国际民航组织协作环境下飞行和流量信息概念浅析

为了推动全球未来空管系统的发展,国际民航组织先后制定了《全球空中交通管理运行概念》、《全球空中航行计划》、《全球空管系统需求手册》和《全球航行系统绩效手册》等纲领性文件,确定了未来全球空管系统的发展方向。为了进一步细化未来全球空管系统在飞行和流量信息方面的运行和数据需求,国际民航组织航行委员会下辖的空中交通管理需求和绩效专家组(ATM RPP)经过数年的酝酿,提出了一个可替代现有国际民航组织飞行计划的机制——协作环境下飞行和流量信息(FF-ICE)概念。该概念对包括军民航在内的空中交通管理单位的需求作了通盘考虑,重点放在了飞行和流量信息的数据交换、数据共享、数据完整性和数据保密等     

ICAO全球空中交通管理运行概念

2003年9月22日-10月3日,ICAO召开的第十一届航行会议的主题之一是审议和评估《全球空中交通管理运行概念》,并就未来的工作提出建议。由于历届航行会议决议在制作和修订国际民航公约附件、国际航行服务程序和各种技术手册等方面具有特殊的地位和作用,所以各缔约国对《全球空中交通管理运行概念》及其实施问题都表现出异常的关注。一、制定全球空中交通管理运行概念的目的和要求使用当代新技术改进航空运行环境是ICAO缔约国的长期共识和共同行动准则。1983年,ICAO成立了新航行系统委员会(FANS委员会),并制定出一套基于数字通信、卫星…     

NASA无人机运行管理系统ICAROUS框架分析

NASA和FAA提出了无人机系统交通管理(UTM)概念,旨在将低空无人机运行纳入国家空域范围,实现无人机在城市、应急等运行场景下的大规模安全运行。作为UTM项目的一部分,NASA开发了无人机运行管理系统的“无人系统可靠运行集成可配置算法框架(ICAROUS)”,该框架集成了无人机低空安全运行所需的飞行决策、地理围栏、路径规划以及空中交通冲突探测与避让等关键功能,并提供了软件在环仿真和地面控制站接口。通过剖析ICAROUS源代码分析了NASA无人机运行管理框架的研究进展,从架构、算法实现以及关键参数等方面解读了该框架的若干核心功能。最后,为中国无人机运行管理技术的发展提出了建议。     

低空无人机交通管理概览与建议综述

大量无序飞行的低空无人机运行会对地面设施、公共安全、空中载人飞行器等带来危害。然而，目前民航空中交通管理不能适应未来数以百万架的无人机。为了应对该挑战，世界各国针对低空无人机空中交通管理开发了新框架。低空无人机空中交通管理属于近几年出来的新事物。藉此聚焦于低空无人机交通管理，从4个方面进行概览：低空无人机相关的空中交通基本概念及现状、低空无人机交通管理介绍、低空无人机交通管理的关键技术和低空无人机交通管理相关科学问题，以期望对无人机产业健康发展有一定的建议意义。     

关于提高机场管制运行效率的探讨

引言近年来,随着我国民航事业持续快速发展,航班飞行流量迅猛增长,航空运行安全和航班延误治理间的矛盾日渐突出,如何在保障飞行安全前提下进一步提高运行效率,逐步成为我国空管事业可持续发展的重要问题。现阶段,我国空中交通管制工作可以简单划分为空中管制和机场管制两大部分。鉴于我国空中管制基本由军方实施管理的现状,在完善现有空域管理体系     

受限航路空域自主航迹规划与冲突管理技术

为了解决在基于航迹运行的空中交通管理自动化系统中人机意识同步的问题，以航路运行为对象，开展了面向受限空域的自主四维航迹（4DT）冲突探测与解脱（CD&R）技术研究。基于自由航线空域（FRA）环境，提出基于栅格的空域离散化处理与计算方法；在此基础上，提出受限空域自主航迹运行两阶段方法：阶段1运用可视图（VG）法和Dijkstra算法，实现了满足限制区约束的航空器期望航迹快速规划；阶段2提出航迹可达时空域模型及其图形化表达方法，并基于连续飞行动力学推导出了不同情况下的航空器位置更新模型，并采用局部冲突探测与解脱方法，以飞行距离最短为目标，实现航空器自主路径与速度联动规划，从而支撑空地、人机认知同步的无冲突四维航迹生成；最后，以中国西部典型空域为运行场景开展仿真实验，验证了所提方法的计算高效性和模型有效性，并对栅格尺寸和探测距离这2个关键参数进行了灵敏度分析。结果表明，所提方法能够支撑复杂空域高密度运行环境自主航迹运行，为推动自主空中交通系统发展提供了新思路和新方法。     

PBN技术在机场飞行程序中能应用与区别

一、PBN的概念 基于性能的导航（performance based navigation，PBN）是国际民航组织在结合各国区域导航（RNAV）和所需性能导航（RNP）的运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新型的运行概念。它将航空器机载设备能力和卫星导航及其他技术相结合，涵盖了航路、终端区进离场、进近、离场等飞行的各个阶段，提供更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。     

对中国未来空管体系的展望

从程序管制到雷达管制,再到未来的卫星导航管制,中国民航空中交通管理体系的发展正与民航运输业的快速增长进行着一场长跑竞赛。众所周知,首都机场是全国最繁忙的机场之一,为确保首都机场的航班平稳、正常运行,民航局每半个月就对首都机场的     

空中交通管制员疲劳检测与管理综述

我国民航事业的发展需要依靠大型运输客机的自主研发和高效的空中交通管理体系两大软硬实力的支撑。空中交通管制员作为空中交通管理的核心要素,其疲劳状态的检测与管理对于航空安全具有重要作用。本文首先从传统主观量表评定和客观评定方法两个方面详细阐述了国内外疲劳检测的研究成果,分析其优缺点;然后介绍了基于语音分析的管制员疲劳特征提取与检测算法,并且着重介绍了基于深度学习模型的语音疲劳状态识别算法;最后阐述了管制员疲劳检测成果对管制运行安全和效率提升的应用前景。研究成果可为从事管制员疲劳检测与管理的研究人员提供参考和借鉴。     

空中交通流量应急管理的运行概念

美国当前的空中交通流量管理使用了多种独立的决策支持工具，由于缺乏融合多种信息的仿真和评估功能，不能有效帮助流量管理者识别并缓解潜在的空域拥塞。为此，美国下一代空中交通运输系统（NextGen）在中期规划中提出了流量应急管理（FCM）概念。     

TBO模式下终端区进场交通流优化模型与仿真分析

持续增长的交通需求量和日趋饱和的可用空域资源促使未来空中交通管理向基于航迹运行（TBO）的精细化管理模式转变。在TBO概念的基础上，依据目前繁忙机场终端区常见进场航线结构，提出了对应TBO模式下的截点直飞方式与融合点方式进场交通流优化模型，并以法国戴高乐机场终端区为例，构建了仿真运行环境。基于实际飞行计划与雷达记录轨迹模拟生成了航空器四维航迹，而后运用上述2种模型对进场交通流进行了优化，根据仿真结果对特定交通流参数展开了对比分析。研究结果表明，模型可通过航迹选择、时隙分配、顺序交换及动态间隔等方式有效化解终端区内潜在的航空器冲突并保持交通流安全高效运行，同时在一定程度上揭示了TBO模式下交通流的部分运行特性，为以四维航迹为核心的未来空中交通管理策略提供了理论支持。     

空中交通复杂性研究进展

空中交通复杂性是空中交通态势的本质属性，是空中交通管制工作负荷的主要驱动因素。空中交通复杂性的科学评价是实现空中交通精细化管理的关键，也是当前空管领域研究热点。本文介绍了国内外空中交通复杂性的研究团队，梳理了空中交通复杂性与工作负荷、安全水平等相互之间的区别和联系，并详细分析了现有研究的具体研究路线。在分析新一代空中交通管理系统特征的基础上，对空中交通复杂性的未来研究趋势和方向进行了展望。     

面向机载综合监视系统的ADS-B技术综述

ADS-B 作为机载ISS 的新增重要组成部分,在保证飞机飞行安全前提下,在监视成本和效率方面展现出优势,引领了未来监视技术的发展。本文首先介绍了ADS-B 系统功能与优劣势,梳理了国内外技术和产品现状;然后从保障飞行安全和高效的角度出发,分析和综述了机载ISS 中ADS-B 重点关键技术,并详细阐述了技术内涵及难点;最后,结合下一代空域运行理念,探讨和展望了技术发展趋势,提出了4 个ADS-B 技术未来发展方向,为机载ISS 的ADS-B 技术发展提供发展方向,推动ADS-B 技术在实际运行与理论研究方面的发展。     

The future functionalities of the flight management system

The availability of new Communication, Navigation and Surveillance technologies provides the basis to move towards advanced Air Traffic Management (ATM) concepts. Some of these concepts will impact the airborne Flight Management System (FMS) by introducing new functions with different flight time horizons. In this discussion, two main flight time horizon are defined:The tactical flight time horizon is between 30s and 10mn ahead of the aircraft current position. Airborne separation from traffic, terrain and adverse weather will be introduced in this time horizon as a tactical function.The strategic flight time horizon is more than 10mn ahead of the aircraft current position. Weather datafusion, enroute inflight replanning assistance and air-ground trajectory negotiation will be introduced in this time horizon as strategic functions.The organisation of the associated future flight management system can be synthesised in the scheme (figure 1). The data to be displayed to the pilot for his flight awareness are functions of the flight phase, the type of airspace and of the type of situation encountered.Globally these data can be shared as functions of their flight time horizons, and their topic, as it is described in the table below. In the cells are indicated the flight objects that these data address.SEXTANT as a major avionics manufacturer is leading research and development activities in the area of ATM related airborne flight management functions. Their existing or expected findings are described in this article.     

Comparison of alternative route selection strategies based on simulation optimization

Air traffic flow management (ATFM) is a collaborative process between the airspace provider and the airspace users. The result of the collaboration should be an outcome that maxi-mizes the utility of the system without excessively penalizing any of the agents. This paper develops a discrete-event simulation model which consists of aggregate departure/arrival airports, flight routes, and sectors for evaluating the alternative collaborative route selection strategy. Given the different perspectives from air traffic control center (ACC) and airlines, eight performance-metrics and five alternative route selection strategies represent the past, current and proposed air traffic flow management operations that were evaluated. The Monte Carlo method combined with the Optimal Computing Budget Allocation (OCBA) simulation optimization technique is employed to assess the performance of different strategies. A case study of the upper air routes in central and southern China shows that the proposed model can be readily implemented to simulate different kinds of air traffic flow management strategies and predict the effect of changes on the airspace sys-tem. It also shows that the proposed alternative collaborative route selection strategy is an effective way in alleviating the en-route traffic congestion.     

军用飞机效费综合特性研究

从目前军用飞机效费比概念在实际应用中存在的问题出发,以军用飞机效费综合特性为研究对象,阐述了其产生的背景、定义、内涵、度量方法、控制规律、参数体系和全寿命管理与控制的工作流程,建立了军用飞机效费综合特性及其全寿命管理与控制的基本理论、方法和技术框架。基于目前型号工程中的应用实践,对其应用前景作了进一步的展望。     

终端区进场交通流广义跟驰行为与复杂相变分析

空中交通流特性分析是空中交通流理论研究的重要内容,是空中交通管理的重要依据。基于终端区交通流混杂动力特征,采用模糊逻辑方法提出了航空器动态期望间隔控制策略,运用"刺激-反射"跟驰理论和局域先到先服务(FCFS)的原则建立了终端区交通流广义跟驰模型,并基于NetLogo构建了终端区交通流多智能体仿真平台,结合广州白云机场(ZGGG)02R跑道进场实例,演析了终端区进场交通系统涌现行为,揭示了交通流的速度、密度和流量3个基本参数之间的相互关系,发掘了空中交通蕴含的自由态、畅行态、亚稳态、伪拥塞态和同步态等5个演变相态,剖析了不同交通组织、间隔标准和流控策略下交通流的相变规律。研究成果可为丰富完善空中交通流理论奠定部分基础,为科学管控空中交通提供重要基础支撑。     

大型民用客机管制与监视系统验证及测试平台的构建

研发大型民用客机航路管制与监视系统验证及测试平台,从而实现机地数据通信系统环境下的航路管制与监视信息的数据地面接收和处理;同时,依照现有的空管航路管制与监视功能的国际标准和相关区域的运行要求,实现地面管制系统向机载系统的数据发布。该项研究成果能对口飞机机载数据链相关的ATC(Air Traffic Control,空中交通管制)功能和部分监视功能ADS-C(Automatic Dependent Surveillance-Contract,合同式自动相关监视)、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,广播式自动相关监视),提供对应的地面收发端,监控机载系统数据状态。