王思達

隨著社會的飛速發(fā)展，航空事業(yè)也迎來了發(fā)展的重要階段。目前的航空運輸系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足交通流量的需求，空域資源緊張、航班延誤和飛機安全已經(jīng)成為了目前急需解決的問題。為了徹底杜絕此類問題的發(fā)生，就要對現(xiàn)有的航天運輸系統(tǒng)進行更新?lián)Q代。本文借鑒了NextGen、SESER 中國新一代航空運輸系統(tǒng)計劃，在此基礎(chǔ)上提出構(gòu)建未來航空運輸系統(tǒng)的新概念，來使飛行更加的安全。應(yīng)用飛行新技術(shù)是優(yōu)化航空運輸系統(tǒng)的最有效方式。PBN 性能導(dǎo)航的出現(xiàn)直接打破了向、背臺的飛行限制，增加了不同的飛行路線。在節(jié)約飛行成本的同時，增加了空域的容量。CDA 持續(xù)下降進近技術(shù)是將巡航高度轉(zhuǎn)變到跑道上的一種進近方法，它可以有效的減少尾氣污染和能量消耗。4D 航跡的運行模式對航天運輸系統(tǒng)來說是控制空域管理的有效方式。隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的崛起，智能交通已經(jīng)成為了必然的發(fā)展形式，這也預(yù)示著航空運輸系統(tǒng)也會越來越先進。

1 智能航空運輸系統(tǒng)的概念

未來智能化航空運輸就是利用CNS/ATM 技術(shù)和智能決策技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)信息共享，使航空運輸能夠?qū)崿F(xiàn)一體化和智能化運行。其中智能化的表現(xiàn)較為突出，因為飛機智能化就是記載設(shè)備智能化的具體表現(xiàn)形式。在不久的將來航空器將會提升決策能力，它能夠根據(jù)周圍的環(huán)境進行飛行策略的調(diào)整，逐步實現(xiàn)自由飛行。第二是在宏觀方面上進行網(wǎng)絡(luò)資源一體化的調(diào)整，這需要行業(yè)部門之間的互相協(xié)作，最后形成完整的決策系統(tǒng)。

4D 航跡的運行模式和航空系統(tǒng)密不可分，它需要依靠航空系統(tǒng)來提升整體空域系統(tǒng)的運行效率。在航空系統(tǒng)優(yōu)化方面，一些西方先進國家具有超前意識，并付諸了行動[1]。為了使4D 飛行計劃順利進行，首先要改變系統(tǒng)的飛行動態(tài)，增加應(yīng)急管理設(shè)備。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性比較高，僅僅依靠人力資源是完成不了的，還需要借助智能技術(shù)和設(shè)備的力量。航空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，是由很多個決策機制組成的。航空器是實現(xiàn)飛行計劃的智能載體，它主要是維持相鄰航空器間的安全距離，以便于發(fā)生突發(fā)情況時，進行及時的軌跡調(diào)整。地面站主要是對飛機的安全負(fù)責(zé)，維護空中的飛行秩序，在地面中予以保護。這就要求航空公司和飛機制造商及時更新網(wǎng)絡(luò)信息，逐漸實行信息資源共享，這樣才能提高系統(tǒng)運行的智能化。另外，通信和導(dǎo)航等領(lǐng)域也開始運用衛(wèi)星技術(shù)。

2 航空系統(tǒng)運行機制

航空通訊網(wǎng)絡(luò)是智能航空運輸系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)與行業(yè)相關(guān)部門的關(guān)系十分密切，方便實現(xiàn)資源共享和協(xié)作運行。ANSP 決策系統(tǒng)已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)核心內(nèi)容，為系統(tǒng)運行提供了戰(zhàn)略性的指導(dǎo)意義。

從戰(zhàn)略方向來講，航空公司運控中心身上的責(zé)任比較重大，它需要對航空運輸實時監(jiān)控，并進行深入的探究和預(yù)測，這樣才能夠制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮桨嘤媱潯Ｖ驛NSP 決策系統(tǒng)在根據(jù)計劃進行工作，同時，決策系統(tǒng)也會發(fā)揮出應(yīng)用的作用，實時接收機場的運行數(shù)據(jù)和氣象部門報告的預(yù)測數(shù)據(jù)。從大局觀考慮，要明確容量和流量的意義，確保每一架航空器都能夠運行到規(guī)定的軌道中，杜絕偏離軌道飛行的嚴(yán)重后果發(fā)生。戰(zhàn)略部署到實際飛行的這段時間稱之為預(yù)戰(zhàn)術(shù)階段[3]。這個階段的重要性也不容忽視，它是更新4D 軌跡的重要階段。在計劃更新之后，將新計劃傳送到飛機的管理系統(tǒng)中。在正式實施戰(zhàn)術(shù)階段，飛機需要嚴(yán)格執(zhí)行飛行計劃，在飛行時通過ADS-B 機載設(shè)備向周圍飛機和地面設(shè)備報告自身所處的位置，這樣周圍飛機在接收到信息之后，就會相應(yīng)的調(diào)整安全距離，使天空中的飛機安全飛行。而且，智能化的飛機能具備準(zhǔn)確的決策機制，對當(dāng)前所處的飛行環(huán)境進行自我約束，自主完成安全避讓的任務(wù)[4]。地面站利用ADS-B 技術(shù)可以完整的監(jiān)視飛行過程，并利用自動化設(shè)備進行干擾和引導(dǎo)。

飛機在天空中時，自然天氣和飛機故障都是影響4D 飛行計劃的重要因素。需要及時的向地面決策申請新的飛行軌跡。在飛機發(fā)生故障時，要根據(jù)局部空域環(huán)境進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。軌道的改變會直接影響周圍飛機的正常飛行，因此要求航空器必須提高其智能性。

根據(jù)目前的運行模式，我們對系統(tǒng)決策設(shè)計分為三級決策機制，各級別之間協(xié)調(diào)運行，形成反饋回路。一級決策是最頂層的決策機制，也是擁有最大權(quán)力的機制，它需要對空域整體容量和流量進行嚴(yán)格的評估，在完全掌握空域動態(tài)之后，進行宏觀調(diào)配[5]。二級策略主要負(fù)責(zé)特定區(qū)域中的航線管理，為區(qū)域安全保駕護航。對終端區(qū)航空器嚴(yán)格管理。在決策運行之前需要收集大量的信息，并進行匯總和分類。所以要在全國范圍內(nèi)收集所有航班計劃，根據(jù)以往的計劃制定整體的飛行方案。在實際運行的過程中，各級決策機制互相配合，實時反映自身負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的情況。上級決策中心制定調(diào)配策略，下級決策機制要認(rèn)真執(zhí)行，在執(zhí)行策略的過程中改進自身的不足，這樣就會在系統(tǒng)內(nèi)部形成良好的循環(huán)機制，促進飛機動態(tài)平衡的實行。

3 影響航空運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵要素

眾所周知智能航空運輸系統(tǒng)是以宏觀決策微觀飛行的形式運行的，其中決策系統(tǒng)的作用非常重要，它直接決定了整體性能的穩(wěn)定性和運行效率。影響ANPS 決策的因素有很多，其中數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)的計算能力和決策算法的有效性都是關(guān)鍵因素。精確的天氣預(yù)測數(shù)據(jù)對于4D 計劃的實施至關(guān)重要，因此要盡快提升氣象部門的專業(yè)素質(zhì)[6]。在決策的過程中，系統(tǒng)需要及時處理大量數(shù)據(jù)，所以要求戰(zhàn)術(shù)階段必須具備快速計算的能力。為提高決策能力提供強勁的動力。而且智能航空運輸系統(tǒng)能夠不斷接收網(wǎng)絡(luò)信息，提高訪問的滿意度。特別是處理大數(shù)據(jù)時，算法的可行性和有效性就發(fā)揮了它應(yīng)用的作用。構(gòu)建算法需要對各方面實行約束條件，例如對航空公司的機場資源和空域容量都有較高的要求，以此來提高智能系統(tǒng)的作用。

智能航空運輸系統(tǒng)除了決策系統(tǒng)之外，和航空器的關(guān)系也密不可分。航空器的健康狀態(tài)對一個完全自主飛行的飛行來說有著重要的影響，因為傳感器是代替機組人員感官的重要設(shè)備。自動化設(shè)備能對飛機進行監(jiān)測與管理。這時自動化設(shè)備承擔(dān)的壓力就會非常大。飛機在飛行的過程中難免發(fā)生故障，需要運用故障診斷法來解決問題。除此之外，航空通信質(zhì)量對系統(tǒng)的運行影響也非常大，這就意味著航空電信網(wǎng)ATN 就是下一代的航空系統(tǒng)，所以要求航空電信網(wǎng)能夠為系統(tǒng)運行提供高效準(zhǔn)確的通信服務(wù)。

4 航空運輸系統(tǒng)的發(fā)展方向

我國航空運輸系統(tǒng)的發(fā)展方向主要是地面導(dǎo)航飛行將智能化的飛行方式發(fā)展。首先在我國的高原機場和環(huán)境相對復(fù)雜的機場應(yīng)用PBN，其次在施行到航路、終端區(qū)和機場。在對航班計劃管理和飛行流量管理基礎(chǔ)上，進行智能航天系統(tǒng)的運行。為了使智能航天系統(tǒng)進一步的優(yōu)化，要在地理環(huán)境比較復(fù)雜的機場實驗，之后在進行逐步應(yīng)用。傳統(tǒng)的語音通信將被數(shù)據(jù)鏈取代，現(xiàn)在全面實行網(wǎng)絡(luò)通信。利用雷達檢測器對飛機進行全面監(jiān)控，與此同時單獨的空管工作站也將被區(qū)域聯(lián)網(wǎng)自動化系統(tǒng)所取代，逐漸完善應(yīng)急備份系統(tǒng)，實現(xiàn)ICAO 的標(biāo)準(zhǔn)間隔。

5 結(jié)束語

綜上所述，智能航空運輸系統(tǒng)是以用戶的需求為主，為其創(chuàng)造經(jīng)濟友好的飛行環(huán)境。在智能航空運輸系統(tǒng)正式運行后，就會在很大程度上解決民航飛機航班延誤和管制負(fù)荷過大等問題。創(chuàng)新型航空運輸系統(tǒng)是在通信導(dǎo)航和監(jiān)視技術(shù)完全成熟的前提下提出的，在實踐的過程中，數(shù)據(jù)傳輸密度和傳輸頻率都會影響實驗進程。這也充分說明了智能航空運輸系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性和復(fù)雜性。而且民航行業(yè)對安全的要求尤為嚴(yán)格，這也是為用戶的安全負(fù)責(zé)。因此智能航空運輸系統(tǒng)需要經(jīng)過反復(fù)的實踐，進行仿真驗證。在仿真環(huán)境中對智能航空運輸系統(tǒng)進行驗證，積累相關(guān)經(jīng)驗，這就利于提高該系統(tǒng)的安全性和科學(xué)性。為我國民航事業(yè)的發(fā)展打下夯實的基礎(chǔ)。