動(dòng)態(tài)空域配置的研究?jī)?nèi)容

1、動(dòng)態(tài)空域配置的研究?jī)?nèi)容摘要：本文在分析空域的總體組織與管理的基礎(chǔ)上，提出了動(dòng)態(tài)的空域配置模式。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)空域配置；研究?jī)?nèi)容中圖分類號(hào)：V11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-828X（2011）08-0061-01在動(dòng)態(tài)空域配置框架下研究新的空域運(yùn)行理念、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，首先需要對(duì)當(dāng)前空域分類、設(shè)計(jì)和配置模式的運(yùn)行狀況做一個(gè)詳盡的評(píng)估，以便于更好地理解當(dāng)今的美國(guó)國(guó)家空域系統(tǒng)存在的限制和約束；這個(gè)評(píng)估是下一代空域設(shè)計(jì)概念的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)之上，有關(guān)動(dòng)態(tài)空域配置的運(yùn)行概念正在逐步形成，這些概念的形成與發(fā)展主要是通過如下途徑：調(diào)研已有的科技文獻(xiàn)；考查空管一線運(yùn)行狀況；采訪主題專家；采訪各種利益相關(guān)者

2、；頭腦風(fēng)暴；來自國(guó)內(nèi)和國(guó)際研討會(huì)的信息?？沼蛟O(shè)計(jì)的目標(biāo)是在盡可能多的地方提供靈活性，僅在必須的地方提供結(jié)構(gòu)性。不同于今天的空域系統(tǒng)，在動(dòng)態(tài)空域配置框架下，空域系統(tǒng)不再依賴于固定的地形地理特征，而是將空域和管制員視為資源，將空域資源和管制員人力資源準(zhǔn)確、及時(shí)地分配給用戶，以滿足用戶的需求，同時(shí)考慮到天氣，安全和環(huán)境因素。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，需要從以下兩方面進(jìn)行相關(guān)的研究。一、空域的總體組織與管理在可預(yù)見的將來，機(jī)載設(shè)備的性能和地面設(shè)備的性能都會(huì)大幅度提高，甚至出現(xiàn)革命性的變化，航跡建模和預(yù)測(cè)技術(shù)也會(huì)更為精確；新的運(yùn)行理念必須充分利用這些新的技術(shù)，由此，新的運(yùn)行理念要求新的空域分類，以及發(fā)展新的空域配

3、置模式。新的空域分類的目標(biāo)是提高空中交通管理運(yùn)行系統(tǒng)的效率和安全，大幅度減少空中交通流量管理限制，實(shí)現(xiàn)航空器自動(dòng)保證間隔。學(xué)者們進(jìn)行了相關(guān)的新的空域分類的研究，提出了一些支持新的空域分類的概念，主要的研究工作體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。1 .自動(dòng)保證間隔運(yùn)行空域自動(dòng)保證間隔運(yùn)行空域的研究主要分為三大類：第一類是航空器通過機(jī)載設(shè)備自行保證間隔。這種未來的機(jī)載設(shè)備被稱為機(jī)載間隔協(xié)助系統(tǒng)。利用機(jī)載監(jiān)視設(shè)備提供的信息，ASAS自動(dòng)預(yù)測(cè)航空器的航跡，自動(dòng)探測(cè)沖突，自動(dòng)向飛機(jī)駕駛員發(fā)出相應(yīng)的警告，并計(jì)算避開沖突的各種備選航跡，將這些備選航跡提供給飛機(jī)駕駛員。飛機(jī)駕駛員從各種備選方案中選出一條新航跡并通過飛行管理系

4、統(tǒng)和自動(dòng)駕駛執(zhí)行新航跡。在地面的管制員一方，管制員無需為配有ASAS系統(tǒng)的航空器提供間隔服務(wù)。如果實(shí)施流量管理，對(duì)航空器的航跡選擇造成限制，那么空中交通管制服務(wù)方會(huì)將這些限制信息自動(dòng)提供給航空器。第二類是航空器通過地面設(shè)備自行保證間隔。在基于地面設(shè)備自動(dòng)保證間隔框架下，地面自動(dòng)化設(shè)備負(fù)責(zé)管理航空器之間的間隔；自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)測(cè)航空器的航跡，探測(cè)沖突，計(jì)算避撞航跡，通過數(shù)據(jù)鏈自動(dòng)向航空器發(fā)布航跡修正許可，管制員監(jiān)視相關(guān)運(yùn)行，并負(fù)責(zé)處理例外情況；航空器的機(jī)載設(shè)備通過數(shù)據(jù)鏈接收來自地面自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)信息，包括航路、高度、速度等限制信息，飛行管理系統(tǒng)和自動(dòng)飛行系統(tǒng)會(huì)依據(jù)這些信息做出航跡修正。第三類是

5、自動(dòng)保證間隔機(jī)群。自動(dòng)保證間隔機(jī)群是一組同向飛行的航空器，管制員可以這組航空器視為一個(gè)機(jī)群而提供服務(wù)。在內(nèi)部，這些航空器的機(jī)載設(shè)備性能都很高，可被允許實(shí)施自動(dòng)保證間隔運(yùn)行。機(jī)群的大小、形狀、其內(nèi)部各航空器之間的相對(duì)位置可隨著時(shí)間的變化而變化。2 .空中高速航路空中高速航路類似于地面的快速路，可被用作進(jìn)場(chǎng)走廊或是離場(chǎng)走廊，以連接繁忙機(jī)場(chǎng)和高空空域。進(jìn)場(chǎng)走廊的入口可以設(shè)在下降的開始點(diǎn)，出口走廊的出口可以設(shè)在爬升的結(jié)束點(diǎn)。不同于地面快速路的靜態(tài)形式，空中高速航路可根據(jù)交通流量和風(fēng)的情況動(dòng)態(tài)設(shè)定?？罩懈咚俸铰返拈_啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間和需求狀況緊密相關(guān)的，還與走廊的物理輪廓和設(shè)備狀況等相關(guān)。二、動(dòng)態(tài)的空域配

6、置模式動(dòng)態(tài)的空域配置模式可以減少需求和空域容量之間的不平衡矛盾。當(dāng)前技術(shù)條件下，空域配置模式的能力很大程度上受限于環(huán)境因素、安全因素、人的因素、監(jiān)視能力的覆蓋范圍和通信能力的覆蓋范圍。在航路管制區(qū)或是終端區(qū)，雖然可以合并扇區(qū)和分割扇區(qū)，但通常其幾何形狀是預(yù)先定義好的，而需求變化和天氣變化是無法預(yù)先定義的。改變空域的邊界線和幾何形狀，可部分解除甚至完全解除航路容量的限制因素；當(dāng)航路由于風(fēng)或其它惡劣天氣而改變時(shí)，相應(yīng)的空域也應(yīng)隨之改變以適應(yīng)航路的變化。如果空域不隨航路的變化而做由改變，部分空域就會(huì)產(chǎn)生容量一需求不平衡。學(xué)者已經(jīng)提由了“空域調(diào)整預(yù)案”的概念，在此概念下，空域?qū)?huì)隨著國(guó)家惡劣天氣航路調(diào)

7、整預(yù)案而做由相應(yīng)的變化；航路調(diào)整預(yù)案目前正在國(guó)家空域系統(tǒng)中使用，空域調(diào)整預(yù)案可彌補(bǔ)其帶來的需求一容量不平衡，管理者會(huì)調(diào)整空域以適應(yīng)航路調(diào)整預(yù)案，以便不實(shí)施或盡可能少實(shí)施需求管理的手段來減少扇區(qū)堵塞問題?？沼蚺渲媚Ｊ绞桥c空中交通流量管理緊密聯(lián)系在一起的，在動(dòng)態(tài)空域配置框架下，管理者將會(huì)首先采用改變空域配置模式的方法來平衡需求一容量之間的矛盾，而需求管理是第二選擇。動(dòng)態(tài)的空域配置模式中，關(guān)于動(dòng)態(tài)劃分扇區(qū)的算法研究，目前共有4類：(1)基于區(qū)域的算法，全部空域會(huì)被劃分為大量的單元，這些單元可以是矩形，也可以是六邊形，然后以聚類分析等方法生成新的扇區(qū)；(2)基于圖形的算法，圖由頂點(diǎn)、邊、權(quán)矩陣構(gòu)成，機(jī)場(chǎng)、航路點(diǎn)扇區(qū)邊界交叉點(diǎn)都可以充當(dāng)頂點(diǎn)，邊代表航路，邊上的權(quán)代表該條邊上的交通量；(3)基于圖