智慧空管有多智慧

智慧民航建设作为“十四五”民航发展的主线，涉及民航发展的全领域、全主体、全要素、全周期。本文拟从建设目标、组成架构、运行概念、运行场景和发展路径等方面介绍智慧空管的初步成果。

智慧民航建设作为“十四五”民航发展的主线，涉及民航发展的全领域、全主体、全要素、全周期。其中，智慧空管需要我们抢抓新一轮科技革命机遇，加速实现新一代信息通信技术与民航空管系统的深度融合，实现对空管系统安全、运行、服务等需求做出数字化处理、智能化响应和智慧化支撑，以智慧促安全、以智慧促运行、以智慧促服务，推动实现智慧空管。本文拟从建设目标、组成架构、运行概念、运行场景和发展路径等方面介绍智慧空管的初步成果。

智慧空管建设目标

智慧空管的智慧究竟要体现在哪里呢？未来的建设目标又是什么呢？总结下来，弹性敏捷适变、数据汇聚赋能、广泛协同交互、融合一体运行、科学智能决策等五条基本可以覆盖未来智慧空管的建设方向。

面对航空业快速发展变化，各类运行挑战日益复杂困难，航班运行需求呈现差异化、多样性、易变性等特点。通过技术驱动，使得空管的职能边界、运行流程、支撑条件、能力要求等能够弹性、敏捷、快速地变化以适应不同时期、不同地域、不同需求的运行挑战。

数据是运行管理的“血液”，通过建设一批通信、导航、监视、气象、情报等新型数字化基础设施，统一规划建设各级各地的数据中心、数据中台、数据仓库等，拓展感知范围，并形成海量数据治理能力，用数据说话，以数据驱动运行服务、业务流程、决策规划等转型升级，实现空管体系的数字化赋能。

基于统一兼容的数据交换标准和运行规范，形成一致的信息互操作语义，有效衔接不同运行主体之间的运行流程，实现空地、军民、国内与国际、多级管制单位、空管-机场-航司、民航与其他交通行业等多方之间的高效协同互操作运行。

通过信息融合、系統融合和运行融合，突破传统专业和系统界限，减少部门间协调，构建一种全新的一体化、互用式的空管运行模式，无缝衔接流量管理、排序管理、管制指挥全流程，服务航班“门到门”的运行，实现国际民航组织推荐的ATM（空中交通管理）概念。

基于海量数据赋能，充分运用各种智能化新技术，打造空管“智慧中枢”，培育面向复杂运行环境的计算推理、趋势预测、规律发现、科学决策等能力，实现对体系内各级各类一线运行人员和管理者的决策支持。

智慧空管组成架构

目前的研究表明，智慧空管组成架构大致是：通过智慧技术赋能智慧设施、智慧管理、智慧安全、智慧协同，共同支撑智慧运行和智慧服务。

智慧技术是指通过智慧技术应用，全面赋能新技术装备，助力智慧空管建设中各目标的实现。当前，赋能技术主要以云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联网、5G、北斗、区块链、量子计算等信息通信技术为代表，结合其他基础领域，如导航、新材料、航空器、控制、机器人、管理学、心理学、社会学等，通过智慧空管各种赋能技术的应用，全面赋能新技术装备，助力智慧空管建设中各目标的实现。

智慧设施是指通过基础设施建设，构筑全面泛在感知和广域协同交互的能力。智慧设施包括感知互联系统和支撑平台两部分，感知互联系统通过建设包括通信设备、导航设备、监视设备、气象设备、民航通信网、互联网、物联网等在内的感知互联系统，构筑全面泛在感知和广域协同交互能力，融入全域数字化资源的泛在网络，为相关方提供网络化互联的“感知互联底座”。支撑平台包括 SWIM 广域信息交换平台、空管资源管理平台、空管云平台、空管大数据平台、协商平台、运行监控平台、民航一体化运行平台等在内的通用平台，集聚行业内外优势资源，统筹关键核心能力，发挥系统优势，实现多方高效协同运行。

智慧管理是指以数据赋能为驱动、以流程优化为核心，创新管理形态，提升综合管理能力。

智慧安全是指通过构建集中监管、分级监控的整体安全管理体系，实现信息安全、网络安全、服务安全、运行安全、运维安全、平台安全、战略安全等内容，为智慧空管提供全方位、多要素的安全运行保障。

智慧协同是指通过空管行业内的协同以及与外部的协同，形成“内外双协同”机制，提升智慧空管运行效率。智慧协同是智慧空管的重要智慧手段和能力倍增器。内协同是指空管各地区、分局、场站以及各部门的多层级架构，要求体系内多方高效配合，协调各类资源按需科学调配。

外协同是空管部门与机场、航空公司、军方、通航用户、周边国家、国际组织等多个利益相关方，通过一致、高效的信息交换加强协同，一是支撑保障我国军事国防、经济建设、社会发展等内循环重大需求，练好内功;在此基础之上，发挥我国航空大国、航空强国的影响力，引领地区以及国际航空领域标准、规则与法律法规的制定，掌握航空发展主导权。

智慧运行是指统筹各方资源，智能调配各种保障能力，通过智慧管制、智慧流量和智慧空域有效结合，实现安全高效、精准可预测、绿色经济的一体化智慧运行。

智慧服务是指通过不同的服务架构，面向空管系统内外提供弹性、敏捷、灵活、智能的服务，具体包括智慧气象、智慧情报、智慧通航三方面内容。

智慧空管运行概念

智慧空管运行应该是一个基于面向多元需求的运行，以最大化保障多元用户的需求为目标，针对有人机/无人机运行、临近空间运行、高速/低速运行、管制/非管制运行等不同运行需求，通过智慧手段打造差异化服务能力，优化服务流程，提供不同等级、形式、内容的服务，构建新型运行保障体系，面向多元用户空中服务需求灵活配置资源。

针对空管运行保障的各个业务环节、业务类型和决策需求进行数字化转型，形成空管领域数据积累与数据资产，打造数字化平台，改变当前依靠个人经验定性“拍板”决策的方式，依靠数据科学定量决策，优化现有运行流程，为达到更高能力的智慧运行水平奠定基础。

建立多方协同会商机制，通过智慧手段增强系统级的协同运行能力，减少人工协调的随意性、差异性，畅通军民航、空管、机场和航空公司等各方的信息和决策通道，增强地地协同、空地协同能力，提升军民协同、地区间协同、国家间协同水平，形成协同高效的运行体系。

以全局运行效能最优为目标，以网络化TBO（基于航迹的运行）运行能力为基础，以每架航空器全生命周期航迹管理为抓手，从战略、预战术、战术三个不同阶段切入，形成流量管理、排序管理、管制指挥一体化运行的服务模式，减少多层级服务不连续导致的空间与时间资源浪费，实现ICAO推荐的ATM运行概念。

随着科技进步，具有人工智能的系统和设备更广泛地参与到空管运行中，需要重新鉴定管制员与智能化系统的关系，优化未来管制运行的模式，推动空管运行从“以人为主”，发展到“人机共治”，再到“机主人辅”，降低管制员工作负荷，提升系统运行效能和安全水平，最终实现智能化、智慧化运行。

智慧空管发展路径

2021年是“十四五”建设开局之年，研究组在充分调研当前的空管运行现状与客观技术条件基础上，制定了智慧空管的发展路径。智慧空管的发展不能一蹴而就，应循序渐进，需要充分调研、全面论证、积极试点探索并稳妥推进，适时调整以响应行业需求的发展和变化，根据技术成熟度水平，不断进行发展路径的迭代。

发展路径的总体思路是近期目标积极稳妥，可指导“十四五”期间的空管体系建设与能力提升;中期目标适度超前，助力多领域民航强国建设，并根据第一阶段发展情况及时进行调整;远期目标科学前瞻，以体现未来空管、航空業发展趋势为主，并适时调整变化。

近期（2021-2025）以数字化、平台化为目标，重点突破新型基础设施建设，形成一套以数据中心为核心的新型基础设施（支撑）平台，构建一个天空地一体化的CNS网络;搭建数字化平台，增强数字治理能力，优化全民航运行协调的流量管理系统;打造信息共享平台，改进业务模块和业务运行方式。

新型基础设施建设主要针对新技术在通信、导航和监视方面的技术改进和完善。通过航空宽带通信和5G通信技术打造智慧空管的新型通信设施;通过北斗系统、GBAS/SBAS/ABAS打造新型导航设施;通过相控阵雷达、图像识别和场面监视打造新型监视设施。通过构建天空地一体化的通信导航监视等传感设施网络，构成未来智慧空管运行的“神经末梢”，实现全面透彻感知、宽带泛在互联、智能协同运行等能力。

增强数据治理能力，通过数字化转型建设，统一全国各地各级的数据资产目录清单与体系标准，存储并治理生产运行过程中产生的各类数据，形成可观的数据资产目录。建设全国数据中心，构建一套以数据为核心的业务管理体系。

建立系统间数据交换标准，搭建运行信息交换共享平台，实现管制、流量、空域、气象、情报、通航、设施设备等信息交换。

中期（2026-2035）以智能化、协同化为目标，重点提升运行的自动化和智能化水平，具有较强能力的资源统一集中分配能力，保障多元混合需求运行。初步形成综合的ATM管理平台，完成以动态容量评估、智能流量管理、自主间隔管理等技术为支撑的资源集中配置系统，构建一个灵活精细、高效协同的空域管理系统，形成一套定义清晰、可互操作的运行标准体系和军民航协同运行机制。

动态容量和智能流量管理形成高效容流匹配机制。精准掌握空域容量的动态变化，利用智能决策技术将流量在时间和空间上分配在可用空域资源中。

多模式自主间隔管理针对不同类型运行需求和不同类型航空器性能，在涉及到不确定因素干扰、多方信息协同决策以及多种自动化设备融合等条件下，使用航迹冲突优化管理技术，进行高效的间隔计算和控制。

在综合ATM管理平台中，设计管制员画像库实现对管制员能力的精准掌控，并获取空域资源的时空属性，打造满足4D航迹运行的资源配置系统。

从国家统一管制、军民融合运行发展的角度出发，针对全球空管一体化发展需求，结合国内外空管标准现状，兼容军民航各自标准规范要求，综合考虑新一代信息技术在空管中的应用，形成一套支撑军民航融合运行、兼容跨国互操作的智慧空管运行标准体系和运行机制。

远期（2036-2050）以智慧化、自主化为目标，构建以全面感知、泛在互联、智能决策和实时响应的智慧体系。围绕智慧空管的建设，打造以全4D航迹为基础的中央集中统一管理系统，形成一套高度精细化、智慧化的空管自动化系统，实现基于效能的运行，解决高密度复杂运行问题，实现量序迹一体化融合运行。

在运行方面，实现秒级飞行控制过程，由地面超级计算核心实施精准计算和管制，空中航空器执行管制指令，达到整体运行最优。在系统方面，完成智慧化ATM运行的态势感知、决策优化、复杂度控制、快速推演预测以及多重应急干预机制等诸多关键技术的研究和应用，逐步实现智慧化ATM运行。（本文摘自中国民航局空管局技术中心《智慧空管研究报告》）