智慧空管建设的几点建议

民航西北空管局 赵冠楠

近年来打造“智慧民航”成为热点话题。建设“智慧民航”首先必须实现“智慧空管”。本文研究了“智慧空管”是“智慧民航”的重要组成部分以及其发展需求，论述了国内外智慧空管发展历史及现状，通过讨论智慧空管目前发展遇到的问题和瓶颈所在，给出了作者自己关于智慧空管的一些思考和见解。

近年来，随着大数据、云计算、物联网、互联网＋和5G技术的快速发展，人工智能和智慧技术融入到人们生活的方方面面。特别是打造“智慧民航”成为热点话题。用智能技术和方法解决民航行发展不平衡不充分的问题，集合行业各部分的智慧，建设“智慧民航”满足人民日益增长的对美好生活和高质量民航服务的需求。建设“智慧民航”首先必须实现“智慧空管”。“智慧空管”是“智慧民航”的重要组成部分，是借助于大数据、互联网、物联网、云计算、人工智能等新一代信息技术，处理整合空管信息，更好更快捷获取共享、融合信息，为空管提共高效决策、精细管理和精准服务，全面提升空管系统统一化、数字化、智能化管理水平，最终实现智慧空管目标[1]。

1 智慧空管发展需求

2018年12月，民航局印发了《新时代民航强国建设行动纲要》。《行动纲要》要求民航与综合交通深度融合，形成一批以机场为核心的现代化综合交通枢纽，形成安全、高效、智慧、协同的现代化空中交通管理体系。推动民航与互联网、人工智能、大数据等新技术的深度融合。实现从“跟随者”向“并行者”“领跑者”转变。

2019年9月，国务院印发了《交通强国建设纲要》。建设交通强国，是党中央立足国情、着眼大局、面向未来作出的重大战略决策。《建设纲要》要求推动数据资源化交通发展，加快交通基础设施网络、交通服务网络、能源网络、信息网络融合发展，建设泛在、先进的交通信息基础设施。

为贯彻落实中央在北京大兴国际机场关于四型机场建设的指示要求，加强顶层设计，民航局制定了《中国民航四型机场建设行动纲要（2020-2035年）》。依托科技进步、改革创新、协同共享，全过程、全要素、全方位优化，实现安全运营、智能化生产管理、便捷高效的旅客出行、绿色和谐的环境，充分体现新时代对高质量发展要求机场。

2021年2月，国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》（简称《规划纲要》）提出了构建便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通网，对新时代民航基础设施建设和发展提出了要求，《规划纲要》提出到2035年基本实现国家综合立体交通网络基础设施全要素、全周期数字化的发展目标，为智慧民航建设指明了方向。

2021年6月，中国民用航空局与科学技术部在京共同签署《中国新一代智慧民航自主创新联合行动计划纲要》，根据《纲要》规划，民航局与科技部将围绕智慧民航建设，瞄准制约民航发展的关键短板，强化科技支撑及引导，落实民航安全、智慧机场、智慧空管、智慧航空器运行与运输服务等七方面的重点任务，实现多项关键核心技术装备自主掌控，形成国际一流的民航科技创新能力，为建成保障有力、人民满意、竞争力强的民航强国提供强大科技支撑。

2 国内外智慧空管发展及趋势

2.1 国外民航空管发展

20世纪30年代初，随着民用航空运输逐渐兴起，对于飞机在天空中的飞行规则和管理机构应运而生，受限于当时的技术水平，飞行仅能在白天进行，通过彩色旗帜就可以实现简单的飞机起降指挥。

在20世纪40年代初，航空器陆续安装无线电通信和机载导航设备，商业航班逐步增多，程序管制开始成为主流，各国开始陆续修订发布了法规规章，建设塔台、管制中心。

20世纪50年代后，随着一次和二次监视雷达的应用，采用雷达管制方式，直接在雷达屏幕上获取航空器相关数据。

20世纪60年代后，计算机技术飞速发展，空中交通管制方式也逐步引用。

20世纪70年代中期，在FAA的策划下，以雷达和计算机技术并用的半自动化空管系统形成。

20世纪80年代至2015年前后，随着通信技术、计算机技术、传感器技术、雷达技术等的不断发展，欧美等发达国家的空管系统在可靠性、安全性、自动化和智能化等方面不断提升。

2015年随着人工智能、物联网、大数据等逐步进入空管领域，国外等一些国家纷纷构建了下一代智慧空管技术。

美国联邦航空局（FAA）推出的新一代航空运输系统（Next Generation Air Transportation System），是采用新标准、新技术、新装备和新程序集成相关航空业务子系统，采用新运行方式、业务形态和管理模式发展下一代系统。

欧盟各国为保持其空管和航空业在全球的领导地位，提高欧洲航空业在全球的竞争力，研究制定了单一天空计划SESAR（Single European Sky ATM Research），以降低航空环境影响，提高航空安全、安保和社会效益等。

2010年日本成立了一个由工业界、学术界和政府代表组成的研究小组，其中包括学术专家，运营商，研究机构和民航局，制定了“未来空中交通系统的长期愿景——智能空中交通系统”，以规划指导日本民航业的未来发展和与世界交互。

2.2 国内民航空管发展

2.2.1 信息化已基本实现

20世纪70年代之前，中国航空实施对空指挥主要以手工作业的方式，为尽快改善这种状况，20世纪70年代初，中国从法国引进了空管系统。自20世纪90年代起，国内民航空管通过大规模引进和建设监视雷达、自动化系统、地空甚高频通信电台、地面导航设备等，快速实现了空管系统的首次技术升级，三大标志性事件为实施雷达管制、实施缩小垂直间隔（RVSM）和建成三大区域管制中心（北京、上海、广州）为标志，在空管运行保障能力和运行模式上实现首次突破，中国民航空管体系现代化和信息化初步形成。

2.2.2 数字化快速发展

在此基础上，国内民航不断推进技术革新，以在卫星导航、数据通信和计算机智能为基础，民航空管部门加大力度研究基于性能导航（PBN）、数字化放行许可（DCL）、自动相关监视（ADS－B）、航班运行协同决策（CDM）与流量管理（ATFM）、基于航迹的运行（TBO）等新技术、新方法，并不断推广应用，增加新技术试点，国内民航空管朝着数字化方向快速发展。

2.2.3 自动化发展不均衡

我国空中交通管制系统仅达到了“半自动化”水平。例如，管制自动化终端系统并非真正实现了“自动化”，仅实现了监视数据、飞行计划等数据的自动化处理，无法集成飞行计划、气象等系统，实际的管制指挥更得依赖管理员的操作。因此，我国空管系统自动化和集成化水平还有待进一步发展提升。

2.2.4 智慧化积极探索

2017年，民航局开始组织专家论证智慧民用航空运输系统，重点研究中国建设智慧民用航空运输系统的发展愿景、拟突破的关键技术、实施路径等。2018—2021年期间，我国智慧空管从顶层设计、政策法规、专业发展、设备设施、管理机构、运营机构、学术研究机构等多方面开展了大量积极有效的智慧空管建设工作。

3 智慧空管发展面临的问题

3.1 如何打破信息孤岛，解决数据融合

现有空管涉及几十个专业，各个专业均有自己的多个专用业务系统或软件，这些业务系统或软件有的是国外进口，例如气象自动观测系统使用的Vaisala，仪表着陆系统、Normarc，雷达系统英德拉，有的是国产系统设备，例如自动化使用川大智胜、南京莱斯，通信系统北京海格云熙等，这些系统均为业务专用系统，各个生产厂家的数据接口不开放、不统一、不互通，形成了一个个信息孤岛，相互之间不联动。

3.2 新技术、新产品的应用如何安全过渡

人工智能、5G、区块链、大数据、工业互联网等新兴技术的发展驱动着智慧空管建设不断深化，但是新技术、新产品在空管这种高安全、高可靠的行业内如何实现技术、产品的立项论证、可行性分析、测试和应用、人员培训、规章制度建设等过程来保证原有系统到新系统的无缝升级，做到安全等级不下降，空管业务不中断，人员效能不降低。

3.3 智慧空管的软硬件技术质量如何管控

智慧空管与现有空管的核心区别就是在现有空管信息化从人工到数字化，过渡到自动化、综合化，最终达到智能化，从以前的以人为主，到系统辅助决策，那么相关软硬件的全生命周期技术质量管控显得至关重要，相关标准、认证、试验和质量体系要求仍处于空白状态。

3.4 智慧空管的生态链如何构建

智慧空管的发展目标并非一成不变，是随着空管业务的发展和科技进步进行动态的变化，如何构建出合理的智慧空管生态链，来保证智慧空管的良性健康发展有很强的必要性。在此涉及参与的机构包括管理方、研究机构、企业、技术提供者和业务人员等，在规章制度、科研方向、产业政策上鼓励相关参与者积极创新，开发和发展新技术、新产品为智慧空管在安全提升、效能提升和改革创新提供源动力。

3.5 智慧空管的发展如何评价

智慧空管不是一个大概念，需要针对技术和产品建立相应的智慧水平进行评价，也需要对业务部门的智慧化水平建立相应量化的评价体系，这样才能更加明确和细化智慧空管的建设目标。谨防以智慧为口号，大干快上，一拥而上，重复建设、过度建设。互联网共享经济的浪潮带来的诸多问题要引以为戒。

4 智慧空管发展的建议

4.1 以专业促安全，以融合提效能

以安全为首要原则，尊重各个专业系统的技术特点，专业的系统完成专业的功能，在此基础上制定统一的数据共享和通信规范，打通各个系统之间的通信壁垒，提升联动工作效能。在具体实施方面，对于新增加系统，在采购技术条件上必须要求供应商提供符合规范的通信接口，对现有已经投入使用的系统可采取由原厂售后增加或第三方转换的方式达到满足通信规范的要求。

4.2 鼓励技术创新发芽，夯实成果转换落地

在日新月异的科技化浪潮中，空管要以安全为前提，积极拥抱新技术、新产品，大胆尝试，小心求证。建立研发和应用两套管理机制，鼓励业内外采用创新发展，在应用管理方面以能用、管用、好用的渐进式管理策略，建立分阶段评价标准。

4.3 建立质量体系管控，规范行业发展

有效的质量体系是保障产品质量的基石，ISO9001国际质量体系是最基本的质量保证，在此基础上，各行各业特别是安全敏感度较高的行业均建立了自身行业特点的质量体系认证，在民航机载产品从研制、生产、维修均有国际适航规章的要求，铁路系统设备厂商均要满足IRIS认证（国际铁路工业标准），煤矿设备均要通过防爆和煤安质量体系认证。但由于空管设备绝大多数属于进口，局方对其研发、生产、维修等质量体系并无有效管控手段，但随着国产化设备的逐步推进和替代，急需建立相应的质量体系管控手段，规范行业发展。

4.4 激发内部活力，鼓励外部竞争

空管设备天然具有高可靠、高安全的要求，一旦使用成熟稳定，无论从安全管理和业务应用出发，管理方、使用方和设备提供商均希望不进行频繁的升级和更新，只要不影响正常使用，即使效率低一点或者人工可以完善，也不愿进行升级和更新，这一方面有安全责任决策风险的问题，也有设备提供商的单一或垄断带来的可选择性少的问题。

在构建智慧空管的生态链中，需求来自于业务一线，顶层规划来自于局方，而实际技术和产品提供者只能是设备供应商，由于空管整体设备和产品的生命周期较长，行业门槛高，导致各个细分专业的供应商较为单一和稳定，竞争性不高，供应商对智慧化升级和更新热情不高。

随着智慧民航建设的不断深入，空管对于智慧化建设需求强烈，伴随着空管设备的国产化浪潮，引入国产竞争和新兴外国竞争者，以智慧空管为新一轮空管建设的重点，激发原有供应商的智慧化升级热情，同时给予国产厂商开放的竞争平台，构建智慧空管生态链良性发展。

4.5 制定智慧空管技术路线和评价标准，指明建设方向和目标

智慧空管不是口号也不是噱头，其核心是通过智慧化科技手段提升空管的安全水平和业务效能，以满足我国民航的高质量发展需求。因此在顶层策划上既要具有智慧民航一盘棋的整体观，也要根据空管各个专业业务特点有的放矢，不搞“一刀切”，更不搞“大杂烩”。

从问题出发，收集和调研现有空管在安全和效能上有哪些短板和问题，鉴别哪些是技术问题，哪些是管理问题，评估技术提升的可行性和风险。构建智慧空管的技术路线和量化评价标准，避免因技术路线不一致和评价标准不统一带来的信息壁障和重复建设，根据各个单位的实际情况分阶段实施，基础条件好的先试先行，基础薄弱的逐步推进，不盲目求新，各行其是。

引用

[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(9):51-55.