空中交通管理中空域规划的关键技术探究

王绍楠

摘要：伴随航天航空事业的快速发展，对空中交通管理水平提出更高的要求。从空中交通管理实际看，主要强调做好优化配置空域资源工作，确保满足空域多元化、灵活性发展要求。本次研究将从多种关键技术角度分析空域规划的实现策略，包括安全评估、特征提取与分析、飞行程序自动化、航路网优化以及监视保障技术等。

关键词：空中交通管理；空域规划；关键技术

1关于空域规划关键技术的分析

1.1空中交通管理空域规划评估

近年来，空域管理规划中，有较多技术不断引入，如缩小垂直间隔标准技术、自动监视技术、数据链通信技术等，这些技术在保证交通管理系统运行与发展方面均有积极作用。然而应注意目前飞行间隔标准减小，这样整个空域系统所受威胁增大，此时需考虑如何做空域运行安全评估工作，确保空域系统管理中有相关的资料作为参考，使交通管理空域规划水平进一步提升。从当前空域规划安全评估相关技术应用看，一般注重从NAS系统安全性改善层面着手，制定相关的系统安全手册、安全管理计划等，甚至可立足于实际做安全管理系统的设计，使之成为空中交通防范危险的工具。

1.2空域运行特征提取与分析技术分析

空域规划主要以空域运行特征提取与分析作为基础。该技术从定义上看，主要指工作人员以空域基础数据作为出发点，在数理统计方法提供的帮助下构建完整的空域运行特征量化和预测模型，对空域运行时产生的流量分配以及空域结构设计等一系列问题开展合理的分析。空域运行特征在内容上可以划分为多个特征，但重要的特征有3个部分，分别为空域服务质量、飞行航迹保持能力以及空域结构技术性能。当中的空域服务质量主要指像终端区、飞行情报区以及航路点等每个要素流量，同时还包括噪声系数、潜在冲突系数以及运行成本等内容；而飞行航迹保持能力的内容主要指处于空域飞行状态中飞机的侧向以及垂向偏差概率分布统计；空域结构技术性能主要为空域利用率、网络连接度以及网络可达性等内容。目前效果比较理想的空域性能数据分析与报告系统主要由FAA开发的系统，该系统可以达到对飞行程序设计进行指导、合理控制空域运行、客观分析空域噪声以及正确评估和分析空域流量等效果，当前主要应用在FAA的下属办公室、终端管制中心以及职能部门中。

1.3终端区域飞行程序自动化技术

飞行程序设计是否合理直接影响整体运行安全性，而飞行程序设计中主要从终端区领域着手，明确飞机的各缓解，在此基础上设计飞行路线，通过绘制飞行程序的要素模块，用于程序设计评估参考，保证设计的合理性。而该过程中可考虑引入自动化技术，主要强调依托于自动化技术自动完成模块化绘制、飞行程序自动生成的目的。例如，在分析飞行程序要素中，如定位点、机场以及导航台等，利用自动化技术自动实现图形图素映射关系的构建，在此基础上做各要素模块绘制，最后完成参数配置。另外，飞行程序自动化设计中，也需考虑设计模板受障碍物影响，合理调整设计模板，保证飞机程序的有效设计。除此之外，有研究资料报道，目前国外在飞行程序设计中，直接设计相关的空域管理软件系统，系统集中计辅设计技术、地理信息技术等，且整个系统中将飞行程序设计标准明确，如飞行程序中的进离场程序，均被囊括其中，提高飞行程序设计的合理性。

1.4高空航路网设计与优化技术分析

对高空航路网进行设计与优化的目的在于构建依托点为国家和地区综合枢纽机场的高空主干航路网，同时达到对进出终端区过渡航路以及支线航路网进行设计的效果。以现行航路网运行特征分析为背景的前提下，制定航路网设计目标。航路网中每个网络节点根据具体层次对其连接提出各种要求。以节点重要程度为基础，构建完整的航路网层次划分模型，合理对国家航路网络进行划分，将其更改由区域支线航路网、区域干线航路网以及枢纽主干航路网这三个层次组成。每个层次内的航路网和终端区飞行程序两者当中的过渡航路便转变为高空航路网设计与优化的内容。每层次过渡航路与航路网设计从时间上可以划分为初始化设计、网络拓扑优化设计以及三区避让设计这三个阶段。该技术的设计目标以确保航路网运行安全为基础，在增加航路网运行效率的同时影响航路网运行成本，使其呈现减少的趋势。通过网络规划技术等提供的帮助下建模与处理每层次各个阶段航路网络设计多目标优化存在的问题。

1.5空域运行监视保障相关技术

空域规划中，无论如何在前期做好特征分析、飞机程序设计以及航路网设计外，还需在监视评估能力上加强。从监视评估的内容看，主要集中在监视、导航与通信等层面，通过监视评估判断空域设计方案是否可行，保证飞机程序正常运行。从通信导航监视技术看，主要表现在对台站电波传递情况、影响因素进行监视分析，或直接进行观测误差模型、信号传播距离模型的构建，在此基础上分析地基范围内沿航迹容差、侧向容差以及台站信号作用空间等。以RNAV-Pro为例，应用下能够评估终端区飞行程序障碍物，且覆盖监视整个通信台站，及时将监视结果反馈回来，对保证飞行安全有积极作用。应注意的是，我国目前在可用空域资源上相比发达国家仍较少，这对于持续上升的飞行流量，将出现航空运输业阻碍问题，迫切要求在空域资源上进一步合理规划，规划过程中除引入上述关键技术外，我国需在空管科研力度上加大，强化自主研发，在空域规划实践中引入更多先进的理论与科研成果，以此推动航天航空事业发展。

2我国的研究与应用

通过相关的调查分析我们可以得知，我国全国空域总资源中，只有不到20%是民航可用空域资源，但是随着时代的发展和进步，我国飞行流量却越来越大，空域结构存在着严重不合理的情况，不利于航空运输业的发展。近些年来，我国开始大力进行空管科研，设立了空域规划技术方面的研究课题，取得了一系列的成绩。

全国航路网规划与实施计划的制定：在制定全国航路网规划和实施计划的过程中，主要有3个问题需要重点解决，分别是分析已有航路网的运行、设计全国主干航路网以及分析规划航路网所需的导航性能等。在提取和分析空域运行特征的基础上，对目前现行航路网流量分布情况进行分析，对现行主干航路网运行特征参数进行科学合理的评价。将高空航路网全局设计和优化技术充分利用起来，将全国主干航路网的主体结构有效提取出来，对主干航路网的运行效能进行量化分析。

全国机场建设与飞行程序设计：在我国空域建设中，十分重要的一项内容就是合理选择机场的地址，以及设计和调整飞行程序。我国将飞行程序自动化设计技术充分利用了起来，重新调整了一些机场的飞行程序，并且绘制了各种常规程序，并且合理评价了各类障碍物。在选择导航台地址时，还分析了导航台的覆盖范围，利用的是导航保障能力评估技术。

3结论

随着时代的发展，我国航空运输量将会越来越大，那么空域规划技术的应用范围将会越来越广。不仅可以应用于空域规划和管理部门，以此来实现我国空域规划和管理水平提高的目的，还可以应用到空管基础设施规划与管理部门，以此来指导相应的机场选址、飞行程序设计等方面。总之，科学技术的不断革新，现代空管空域规划技术将会越来越成熟，将有着更加广阔的发展前景。

参考文献：

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