智能化技术在空中交通管制中的应用

智能化技术在空中交通管制中的应用

贾广羽

中国民用航空中南地区空中交通管理局，广东 广州510800

摘要：空中交通管制直接关系到飞行安全,越来越多的相关单位为了进一步提升自身的空管水平,高效率地采集、分析、储存空管数据信息,尝试引入并灵活应用大数据技术,构建智能化、数字化的空管运行模式。首先,分析空中交通管制现状，其次,从几个方面深入探究大数智能化技术在空中交通管制中的应用策略,以供参考。

关键词：民航事业；智能技术；空中交通管制；应用

近年来，我国民航业飞速发展，传统的管理方式和管理技巧面对目前的空域规划、流量管理和飞行指挥等方面的管理难度越来越大，渐渐给空中交通管理人员的工作带来很大的压力，而空中交通管理又是一件关乎飞行员、空中服务人员、乘客等人在人身安全、工作效率和服务品质等方面至关重要的大事，一旦出现“错、漏、忘、低效”等现象时，后果难以估量，所以空中交通管制手段和方法亟需改进，而智能技术的诞生和应用为空中交通管制提供了全新的发展思路[1]。

一、空中交通管制现状分析

1.空中交通管制的基本原理

空中交通管制的基本原理构建在确保飞行安全和有效管理飞行流量的基础上。在这一系统中，航空器的运行受到空中交通管制机构的监控和指挥，以保障航班的安全和有序。这一过程主要涉及飞行计划的提交、航线的规划、高度和速度的控制、飞行间隔的维护以及在空中交会时的飞行冲突避免等环节。空中交通管制的基本原理旨在实现航空器在空中的有效分隔和协同运行，防止飞行冲突，并确保航空器在其航线上安全、高效地执行飞行任务。然而，随着航空业的发展，传统的管制系统在面对日益复杂的航空交通和高密度的航班流量时显得越来越瓶颈，导致空中拥堵、飞行延误等问题的频发，迫切需要创新性的智能化技术来提升整个空中交通系统的运行效率和安全性。

2.当前管制系统存在的挑战

当前空中交通管制系统面临着一系列严峻挑战。首先，航空需求的迅速增长导致了飞行流量的急剧上升，使得传统管制系统面临难以应对的容量限制，进而引发了空中拥堵和飞行延误等问题。其次，频繁的飞行计划变更和航班路径调整给管制人员带来更大的工作压力，容易导致人为错误和信息传递不畅。同时，传统管制系统的反应速度相对较慢，难以满足实时调整的需求，增加了飞行冲突的风险[2]。此外，国际间协同合作的不足也使得跨境航班的管理变得更为复杂。面对这些挑战，传统的空中交通管制系统亟需转型，借助智能化技术的引入来提高效率、降低延误，同时增强空中交通系统的整体韧性和应对复杂情况的能力。

二、智能化技术在空中交通管制中的应用策略

1.技术整合与创新

空中交通管制的技术整合需要跨学科的合作，包括航空工程、计算机科学、人工智能、数据科学等领域的专家共同参与。通过跨学科合作，可以更好地理解不同技术的优势和局限，促进技术的互补和融合。将现有的空中交通管制系统与新兴的智能化技术集成，以提升系统的整体性能。集成过程中需要确保新旧系统的兼容性和稳定性，避免系统冲突和数据丢失。鼓励和支持针对空中交通管制的创新研发，开发新的算法、工具和平台，以解决现有系统的痛点和挑战。

2.自动化航空交通管制系统

自动化航空交通管制系统作为空中交通管制中的关键组成部分，是智能化技术应用的核心之一。这一系统通过整合先进的自动化技术，如自动飞行控制系统和数据链通信技术，旨在提高交通管制的效率、减少航班延误，以及增强飞行员和管制员之间的通信与协作。自动化飞行控制系统，通过自动驾驶和飞行计划系统，可以有效地监控和控制飞机的航向、高度和速度。这不仅减轻了管制员的负担，还降低了人为错误的风险，提高了飞行的精度和安全性。同时，自动化飞行控制系统还允许更紧凑的航线规划，最大程度地减少了空中交通拥堵，提高了航空交通的效率。数据链通信技术则提供了实时的数字通信渠道，使飞行员和管制员之间能够更迅速、更精确地交流信息。这种技术替代了传统的语音通信，消除了误解和通信干扰的可能性，有助于提高通信的质量和效率[3]。此外，数据链通信还支持数据共享和信息传输，使管制员能够实时了解飞机的位置、状态和飞行计划，从而更好地协调和监控整个空中交通系统。

3.空中交通流管理制度构建

空中交通流管理制度的构建是智能化技术在空中交通管制中的另一个重要方面。这一制度旨在优化和协调不同航班的航线和时间，以减少拥挤、提高效率和降低碳排放。智能化技术的应用为构建更灵活、智能的空中交通流管理制度提供了有力的支持。空中交通流管理制度的核心是使用先进的算法和数据分析来预测、规划和管理空中交通。这些算法可以考虑多个因素，如天气、飞机性能、空中交通流量和空中交通管制区域的容量。通过实时监测和数据共享，这一制度能够动态调整飞机的航线和高度，以避免拥堵和减少飞行延误。此外，空中交通流管理制度还可以使用先进的协同决策支持工具，以促进飞行员、空中交通管制员和航空公司之间的更好协作。

4.空中交通监控方法

智能化技术在空中交通监控中的应用为监视和跟踪飞行器提供了更准确、实时的方法。其中，雷达技术和ADS-B（自动相关监视广播）技术等关键方法已成为空中交通管制的重要组成部分。雷达技术通过发送和接收无线电波来测量飞行器的位置和速度，提供了广泛的监控覆盖范围，特别是在地面控制站周围。而ADS-B技术则使用卫星和地面站，通过飞行器发射的广播信号，实现了更全面和精确的监视，无需地面基础设施的密集部署。这两种技术的结合使监控系统具备了高度的覆盖范围和实时性，为航空交通管制提供了更准确的数据，加强了飞行器之间的通信，从而提高了安全性和效率。

5.系统安全性与可靠性

在系统设计阶段就应遵循安全第一的原则，确保系统的每个组件都符合严格的安全标准。采用防御性设计，预见可能的安全威胁，并设计相应的防护措施。定期进行风险评估，识别潜在的安全隐患和系统弱点。实施风险管理策略，包括风险缓解、转移、避免和接受，以减少安全风险。对系统进行全面的安全测试，包括渗透测试、漏洞扫描和模拟攻击，以确保系统的安全性。验证系统的可靠性，确保在极端条件或故障情况下仍能保持运行。采用冗余设计，确保关键组件和功能有备份，以防单一故障点导致系统失效。定期进行数据备份和系统恢复演练，确保在发生故障时能够迅速恢复系统运行。

6.人员培训

人员培训与适应是确保智能化技术在空中交通管制中成功应用的关键环节。根据智能化技术的特点和空中交通管制的需求，制定定制化的培训计划。培训内容应涵盖新技术的基础知识、操作技能、应急处理和系统维护等方面。提供模拟训练环境，让管制员在模拟的空中交通场景中实践操作，增强实际应对能力。利用飞行模拟器和虚拟现实技术，模拟各种复杂情况，提高管制员的决策能力和反应速度。建立持续学习的机制，鼓励管制员定期参加培训和研讨会，不断更新知识和技能。提供在线学习平台和资源，方便管制员随时随地进行自我学习和提升。加强与航空公司、机场和其他相关机构的协作，共同开展培训活动，提升跨部门协作能力。

三、结语

随着计算能力的不断提升和大数据处理技术的日益成熟，人工智能、机器学习以及自动化技术等新一代智能化工具正快速渗透到航空领域。在空中交通管理中，这些技术不仅改善了传统航空管制系统的运行效率，还为应对不断增长的航空需求提供了创新性的解决途径。智能飞行控制系统、自动导航技术以及基于人工智能的飞行路径规划系统等正在成为航空业转型的重要引擎。这一崭新时代的到来为空中交通系统注入了活力，同时也带来了更高效、更安全的运行模式，推动着航空业朝着数字化、智能化的未来迈进。

参考文献：

[1]伍婷婷.人工智能技术在空中交通管理中的应用分析[J].运输经理世界,2024(19):86-88.

[2]杨扬.人工智能技术在空中交通管制中的应用探讨[J].电脑校园,2022(12):49-51.

[3]朱永文,陈志杰,蒲钒,等.空中交通智能化管理的科学与技术问题研究[J].中国工程科学,2023,25(05):174-184.