未来航空运输系统展望

王思达

随着社会的飞速发展，航空事业也迎来了发展的重要阶段。目前的航空运输系统已经不能满足交通流量的需求，空域资源紧张、航班延误和飞机安全已经成为了目前急需解决的问题。为了彻底杜绝此类问题的发生，就要对现有的航天运输系统进行更新换代。本文借鉴了NextGen、SESER 中国新一代航空运输系统计划，在此基础上提出构建未来航空运输系统的新概念，来使飞行更加的安全。应用飞行新技术是优化航空运输系统的最有效方式。PBN 性能导航的出现直接打破了向、背台的飞行限制，增加了不同的飞行路线。在节约飞行成本的同时，增加了空域的容量。CDA 持续下降进近技术是将巡航高度转变到跑道上的一种进近方法，它可以有效的减少尾气污染和能量消耗。4D 航迹的运行模式对航天运输系统来说是控制空域管理的有效方式。随着互联网和大数据的崛起，智能交通已经成为了必然的发展形式，这也预示着航空运输系统也会越来越先进。

1 智能航空运输系统的概念

未来智能化航空运输就是利用CNS/ATM 技术和智能决策技术进行网络信息共享，使航空运输能够实现一体化和智能化运行。其中智能化的表现较为突出，因为飞机智能化就是记载设备智能化的具体表现形式。在不久的将来航空器将会提升决策能力，它能够根据周围的环境进行飞行策略的调整，逐步实现自由飞行。第二是在宏观方面上进行网络资源一体化的调整，这需要行业部门之间的互相协作，最后形成完整的决策系统。

4D 航迹的运行模式和航空系统密不可分，它需要依靠航空系统来提升整体空域系统的运行效率。在航空系统优化方面，一些西方先进国家具有超前意识，并付诸了行动[1]。为了使4D 飞行计划顺利进行，首先要改变系统的飞行动态，增加应急管理设备。由于系统的复杂性比较高，仅仅依靠人力资源是完成不了的，还需要借助智能技术和设备的力量。航空系统的结构较为复杂，是由很多个决策机制组成的。航空器是实现飞行计划的智能载体，它主要是维持相邻航空器间的安全距离，以便于发生突发情况时，进行及时的轨迹调整。地面站主要是对飞机的安全负责，维护空中的飞行秩序，在地面中予以保护。这就要求航空公司和飞机制造商及时更新网络信息，逐渐实行信息资源共享，这样才能提高系统运行的智能化。另外，通信和导航等领域也开始运用卫星技术。

2 航空系统运行机制

航空通讯网络是智能航空运输系统运行的基础内容。网络与行业相关部门的关系十分密切，方便实现资源共享和协作运行。ANSP 决策系统已经成为了网络核心内容，为系统运行提供了战略性的指导意义。

从战略方向来讲，航空公司运控中心身上的责任比较重大，它需要对航空运输实时监控，并进行深入的探究和预测，这样才能够制定严谨的航班计划。之后ANSP 决策系统在根据计划进行工作，同时，决策系统也会发挥出应用的作用，实时接收机场的运行数据和气象部门报告的预测数据。从大局观考虑，要明确容量和流量的意义，确保每一架航空器都能够运行到规定的轨道中，杜绝偏离轨道飞行的严重后果发生。战略部署到实际飞行的这段时间称之为预战术阶段[3]。这个阶段的重要性也不容忽视，它是更新4D 轨迹的重要阶段。在计划更新之后，将新计划传送到飞机的管理系统中。在正式实施战术阶段，飞机需要严格执行飞行计划，在飞行时通过ADS-B 机载设备向周围飞机和地面设备报告自身所处的位置，这样周围飞机在接收到信息之后，就会相应的调整安全距离，使天空中的飞机安全飞行。而且，智能化的飞机能具备准确的决策机制，对当前所处的飞行环境进行自我约束，自主完成安全避让的任务[4]。地面站利用ADS-B 技术可以完整的监视飞行过程，并利用自动化设备进行干扰和引导。

飞机在天空中时，自然天气和飞机故障都是影响4D 飞行计划的重要因素。需要及时的向地面决策申请新的飞行轨迹。在飞机发生故障时，要根据局部空域环境进行适当的调整。轨道的改变会直接影响周围飞机的正常飞行，因此要求航空器必须提高其智能性。

根据目前的运行模式，我们对系统决策设计分为三级决策机制，各级别之间协调运行，形成反馈回路。一级决策是最顶层的决策机制，也是拥有最大权力的机制，它需要对空域整体容量和流量进行严格的评估，在完全掌握空域动态之后，进行宏观调配[5]。二级策略主要负责特定区域中的航线管理，为区域安全保驾护航。对终端区航空器严格管理。在决策运行之前需要收集大量的信息，并进行汇总和分类。所以要在全国范围内收集所有航班计划，根据以往的计划制定整体的飞行方案。在实际运行的过程中，各级决策机制互相配合，实时反映自身负责区域内的情况。上级决策中心制定调配策略，下级决策机制要认真执行，在执行策略的过程中改进自身的不足，这样就会在系统内部形成良好的循环机制，促进飞机动态平衡的实行。

3 影响航空运输系统的关键要素

众所周知智能航空运输系统是以宏观决策微观飞行的形式运行的，其中决策系统的作用非常重要，它直接决定了整体性能的稳定性和运行效率。影响ANPS 决策的因素有很多，其中数据预测的准确性、数据的计算能力和决策算法的有效性都是关键因素。精确的天气预测数据对于4D 计划的实施至关重要，因此要尽快提升气象部门的专业素质[6]。在决策的过程中，系统需要及时处理大量数据，所以要求战术阶段必须具备快速计算的能力。为提高决策能力提供强劲的动力。而且智能航空运输系统能够不断接收网络信息，提高访问的满意度。特别是处理大数据时，算法的可行性和有效性就发挥了它应用的作用。构建算法需要对各方面实行约束条件，例如对航空公司的机场资源和空域容量都有较高的要求，以此来提高智能系统的作用。

智能航空运输系统除了决策系统之外，和航空器的关系也密不可分。航空器的健康状态对一个完全自主飞行的飞行来说有着重要的影响，因为传感器是代替机组人员感官的重要设备。自动化设备能对飞机进行监测与管理。这时自动化设备承担的压力就会非常大。飞机在飞行的过程中难免发生故障，需要运用故障诊断法来解决问题。除此之外，航空通信质量对系统的运行影响也非常大，这就意味着航空电信网ATN 就是下一代的航空系统，所以要求航空电信网能够为系统运行提供高效准确的通信服务。

4 航空运输系统的发展方向

我国航空运输系统的发展方向主要是地面导航飞行将智能化的飞行方式发展。首先在我国的高原机场和环境相对复杂的机场应用PBN，其次在施行到航路、终端区和机场。在对航班计划管理和飞行流量管理基础上，进行智能航天系统的运行。为了使智能航天系统进一步的优化，要在地理环境比较复杂的机场实验，之后在进行逐步应用。传统的语音通信将被数据链取代，现在全面实行网络通信。利用雷达检测器对飞机进行全面监控，与此同时单独的空管工作站也将被区域联网自动化系统所取代，逐渐完善应急备份系统，实现ICAO 的标准间隔。

5 结束语

综上所述，智能航空运输系统是以用户的需求为主，为其创造经济友好的飞行环境。在智能航空运输系统正式运行后，就会在很大程度上解决民航飞机航班延误和管制负荷过大等问题。创新型航空运输系统是在通信导航和监视技术完全成熟的前提下提出的，在实践的过程中，数据传输密度和传输频率都会影响实验进程。这也充分说明了智能航空运输系统的严谨性和复杂性。而且民航行业对安全的要求尤为严格，这也是为用户的安全负责。因此智能航空运输系统需要经过反复的实践，进行仿真验证。在仿真环境中对智能航空运输系统进行验证，积累相关经验，这就利于提高该系统的安全性和科学性。为我国民航事业的发展打下夯实的基础。