摘要：针对我国仪表飞行程序验证管理工作，在搜集、翻译、对比了美国和国际民航组织的相关文件规章的基础上，提出我国存在在飞行程序验证环节重试飞飞行管理过程和责任归宿，但对仪表飞行程序验证工作内容和人员资质管理方面存在不足的问题，并给出了自己的四点建议。 

　　冯正霖局长提出“要建设强安全、强效率、强智慧、强协同的现代化空管系统”这一重大任务，该任务是民航局党组在新的发展阶段确立的立足全局、面向行业、聚焦关键、凸显特色、带动整体的空管重大发展战略判断和工作目标指引，也是推进交通强国、民航强国战略的重要抓手，是空管未来发展的总方向、体制改革的总目标、制定措施的总依据。最近关于智慧空管的讨论很多，这里也共享一下自己的关于智慧空管建设的思考和建议。 

　　一、智慧空管概念与要义 

　　构建智慧空管需要勾勒智慧空管愿景以及实现愿景需要采取的措施，本部分首先针对智慧空管概念和要义进行分析。 

　　（一）智慧空管概念 

　　为进一步增强空管科技含量和科技水平，通过技术提升使得在空管运行保障过程中，管制强干预变成弱干预，到最终变成不干预的过程，对空管系统设施设备、智能决策和机制创新等进行集成。因此，对智慧空管做如下定义： 

　　通过跨界信息技术融合互联，创新运行模式，强化自组织、自决策运行能力，实现自适应成长的空管系统。通过构建实时的动态全面感知获取数据化运行态势，利用深度挖掘技术分析处理数据，形成问题分析模型，利用决策优化技术实现资源优化配置能力，实现自主控制、自主优化的空管运行。 

　　（二）概念中要义分析 

　　针对上述概念中提到的关键技术，进行要义分析如下： 

　　信息技术是智慧空管建设的基础，以航班运行为主的管制运行业务需要主动感知多主体、不确定和全时段的数据，包括空域资源、机场资源、航班动态、天气变化、旅客需求和运行风险等多种类信息；需要针对上述信息进行可获取、可交互、可融合和可控制的数字化。 

　　互联技术是实现智慧空管建设的关键，管制运行业务本质是以安全为主导的系统化资源配置问题，而优化关键是完备信息。互联打破了业务间壁垒和运行局限，实现设施与设备、业务与机制、决策与管理之间互通，为智慧空管以安全为主导的资源配置实现完备信息决策提供支撑。 

　　决策技术是实现智慧空管建设的核心，面对多目标、强约束的运行环境，以满足资源最优配置为前提实现动态的、大范围、全时段对运行要素进行最优控制。该过程涉及大数据分析处理、人工智能决策算法和云计算等跨界技术的深度融合，通过对全维度信息的探测、融合、态势预测和风险评估，实现空管运行相应各个环节要素的智能响应和智慧决策，满足高效运行和便利监管能力，在决策层面实现不同业务流程、业务主体互操作。 

　　自成长技术是实现智慧空管建设的愿景，智慧最终效果就是赋予运行系统以智能，通过人在回路方式让运行体系自主完成流程，自主修正，形成思想。利用AI算法和例如机器学习等自适应学习机制实现空管运行要素、业务系统和管理机制自我成长能力，解决好现实问题、具有适应环境变化的能力。针对运行数据可以做全流程分析，对航班运行效率、飞行品质监控、运行风险监视与告警数据进行分析，形成依据历史数据的运行策略和具有运行机制自我完善能力。 

　　二、智慧空管建设现状 

　　资源使用矛盾形成的运行压力迫使空管在自动化程度上不断完善，也为智慧空管发展奠定一定基础，本部分主要针对在空管发展历程中针对智慧空管上述关键点的建设现状进行分析。 

　　（一）信息感知现状 

　　信息感知作为智慧空管的神经末梢，起到收集信息数据的作用，数字化表征事物本质特征和事物关联特性，形成满足物联特征的信息感知层,获取表征事物关键要素实现数字化。 

　　目前，空管感知运行主要通过雷达、卫星、ADS、航空器通信设备、应答设备和射频标签等感知航空器运行状态和空域使用状态，同时叠加航空公司和机场的信息分享掌握基础信息。 

　　在感知航空器运行状态、识别冲突时主要依靠飞行计划、雷达、ADS-B、ACARS和TCAS等设备，在信号覆盖，兼容性和连续性上还存在明显欠缺。 

　　在感知航空器意图时，主要通过语音和数据链通信，在传递时间上存在一定滞后性，传递效率和准确性较差，同时航空器和管制员由于信息不对称，造成彼此意图感知比较差。 

　　因此，在智慧空管建设上，目前的信息感知在能力上还无法实现全流程感知，存在感知对象不完整性，准确性低，手段单一，范围有限，融合度低等问题。 

　　（二）互联互通现状 

　　航空运行时以多主体保障为核心的，因此需要多业务主体进行互联互通、进行数据融合。空管业务运行主体多，主要采用的是分区碎片化管理，需要多元化数据进行融合，协调成本高，数据交互整合难度大，整体效率低下，部分领域还存在互连种类繁多，重复性较多等问题。 

　　在互联方面，空管系统内容由于各个单位雷达类型不同，卫星和机载等设备在数据格式、类型方面存在一定差异，在互联上还存在格式不统一、融合困难。 

　　在互通方面，涉及不同航空公司、机场等多元异构数据，由于业务限制和内容差异，在互通上存在内容不完整、信息不及时、存在感知盲点、数据解析和判断需要人工判读等问题。 

　　（三）决策优化现状 

　　目前空管系统为提升自动化水平和科学决策能力，建立了三大核心平台：空中交通服务平台、飞行流量管控平台和空域信息管理平台。空中交通服务平台主要作用在于对航空器的起降和航行进行管理，从而确保空中交通秩序与安全。飞行流量管控平台利用系统内各部分信息的综合处理协同决策模式，通过局域网将多种数据接入来提升数据间的交互性，对空情状态进行实时监控、预测与评估，测算空域内航班的数量与密度，最大限度地保障并优化机场、空域流量的利用率。空域信息管理平台主要面向空域需求，对空域使用进行管理，保障空域利用达到经济性与安全性的平衡。 

　　平台为提升空管自动化水平提供坚强基础，但是三个平台主要完成了信息集成，在决策方面主要是静态决策，时间周期长，范围较小，在数据处理、数据计算和优化算法方面存在明显短板。空中交通服务平台需要管制员对空中交通活动进行实时判断和强干预，仍是以人为主导的决策机制；飞行流量管理平台能够在需求层次对空管、航空公司和机场通过计划层次进行优化，但在时间优化还存在范围小，协同力度不够，决策方案适应性不强，尤其是在面对不确定因素影响时受干扰较大。空域信息管理平台目前对空域运行状态自主识别和感知能力较弱，主要集中汇总各种变化信息对当前影响进行分析，对空域进行动态管理和调整的功能还较弱。 

　　（四）智能学习（自成长）现状 

　　智能的初始阶段是自动化，而其最高阶段是基于自动化过程的智能成长，让空管系统具有生命力，自主适应进化和成长。 

　　智能学习过程需要让系统具有人的迭代思维方式。目前各个空管系统和平台是以事件触发机制进行响应，针对设计好思路进行机械式响应，并没有将人工智能自我学习的方式加入其中，不能对历史经验进行自我提取和存储、转化为知识，并作为下一次的决策依据进行自我修正和完善。 

　　尤其是对不确定因素在航班运行效率、飞行品质监控和风险评估与预警，更多采用的人机交互方式对业务内容进行事后评价，通过人工方式进行完善再编入到平台运行过程中，缺少自我学习机制和自适应能力。 

　　三、智慧空管的建设建议 

　　智慧空管的建设是一个复杂系统工程，需要系统设计、跨界技术驱动和业务机制整合。包括从上到下的顶层设计和从下到上的流程驱动，需要长期、持续、稳定地建设。 

　　（一）顶层设计 

　　智慧空管需要对现有运行过程在数据共享、决策平台和协同机制方面构建规定、标准和措施。必须强有力地推进自上而下的运行标准制定、平台构建和机制建设，通过政府主导打破部门间联通壁垒和利益瓶颈，使得数据交换和决策机制可以有效实施，创建智能空管生态圈。 

　　1.打通数据 

　　数据是驱动智能的前提，依托传感技术利用各类智能化感知设备，实现对空中交通运行方面的监测与感知；基于物联网及互联网，实现空管运行全过程中设备之间、人与设备之间、人与人之间的智能交互、空管系统的信息共享。 

　　实施路径：以业务运行为逻辑起点对核心数据进行互联。业务运行主体为核心的数据互联，要做到空管内部纵向一体贯通，横向协同单位无缝衔接的物联建设，依靠数据找到事实，依据事实进行科学决策。 

　　在空管内部系统实现不同层级以业务系统为主导的一体化建设，数据由感知层的全面、实时和精准的一体化贯通，形成以业务为主导的一体化构成。在协同单位之间建立异构数据对接的技术和规范标准，实现不同业务间的协同自治。 

　　需要构建的系列标准：数据共享安全、数据共享机制、数据共享标准、数据共享质量控制和基于数据需求的设施设备构建等方面运行标准。 

　　2.构建平台 

　　为智慧空管进行决策需要多主体、多种业务进行整合，整合方式需要构建相应平台。对空管系统业务进行梳理，以需求和决策为导向构建核心操作运行平台，平台可以做到透彻的感知、互联互通、智能化决策。 

　　构建平台路径：以管制运行功能为牵引，以实际运行痛点为驱动，撬动管制运行各个业务链条，形成打造平台合力。利用顶层设计将运行多主体功能融入到综合平台之中，构建基于运行功能的平台群，包括管制运行指挥监控平台、飞行流量监控与管理平台、空域监控与管理平台和航空情报运行管理平台，平台间进行信息共享、综合评估和集中决策，利用平台强化空管运行的中枢作用。 

　　3.机制融合 

　　利用综合集成平台创新空管运行机制，通过平台推动业务运行机制的融合，打造以一体化和智慧化为特征的空中交通服务、流量管理、空域管理和综合评估。 

　　以动态的容流平衡为目标、动态协同决策为手段，利用综合平台实现各种业务运行机制整合与优化，合理布局资源，对各个业务与环节增加自动化和智能化的技术手段，为所有航班提供门到门、无缝隙的空中交通服务。 

　　机制融合路径：构建基于信息管理空管运行协同环境；利用信息互动推动航空公司、机场、空管等民航运行单位业务协同；引入人工智能，提升控制能力基础，实现多主体单位业务协同，形成分布式控制，集中式决策机制。 

　　（二）跨界技术驱动 

　　跨界引入其他行业新技术，融入到空管运行中，使得空管运行在感知数据、分析数据、智能决策和自我成长中有依托，通过业务与技术的驱动与融合，深刻变革空管运行模式和能力。 

　　跨界技术驱动：依托云计算技术，通过智能融合技术的应用，实现对海量数据的存储、计算，定制化、定向化、偏好化、智慧化存储与分发；利用大数据技术，实现对空中交通运行规律的挖掘与提取，挖掘运行品质与效率，实现运行风险监视与告警；采用多网融合技术，引入空管通信网络、空地数据链、5G网络、物联网等技术，使各决策主题能够构建一致、完备的情境意识，置身与协同决策中，而非自我最优；基于人工智能技术、管理科学和系统科学理论，提升决策支持的能力，构成智慧空管的“运行大脑”，创造自适应机制，赋予空管系统以生命，在运行过程中不断学习转化成创新机制。 

　　（三）打造智慧空管运行智能模块 

　　从航班运行视角出发，围绕着空管服务的提供，聚焦安全、效率和容量，打造智慧空管运行智能模块 

　　1.智慧运行环境——提供智慧空域运行平台（环境数字化“硬基建”） 

　　空域是航空器运行核心资源，构建自我感知、动态评估、灵活使用的智能化环境是智慧空管的基础。其主要构成技术有：多元化、有机融合的通信技术环境，全时段、全区域和高精度的定位能力，多元异构数据的融合与支持，能够精准评估动态容量，空域结构与流量匹配可以自主感知并进行运行态势诊断、自适应动态调整空域结构，基于用户特征需求、多场景条件下（CNS，用户类型，无人/有人）协同决策下进行空域的精细化管理，多元传感器数据融合，结合地理信息系统、航行要素对空域实况的三维可视化显示。 

　　2.智慧容流匹配平台——计划与执行的自适应匹配 

　　基于空域容量评估下，统筹空域资源、发掘协同潜力，实现不同时间周期下的航班计划编排。基于全流程运行数据获取，以容量和需求动态匹配为算法，通过战略、战术和实时智能优化，实现需求与容量的完美匹配，做到减少冲突，执行效率高，鲁棒性强的应用。 

　　在战略层次，利用预测技术和抗干扰技术对时刻和需求的波动进行决策；在预战术阶段，智能预判供求不平衡的趋势，需通过协同决策在恰当的时间调整资源配置、路径预测、空域组织和管理、进出机场的时间和空域容量；利用协同决策和信息共享技术实现空管、航空公司和机场运行者的资产和资源一体配置；在战术阶段，对预测波动性和短时干扰进行响应，分析供求不平衡，反馈空域管理平台，利用空域灵活管理实现新的状态下容流平衡。 

　　3.协同化机场运行平台——高效地面运行优化 

　　基于资源配置下的高效地面运行体系，形成多主体协同的运行体系，包括一体化的流量管理系统（进离场）、机场动态容量获取（动态尾流间隔）、地面运行时间精准预测、地面冲突识别与预警、机场资源智能配置、滑行路径智能优化；匹配容量需求下机场设施动态开启和调级；利用改进型场面活动引导和控制系统（A-SMGCS）对机场内的航空器和车辆活动进行监视和提供告警，从而提高跑道和机场安全性。 

　　4.智能化动态航迹管理——高效空中运行优化 

　　利用信息共享和感知机制，融合管制意图与机组意图，机组间意图，航空器性能，共同支撑4D动态航迹控制，航空器的性能和空域管理的要求需保持一致，通过数据共享、意图控制、航空器性能提升和算法优化共同打造智能化空中航迹。利用4D轨迹规划消除交通网络运行瓶颈，智能优化交通流量序列，覆盖地面过站和空中流量管理，与空域智能平台进行配合，动态实现交通密度和容量匹配。有效融入基于性能的导航（PBN）、空中流量协同决策（CDM）、自主飞行与多机协同，CCO/CDO等技术，并推动一体化新技术的形成和推广。 

　　5.智能冲突探测与解脱——全流程的智能安全防控 

　　4D航迹有效应用需要强有力的智能探测与避让策略技术支撑。通过智能探测技术在战略和战术和实时过程，对航空器运行实现全流程的有效管理。 

　　通过战略性的智能冲突管理，降低管制运行在预战术和实时运行中的运行限制，使得运行干扰少，同时有效应对不确定因素影响；使得空域资源和计划在执行前得到有效预判和完善。 

　　通过冲突管理减少管制运行中通过提供间隔服务对运行过程干预过程，实现全流程自主化运行；在遇到强干扰利用间隔设定策略对冲突的认定、提出解决方案（含间隔模式）、方案实施和持续监控并对原有计划干扰最小。 

　　6.智能管理体制跃升——服务管理机制自主学习（软基建） 

　　通过全流程化的计划与执行匹配过程，通过针对运行过程中出现问题、受到不确定因素干扰等根据历史经验和自我学习机制推动管理和决策机制完善。 

　　（四）实施路径 

　　第一、以顶层设计为基础，补短板，构建硬基建。围绕智慧空管智能建设模块整合智慧基础设施建设，业务数据化形态基本形成，加快推进空管数据中心建设；第二、凝聚科学力量，针对空管单位和行业研究机构以及高等院校，发挥各自优势创新智慧空管理论和技术。 

　　第三、以技术融合架构和信息数据为支撑的智慧空管得到广泛应用，大数据挖掘及分析应用技术使用成为常态；第四、打造专业团队和实验平台研究技术先进、开放融合、安全可靠的智慧空管技术体系框架，围绕框架构建一批自主创新、技术先进的智能化空管产品、解决方案和服务；第五、加强国际合作与硬件建设，打造空管系统自我安全风险管控、基于航迹和性能的管制自主运行、高效流量管理体系模块，为智慧空管系统化建设奠定基础。（作者：王莉莉 中国民航大学空中交通管理学院） 

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