隨著航空運(yùn)輸量的持續(xù)增長和飛行活動的日趨多元化，空域運(yùn)行態(tài)勢也日漸復(fù)雜多變。據(jù)相關(guān)行業(yè)資料分析：過去傳統(tǒng)的陸基、區(qū)域分立式、運(yùn)行粗放式的空管系統(tǒng)已無法滿足行業(yè)發(fā)展的需要，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，融合多種類型的信息收集、互聯(lián)互通、智能化的智慧空中交通管理系統(tǒng)，成為行業(yè)未來發(fā)展的主要方向。
不久前，美國聯(lián)邦航空管理局宣布，將在有遠(yuǎn)程塔臺的機(jī)場進(jìn)行人工智能空中交通管制試驗(yàn)。按照試驗(yàn)要求，塔臺在沒有任何人工干預(yù)的情況下，完全由計(jì)算機(jī)跟蹤、控制機(jī)場的空中交通管制。
那么，智慧空管到底由哪些技術(shù)組成?目前國內(nèi)外的智慧空管可以達(dá)到什么水平?帶著這些問題，科技日報(bào)記者采訪了相關(guān)專家。
將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等與航空技術(shù)結(jié)合
飛機(jī)在天上飛行的路線稱為“航線”，是由國家統(tǒng)一劃定的具有一定寬度的空中通道。數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，我國共有定期航班航線(含國內(nèi)、港澳臺和國際)5155條。
“空中交通管制，則是利用技術(shù)手段和設(shè)備對飛機(jī)在航線上飛行的情況進(jìn)行監(jiān)視和管理，以保證其飛行安全和飛行效率。”北京航空航天大學(xué)博士程峻說。
20世紀(jì)50年代前，空中交通管制主要采用位置報(bào)告的程序管制方式;50年代引入一次和二次監(jiān)視雷達(dá)，采用雷達(dá)管制方式;20世紀(jì)60年代后引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，使空中交通管制方式逐步自動化;現(xiàn)在則采用多技術(shù)結(jié)合的綜合監(jiān)視方式。
“將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)創(chuàng)新成果與新一代航空技術(shù)相融合，推動傳統(tǒng)空管向智慧空管過渡是行業(yè)亟須解決的問題。”歐洲單一天空空管研究計(jì)劃聯(lián)合執(zhí)行體國際事務(wù)主管巴徹勒表示。
那么，未來空管將智慧到什么程度呢?
中國民航空管局資料認(rèn)為，未來智慧空管的整個(gè)系統(tǒng)將由感知層、基礎(chǔ)設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用服務(wù)平臺、決策處理平臺等部分組成。在系統(tǒng)中，感知層作為智慧空管的神經(jīng)末梢，起收集信息數(shù)據(jù)的作用。其主要通過在管制中心、機(jī)場、航路等各個(gè)與飛行相關(guān)設(shè)施中加裝雷達(dá)、監(jiān)視系統(tǒng)、探頭、傳感器、射頻標(biāo)簽等設(shè)施來搜集飛行狀態(tài)、外部環(huán)境等與飛行相關(guān)的數(shù)據(jù)。
“智慧空管在感知層獲取信息后，通過互聯(lián)網(wǎng)、無線通訊技術(shù)、空管部門的局域網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)平臺，將信息傳遞至應(yīng)用服務(wù)平臺。”程峻進(jìn)一步解釋說，應(yīng)用服務(wù)平臺對相關(guān)信息進(jìn)行分析處理后，將分析結(jié)果進(jìn)一步上報(bào)至決策處理平臺。再由決策處理平臺通過大數(shù)據(jù)算法選出最優(yōu)的空域、流量管理方案。
航班密度增加促使空管智慧水平升級
記者在采訪中了解到，十幾年前，中國民航空管局就開始實(shí)施民航數(shù)字空管工程，數(shù)字化起飛前放行技術(shù)(DCL)和數(shù)字化航站自動情報(bào)服務(wù)技術(shù)(D-ATIS)是其中的兩類代表性技術(shù)。截至2018年，我國44個(gè)繁忙機(jī)場都采用了DCL和D-ATIS技術(shù)。
“DCL主要解決人工話音預(yù)放行服務(wù)中出現(xiàn)的通信頻道擁擠、話音歧義等問題，可大幅降低管理員、飛行員的工作強(qiáng)度和工作壓力，提高安全性。”程峻解釋說，D-ATIS技術(shù)則利用合成語音和數(shù)據(jù)鏈兩種方式，將機(jī)場氣象、跑道狀況等信息自動上傳到飛機(jī)，能顯著提高大型機(jī)場管制服務(wù)效率和信息服務(wù)水平。
但業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這些技術(shù)的使用只是讓我國空管系統(tǒng)達(dá)到了“半智能”水平。例如，實(shí)現(xiàn)管制指揮功能的自動化系統(tǒng)，只是實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視數(shù)據(jù)、飛行計(jì)劃等的自動化處理，實(shí)際的管理指揮還得依賴管理員進(jìn)行操作。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，“十二五”期間，我國空管共保障航班起降3391萬架次，比前一個(gè)5年增長了61.7%。而傳統(tǒng)空管系統(tǒng)無法積極有效地應(yīng)對如此大密度的航班管理環(huán)境，這嚴(yán)重影響了空中交通的安全性和效率。
在此背景下，中國民航局于2018年提出建設(shè)現(xiàn)代化空中交通管理系統(tǒng)的初步構(gòu)想后，中國民航空管智慧水平不斷提升。據(jù)公開報(bào)道，目前空管ADS-B地面設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，多點(diǎn)定位系統(tǒng)等47個(gè)型號和設(shè)備通過了民航局的合格審定。集成塔臺、雷達(dá)數(shù)據(jù)應(yīng)用等研究工作快速推進(jìn)，北京、上海、廣州等44個(gè)塔臺實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化放行，放行率已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
2019年4月1日，西雙版納至昆明的MU5747航班率先采用“C類數(shù)據(jù)移交”技術(shù)，取代人工電話移交，向管理智能化再進(jìn)一步。
有專家表示，未來中國民航空中管制技術(shù)或?qū)⑼ㄟ^推進(jìn)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，GNSS、北斗、衛(wèi)星著陸系統(tǒng)、地面增強(qiáng)系統(tǒng)等星基導(dǎo)航技術(shù)，以及廣域信息管理等信息協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建空天地一體，數(shù)據(jù)信息全面互聯(lián)、互通、互動的智慧化協(xié)同運(yùn)行環(huán)境。
關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù) 航空技術(shù)
