全球民航和空管系統(tǒng)都在經(jīng)歷新一輪技術(shù)變革。當(dāng)前，以新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用為主要特征的智慧民航正全方位重塑民航業(yè)的形態(tài)、模式和格局，空管現(xiàn)代化（新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)）正是其中的重要內(nèi)容之一。空域管理是航空業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，出于不斷增長的航空需求和運(yùn)行多樣性的需要，空管運(yùn)行概念和規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)正在重塑。
  空管現(xiàn)代化的由來
  21世紀(jì)初，民航空管依賴地基導(dǎo)航、有聲無線電和人工管理。這一系統(tǒng)以地面為中心，相關(guān)設(shè)施布局投資大、性能不佳、運(yùn)行維護(hù)成本高、自動(dòng)化程度低，傳統(tǒng)的地基導(dǎo)航方式對(duì)地面導(dǎo)航臺(tái)過度依賴。隨著民航規(guī)模日益擴(kuò)大，空管系統(tǒng)長期面臨大容量、高密度、全天候運(yùn)行壓力，成為制約民航進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
  為更好滿足市場發(fā)展需求和應(yīng)對(duì)環(huán)境約束挑戰(zhàn)，多個(gè)國際組織與相關(guān)國家制定了航空運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃，旨在構(gòu)建更為安全、更有效率、更加靈活、更可持續(xù)的新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)。隨著世界各國的實(shí)踐不斷深入，新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的概念更加完善、系統(tǒng)化和本地化。
  2005年，美國聯(lián)邦航空局（FAA）開始規(guī)劃構(gòu)建下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)（NextGen），為航空業(yè)變革作準(zhǔn)備，并將建立一個(gè)靈活高效的空管系統(tǒng)作為重要目標(biāo)之一。同期，為滿足持續(xù)增長的航班需求，歐洲制定了空中交通管理總體規(guī)劃，提出歐洲單一天空空中交通管理項(xiàng)目（SESAR），以實(shí)現(xiàn)歐洲空管系統(tǒng)現(xiàn)代化。SESAR的演進(jìn)路徑與NextGen高度趨同，二者共同作為主要力量，孵化形成了全球普遍認(rèn)可的新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)概念。國際民航組織（ICAO）在國際共識(shí)的前提下組織制訂了全球空中航行計(jì)劃（GANP），此后發(fā)布并持續(xù)更新航空系統(tǒng)組塊升級(jí)計(jì)劃（ASBU），ASBU成為各國空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略的重要參考依據(jù)。
  新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)是啥樣
  新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)不是全新的獨(dú)立系統(tǒng)，而是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上采用新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新裝備和新程序集成相關(guān)航空業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，通過新的運(yùn)行方式、業(yè)務(wù)方式和管理模式過渡發(fā)展成為下一代航空運(yùn)輸體系。與傳統(tǒng)的空管系統(tǒng)相比，新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的重要特征是，基于衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)據(jù)鏈通信、自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視、協(xié)同決策、全系統(tǒng)信息管理等新技術(shù)，形成空天地一體的網(wǎng)絡(luò)化的空管系統(tǒng)。
  新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)意味著空中交通管制從地面系統(tǒng)向以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的空中交通管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。其技術(shù)變革主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面，分別是數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、多源監(jiān)視、全系統(tǒng)信息管理和協(xié)同決策。
  第一，新一代空管系統(tǒng)的通信以地空數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ)，主要包括以甚高頻數(shù)據(jù)鏈、高頻數(shù)據(jù)鏈、通信衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈和機(jī)場移動(dòng)航空通信系統(tǒng)為代表的數(shù)據(jù)通信技術(shù)。在傳統(tǒng)的通信過程中，飛行員與空管人員主要通過無線電進(jìn)行語音交流，發(fā)出指令和確認(rèn)指令的過程不僅耗時(shí)，還可能出現(xiàn)信息傳遞錯(cuò)誤。新的數(shù)據(jù)通信技術(shù)允許空管人員與飛行員相互傳遞數(shù)字信息，指令傳遞與確認(rèn)快速準(zhǔn)確。
  第二，衛(wèi)星導(dǎo)航的成熟和應(yīng)用，是基于性能的導(dǎo)航（PBN）實(shí)現(xiàn)的先決條件。在航空飛行中，傳統(tǒng)導(dǎo)航是利用地面導(dǎo)航臺(tái)信號(hào)，通過向臺(tái)或背臺(tái)飛行實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器的引導(dǎo)，因而航路劃設(shè)和終端區(qū)飛行程序受地面導(dǎo)航臺(tái)布局及設(shè)備種類的制約。從單純依靠地面導(dǎo)航臺(tái)演變?yōu)橐揽孔陨碓O(shè)備、空間設(shè)備或多重設(shè)備結(jié)合，不僅導(dǎo)航精度得到提高，飛行路線也更加靈活多變，空域使用效率得到極大提高，更加先進(jìn)、可靠的進(jìn)近方式也成為可能。
  第三，以自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視為核心的多元監(jiān)視，推動(dòng)新的監(jiān)視技術(shù)與傳統(tǒng)的監(jiān)視技術(shù)融合應(yīng)用。其中，新的監(jiān)視技術(shù)主要指廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）。飛機(jī)將自身空間位置和飛行軌跡通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到空間和地面，周邊飛機(jī)和地面管制員可以看到其實(shí)時(shí)位置及飛行軌跡，這項(xiàng)技術(shù)是“基于航跡的運(yùn)行”（TBO）理念的重要基礎(chǔ)之一。
  第四，全系統(tǒng)信息管理（SWIM）理念是實(shí)現(xiàn)空管系統(tǒng)數(shù)字化、一體化的基礎(chǔ)，其核心理念是在航空系統(tǒng)各參與方的信息系統(tǒng)之上建立信息共享平臺(tái)。SWIM將各類航空信息進(jìn)行整合，發(fā)揮信息在決策支持中的作用，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)透明、開放、共享，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)聯(lián)通。
  第五，協(xié)同決策理念。基于數(shù)據(jù)和信息共享，新一代空管系統(tǒng)的智能化、精細(xì)化、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同決策成為可能。通過一體化協(xié)同決策，可準(zhǔn)確掌握各相關(guān)方運(yùn)行狀態(tài)、資源配置情況和面臨的問題，及時(shí)制定方案措施，以充分利用空域資源，保障運(yùn)行安全，減少航班延誤。
  TBO是下一代航行系統(tǒng)核心運(yùn)行理念
  基于性能的導(dǎo)航（PBN）是新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)之初最核心的變化，空管系統(tǒng)不再強(qiáng)調(diào)以地面設(shè)備為核心，而是以綜合航行性能為核心。它將航空器的機(jī)載設(shè)備能力與衛(wèi)星導(dǎo)航及其他先進(jìn)技術(shù)結(jié)合起來，涵蓋從航路、終端區(qū)到進(jìn)近著陸的所有飛行階段，建立了更加精確、安全的飛行方法和更加高效的空管模式。
  PBN是飛行運(yùn)行方式的重大變革，能夠有效促進(jìn)民航持續(xù)安全，增加空域容量，減少地面導(dǎo)航設(shè)施投入，提升節(jié)能減排效果。PBN的具體優(yōu)勢(shì)還包括：精確引導(dǎo)航空器，提高飛行運(yùn)行安全性；實(shí)施垂直引導(dǎo)，執(zhí)行連續(xù)穩(wěn)定的下降程序，減少可控飛行撞地（CFIT）風(fēng)險(xiǎn)；提升全天候運(yùn)行水平，提高航班正常性，保障地形復(fù)雜機(jī)場運(yùn)行安全；設(shè)計(jì)靈活和優(yōu)化的飛行航徑，增加飛機(jī)業(yè)載，減少飛行時(shí)間，節(jié)省燃油等。隨著新一代空管系統(tǒng)的建設(shè)，目前PBN已經(jīng)在全球得到了不同程度的推廣和應(yīng)用。
  面向未來，新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的終極目標(biāo)是基于航跡的運(yùn)行（TBO），這將完全有別于傳統(tǒng)的基于空域扇區(qū)的運(yùn)行。TBO是目前國際民航界公認(rèn)的下一代航行系統(tǒng)核心運(yùn)行理念，是應(yīng)對(duì)航空運(yùn)輸量持續(xù)快速增長的革命性解決方案，可在整個(gè)運(yùn)營過程中對(duì)航班進(jìn)行總體規(guī)劃、管理和優(yōu)化。TBO依賴空中與地面系統(tǒng)之間的信息交換、設(shè)計(jì)飛機(jī)飛行路線的能力以及基于時(shí)間的管理，其核心在于時(shí)間精確可控，基于經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間四個(gè)維度的精確數(shù)據(jù)，在空管、航空公司、機(jī)場、航空器等相關(guān)方之間實(shí)時(shí)共享和動(dòng)態(tài)維護(hù)航跡信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同決策。
  與傳統(tǒng)的基于空域扇區(qū)的運(yùn)行相比，TBO的主要優(yōu)勢(shì)在于：航空公司與空管部門可以共享和協(xié)商航跡，航空器可根據(jù)實(shí)際情況自主選取最優(yōu)化航跡，航空器之間能實(shí)現(xiàn)航跡共享，可根據(jù)航空器性能執(zhí)行不同的間隔標(biāo)準(zhǔn)，在條件允許時(shí)由航空器自主保持間隔，對(duì)空指揮利用數(shù)據(jù)鏈修改并上傳航跡指令，可以精準(zhǔn)掌握航空器飛行意圖且有助于流量預(yù)測。
　
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