智慧空中交通管理系统中，可对不同类型的监视方式进行融合，以此完成协同和动态化的空域运行监视，同时配以专业应用平台，根据环境及使用要求，为管制员提供相应的管理决策。

（3）协同流量管理。协同流量管理指的是以各方协同的方式对流量实施管理的模式，即对由使用者与管理者提供的各类信息实施整合，再經过协同处理提出有效管理措施。在智慧空中交通管理系统中，可将传感单元设置于不同部分之间，借助物联网提供的强大支持，共享空中交通态势信息，同时配以专业应用平台，开展协同流量管理活动[4]。

（4）跑道运行安全管理。在飞行区的运行管理中，跑道是一项十分重要的资源，其运行安全涉及以下内容：避免跑道遭受侵入、防止飞机冲出或偏离跑道、跑道上异物检测。在智慧空中交通管理系统中，可充分利用传感器技术动态监视跑道实际使用状况，确保管制部门可在第一时间获取相关信息，提升机场跑道对于不安全因素的预控能力。

（5）设备状态管理。我国的空中交通管理设备正不断向网络化、精密化与系统化的方向发展。空中交通管理设备得以正常运行必须得到保障技术大力支持。如前所述，任何一个细微故障都有演变为连锁反应的可能，如果故障处理不及时，还会威胁到飞行安全。在智慧空中交通管理系统中，为了实现设备状态管理，可将传感器设置于各种空中管理设备中，同时借助物联网传输信息，以便及时开展保养和维修。

5 结束语

智慧空中交通管理系统作为现阶段空中交通管理发展的必然结果，它以RFID与无线传感器网络为系统关键技术，以交通服务平台、流量管理平台和空域管理平台为支撑平台，可在场面运行管理、空域运行管理、协同流量管理等方面实现良好应用。

参考文献

[1]石文先，朱新平.智慧空中交通管理系统及其应用[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2013（03）：51-55.

[2]白季冬.智慧空中交通管理系统及其应用[J].科技资讯，2014（20）：22-23.

[3]张嘉懿.空中交通管制安全管理体系及其信息系统研究[J].科技创新与应用，2016（09）：79-80.

[4]张进，胡明华，张晨.空中交通管理中的复杂性研究[J].航空学报，2014（11）：2132-2142.

作者简介：王瑞，男，汉族，新疆阿勒泰市，本科，助理工程师，民航西南空中交通管理局，研究方向：空中交通管制。