基于物联网技术的新型空中交通管理系统探析

时间：2024-05-19

王宇东

（民航新疆空中交通管理局，新疆乌鲁木齐830016）

0 前言

物联网技术作为计算机和互联网之后兴起的新型信息技术，对社会生产的各个领域具有较大的作用。空中交通管理系统作为航空运输安全的重要保障，物联网技术与空管系统相结合将更加高效地促进我国民航事业的发展。本文通过分析基于物联网技术下的空管系统的技术框架和技术平台，对物联网技术下的新型空管技术的研究和发展提出了切实可行的意见和建议。

1 物联网基础

物联网技术的基础是多种传感器技术应用，传感器根据相关协议将物体与互联网相联，并实现互联网的智能识别、跟踪和定位等功能。现阶段，我国民航使用的中大型运输机，正是集各种高精尖技术传感器于一身的物体，结合当前较为完善的空管自动化网络，为开发具有行业特色物联网应用提供良好的基础。

2 空中交通管理系统的发展趋势

新一代空管系统主要包括星基导航系统，广域多组合式监视系统，数字数据通信系统，体现天空地一体化的空管自动化系统，协同决策信息共享平台以及多功能的空中交通流量管理系统等。新技术的定位和应用将使国家民用航空的运行和资源得到有效、充分、灵活的管理。新一代空管系统的发展和实施不仅是技术手段的创新，它还将推进民用航空运输体系运行方式的变革，推动大民航运作体系管理和协同理念的转变。

3 新型空中交通管理系统特点

3.1 透彻的感知性

区别于传统的空中交通监视手段，新型空管系统主要应用ADSB(广播式自动相关监视),PBN（基于性能的导航）、MLAT（多点监视）等技术对空中交通实现更加全面、有效的监视。新技术的应用增加了空管系统的监视内容范围，为提高空中交通管制效率提供了可能。另一方面透彻的感知性也能为管制员提供较大的工作便利。

3.2 全面的互联性

全面的互联性是指通过运用多形式、多渠道的网络通信方法提高对空中交通管理过程中各项信息的存储量，从而达到不同时间、不同空间中各个空管节点的资源共享。实现互通性的主要措施包括AIDC（设施间数据通信）、CPDLC（地空数据链）、IPV6 等。

3.3 智能化

空管系统的智能化主要是利用空管物联网技术将多渠道的信息源进行融合整理，并以数据的形式传入空管自动化系统，给空管人员提供辅助决策信息，从而提高空管保障能力。

4 基于物联网技术的新型空中交通管理系统改善方案简介

该方案源于国际民航组织（ICAO）2010年第27界例会中提出的民航系统打包升级规划（Aviation System Block Upgrade），以下对其典型区块作以介绍。

4.1 协同决策系统（Collaborative Decision Making）

协同决策系统是一个开放性的信息采集、融合和共享平台，由以下六个核心元素构成：信息交换平台、关键事件触发、队列预排序、可控运行时间、不利情况下的协同决策、协同管理航班数据。

图1 基于物联网技术的新型空管系统改善方案结构图

协同决策是通过更加透明的信息共享，实现各运行保障单位间更加高效的协同工作机制。协同决策的目标是，通过精确跟踪航班运行流程关键节点、实施队列预排序等手段，提升特定运行范围内各参与单位的整体运行效率。离港排序子系统通过信息交换平台获取更加精确的目标起飞时间（Target Take Off Time），计算并输出计算起飞时间（Calculated Take-off Time），实现有计划的流量调配，减少关舱门后旅客长时间等待以及航空器开车后地面长时间等待，减少管制员工作负荷，提高安全运行效率，提升民航服务品质。随着更多协同决策系统的互联互通，整体空域运行效率将会不断提高。

4.2 机载间隔帮助系统（Airborne Separation Assistance System）

ADS-B是机载间隔帮助系统（ASAS）的关键启动装置。利用ADS-B,ASAS实现地空信息的透明互见，从而增强机组的间隔情景意识。在较长时间内，将管制员的一些责任委派给机组。减少地空通讯误解，缩小管制间隔，提高运行效率和安全余度。

4.3 飞行队列管理（Queue Management）

飞行队列管理包含进港队列管理(Arrival Management)和离港队列管理(Departure Manager)两个子系统。

进港队列管理系统（AMAN）向管制员提供进港排序建议，优化终端区空中交通秩序，缩短进近时间，提高跑道使用率。其主要原理是：通过空管自动化系统中采集的航行诸元，计算出预计落地时间，再根据航空器预计进港轨迹，动态的自动计算和优化落地时刻和顺序，给管制员提供决策辅助。离港队列管理系统（DMAN）的功能是：优化离港序列，提高跑道利用率，减少离场延误，优化地面机动区交通，减少航空器关舱门后等待。实际应用中，DMAN是AMAN的补充，因为两个系统影响的都是同一条跑道，所以两个系统存在很深的信息交互。

在物联网中：传感是前提，计算是核心，网络是保障，安全是基础。以上这些新型空管技术也完全符合这一规律，只有依靠物联网技术将分散的数据进行融合，才能实现民航空中交通管理系统的跨越式稳步发展。