全球民航和空管系統都在經歷新一輪技術變革。當前，以新一代信息技術融合應用為主要特征的智慧民航正全方位重塑民航業的形態、模式和格局，空管現代化（新一代航空運輸系統）正是其中的重要內容之一。空域管理是航空業發展的重要基礎，出于不斷增長的航空需求和運行多樣性的需要，空管運行概念和規則標準正在重塑。
  空管現代化的由來
  21世紀初，民航空管依賴地基導航、有聲無線電和人工管理。這一系統以地面為中心，相關設施布局投資大、性能不佳、運行維護成本高、自動化程度低，傳統的地基導航方式對地面導航臺過度依賴。隨著民航規模日益擴大，空管系統長期面臨大容量、高密度、全天候運行壓力，成為制約民航進一步發展的瓶頸。
  為更好滿足市場發展需求和應對環境約束挑戰，多個國際組織與相關國家制定了航空運輸系統規劃，旨在構建更為安全、更有效率、更加靈活、更可持續的新一代航空運輸系統。隨著世界各國的實踐不斷深入，新一代航空運輸系統的概念更加完善、系統化和本地化。
  2005年，美國聯邦航空局（FAA）開始規劃構建下一代航空運輸系統（NextGen），為航空業變革作準備，并將建立一個靈活高效的空管系統作為重要目標之一。同期，為滿足持續增長的航班需求，歐洲制定了空中交通管理總體規劃，提出歐洲單一天空空中交通管理項目（SESAR），以實現歐洲空管系統現代化。SESAR的演進路徑與NextGen高度趨同，二者共同作為主要力量，孵化形成了全球普遍認可的新一代航空運輸系統概念。國際民航組織（ICAO）在國際共識的前提下組織制訂了全球空中航行計劃（GANP），此后發布并持續更新航空系統組塊升級計劃（ASBU），ASBU成為各國空管現代化戰略的重要參考依據。
  新一代航空運輸系統是啥樣
  新一代航空運輸系統不是全新的獨立系統，而是在現有基礎上采用新標準、新技術、新裝備和新程序集成相關航空業務子系統，通過新的運行方式、業務方式和管理模式過渡發展成為下一代航空運輸體系。與傳統的空管系統相比，新一代航空運輸系統的重要特征是，基于衛星導航、數據鏈通信、自動相關監視、協同決策、全系統信息管理等新技術，形成空天地一體的網絡化的空管系統。
  新一代航空運輸系統意味著空中交通管制從地面系統向以衛星為基礎的空中交通管理系統轉變。其技術變革主要體現在以下五個方面，分別是數據通信、衛星導航、多源監視、全系統信息管理和協同決策。
  第一，新一代空管系統的通信以地空數據鏈為基礎，主要包括以甚高頻數據鏈、高頻數據鏈、通信衛星數據鏈和機場移動航空通信系統為代表的數據通信技術。在傳統的通信過程中，飛行員與空管人員主要通過無線電進行語音交流，發出指令和確認指令的過程不僅耗時，還可能出現信息傳遞錯誤。新的數據通信技術允許空管人員與飛行員相互傳遞數字信息，指令傳遞與確認快速準確。
  第二，衛星導航的成熟和應用，是基于性能的導航（PBN）實現的先決條件。在航空飛行中，傳統導航是利用地面導航臺信號，通過向臺或背臺飛行實現對航空器的引導，因而航路劃設和終端區飛行程序受地面導航臺布局及設備種類的制約。從單純依靠地面導航臺演變為依靠自身設備、空間設備或多重設備結合，不僅導航精度得到提高，飛行路線也更加靈活多變，空域使用效率得到極大提高，更加先進、可靠的進近方式也成為可能。
  第三，以自動相關監視為核心的多元監視，推動新的監視技術與傳統的監視技術融合應用。其中，新的監視技術主要指廣播式自動相關監視（ADS-B）。飛機將自身空間位置和飛行軌跡通過數據鏈發送到空間和地面，周邊飛機和地面管制員可以看到其實時位置及飛行軌跡，這項技術是“基于航跡的運行”（TBO）理念的重要基礎之一。
  第四，全系統信息管理（SWIM）理念是實現空管系統數字化、一體化的基礎，其核心理念是在航空系統各參與方的信息系統之上建立信息共享平臺。SWIM將各類航空信息進行整合，發揮信息在決策支持中的作用，網絡平臺透明、開放、共享，實現各類數據聯通。
  第五，協同決策理念。基于數據和信息共享，新一代空管系統的智能化、精細化、網絡化協同決策成為可能。通過一體化協同決策，可準確掌握各相關方運行狀態、資源配置情況和面臨的問題，及時制定方案措施，以充分利用空域資源，保障運行安全，減少航班延誤。
  TBO是下一代航行系統核心運行理念
  基于性能的導航（PBN）是新一代航空運輸系統建設之初最核心的變化，空管系統不再強調以地面設備為核心，而是以綜合航行性能為核心。它將航空器的機載設備能力與衛星導航及其他先進技術結合起來，涵蓋從航路、終端區到進近著陸的所有飛行階段，建立了更加精確、安全的飛行方法和更加高效的空管模式。
  PBN是飛行運行方式的重大變革，能夠有效促進民航持續安全，增加空域容量，減少地面導航設施投入，提升節能減排效果。PBN的具體優勢還包括：精確引導航空器，提高飛行運行安全性；實施垂直引導，執行連續穩定的下降程序，減少可控飛行撞地（CFIT）風險；提升全天候運行水平，提高航班正常性，保障地形復雜機場運行安全；設計靈活和優化的飛行航徑，增加飛機業載，減少飛行時間，節省燃油等。隨著新一代空管系統的建設，目前PBN已經在全球得到了不同程度的推廣和應用。
  面向未來，新一代航空運輸系統的終極目標是基于航跡的運行（TBO），這將完全有別于傳統的基于空域扇區的運行。TBO是目前國際民航界公認的下一代航行系統核心運行理念，是應對航空運輸量持續快速增長的革命性解決方案，可在整個運營過程中對航班進行總體規劃、管理和優化。TBO依賴空中與地面系統之間的信息交換、設計飛機飛行路線的能力以及基于時間的管理，其核心在于時間精確可控，基于經度、緯度、高度和時間四個維度的精確數據，在空管、航空公司、機場、航空器等相關方之間實時共享和動態維護航跡信息，進而實現多方協同決策。
  與傳統的基于空域扇區的運行相比，TBO的主要優勢在于：航空公司與空管部門可以共享和協商航跡，航空器可根據實際情況自主選取最優化航跡，航空器之間能實現航跡共享，可根據航空器性能執行不同的間隔標準，在條件允許時由航空器自主保持間隔，對空指揮利用數據鏈修改并上傳航跡指令，可以精準掌握航空器飛行意圖且有助于流量預測。
　
中國航空網 m.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址：智慧民航漸行漸近 全球空管現代化加速進行時