2015年10月21日 星期三
空中交通管理系统与技术国家重点实验室
一切为了航班的安全正点
文·杨尚文 高海超

    10月5日,第25届全球空管展(ATC GLOBAL 2015)在阿联酋迪拜举行。在这个全球空管行业深度聚焦的专业展会上,中国民用航空局依托中国电子科技集团公司,组织我国15家国产空管设备供应商联合参展,“中国空管”首次集体亮相,彰显大国实力。

    “牧羊人—2000”空管自动化系统、“天枢—2000”高级地面活动引导与控制系统等,成为展会上的明星产品,它们的“娘家”则是空中交通管理系统与技术国家重点实验室。

    国产化进程从这里开始

    “数以万计的航班在同一片蓝天下飞行;安全与正点,离不开空管系统的保障。” 空中交通管理系统与技术国家重点实验室主任柴文光介绍,空管系统是以通信、导航、监视、航空情报与气象服务为依托,以空中交通服务、流量管理、空域管理等自动化手段为支撑,感知与处理空、天、地空管信息,形成综合飞行态势,为管理者提供智能化辅助决策工具,保障飞行安全、有序、高效。

    空中交通管理系统与技术国家重点实验室,依托中国电子科技集团公司第二十八研究所(以下简称二十八所)建立,近期通过了第三批企业国家重点实验室立项评审,进入建设阶段。实验室重点开展空、天、地一体化空管系统运行概念、体系结构、信息及信息交换模型、新技术应用和仿真评估等应用基础和竞争前共性技术研究,设立了空管系统顶层规划和体系结构、空中交通态势生成与服务、空管智能化辅助决策、空管系统仿真评估4个研究室,明确了主要研究方向,构建了基本研究架构。

    “二十八所堪称国内空管自动化系统行业的国家队,是我国最早开展空管系统研发的单位。”柴文光介绍,从上世纪七十年代开始,经历了原型系统研究与技术引进吸收、国家重大技术装备攻关、军民航空管系统研制和批量装备、新一代系统和设备自主创新等发展阶段,是全国空管系统技术总体单位,创造了多项国内第一。

    “2013年之前,我国民航主要区域管制中心空管自动化系统均为引进的法国Thales或西班牙Indra系统。”柴文光介绍说,2013年起,实验室先后承担了沈阳和乌鲁木齐区域管制中心空管主用系统的建设任务,成为国内唯一一家承担大型区域管制中心主用系统研制任务的企业,标志着国产化空管系统技术日臻成熟,具备了与国外知名厂商同台竞技的能力。

    空管技术自主创新能力全面提升

    21世纪以来,国际民航组织倡导的全球空管一体化已成为世界空管界的共识,美国制定了下一代航空运输系统计划,欧洲制定了单一天空计划。

    “我国航空运输总量已跃居世界第二,航班延误越来越受到社会公众的关注,为此我国民航也制定了下一代空中交通管理计划,希望通过先进的运行概念、技术来满足日益增长的航空运输需求。”柴文光说,但我国在下一代空管系统运行概念、体系结构、标准、核心技术等方面与欧美航空发达国家相比还有一定的差距,部分技术仍依赖于国外,在国际上缺少话语权,急需提高空管技术攻关及自主创新能力,促进研究成果在行业内技术辐射,带动行业整体技术进步,提升国际影响力。

    “跟踪国际空管技术发展趋势,针对我国空管发展急需的技术,实验室开展了总体与专项技术创新,取得了丰富的成果,近五年申请专利51项、软件著作权18项。”柴文光介绍。

    多源监视数据融合处理技术是空管自动化系统的核心技术之一,实验室提出了时空配准、大区域雷达误差修正、多雷达数据融合跟踪、多元离散数据关联、航迹质量评估、航迹择优互补、目标识别等多项技术,解决了空管雷达、ADS-B、ACARS、MLAT、北斗、场面监视雷达等多源监视信息的融合处理问题,达到了航空器全生命周期精细化保障的效果。在民航校飞中,多雷达数据融合处理精度与国外同类系统相当,机动飞行的航迹平滑效果优于国外系统。

    北京、上海、广州等繁忙区域空中交通流量大,空域拥挤,航班延误问题突出。针对这些情况,实验室开展了多机场联合放行技术研究,根据终端区多机场相对集中、飞行流量大、航路航线多、彼此互相影响等特点,提出了航迹精确预

    测、流量预测与告警、流量协同优化控制、航班放行时刻优化等多项技术,合理安排申请离港放行航班的起飞时刻,减少了航班延误,提高了多机场运行效率。

    “为华北地区研发的多机场协同决策放行系统,于2012年6月在北京首都国际机场、北京南苑机场、天津滨海国际机场以及石家庄正定国际机场开始试运行,2012年11月1日正式投入运行。”柴文光说,统计数据显示,首都机场放行正常率提高了6%,出港航班平均滑行时间缩短6分钟,天津机场航班平均正常率提高了3.88%。

    先进场面管理技术是国际民航组织组块升级计划的重要组成部分。据介绍,实验室先后提出了跑道入侵检测、场面自动监视与告警、滑行路径优化、移动物体引导等多项技术,有效缓解了高密度机场场面拥挤问题,提高了场面运行安全水平及效率。首都机场高级场面活动引导与控制系统(A-SMGCS)成为国际上首个达到国际民航组织IV标准的系统,其完善的场面监视、告警控制、路由解算、停机位分配等功能,为管制员快速、准确的进行协同管制提供了必要的支持,保障了机场场面的安全、高效运行。

    “这些只是实验室技术创新的缩影。实验室未来还要开展基于轨迹和性能飞行的运行概念与模型、空管系统体系结构设计理论与模式、空管信息服务体系与服务聚合方法、航迹精确规划及动态管理模型与方法、网络化空管多元信息协同方法、空管运行环境仿真体系架构与模型、空管系统运行效能验证评估模型与方法等方面研究,让自主创新能力迈上新台阶。”柴文光说。

    亮相国际与知名企业同台竞技

    目前,实验室已为国内军民航研制和安装了200余套各级各类空管自动化系统,成为军民航管制中心自动化系统国内最大的供应商,最大限度地满足了军民航用户的个性化需求,有效降低了采购和维护成本。

    “一个小的技术创新如果成功转化为产品,都可能带来巨大的经济效益。”柴文光介绍,实验室为首都机场研制的双塔台电子进程单系统,作为值班系统运行至今,不光解决了原先纸质进程单需要消耗大量热敏打印纸的问题,而且平均每航班节约滑行时间3分钟,产生了巨大的经济效益。

    在专注于开拓国内市场的同时,实验室勇敢走上国际舞台,与欧美等航空发达国家的国际大公司在空管领域同台竞技,产品已成功出口到肯尼亚、埃及、马来西亚、巴基斯坦等国家,有利提升了我国空管在国际上的地位和影响力。

    “实验室建设刚刚起步,与建成国际一流的空中交通管理技术企业国家重点实验室的目标相比,在技术、人才队伍、环境建设等方面还有一定差距。”柴文光说,“但我们有信心、有决心,通过全体人员的共同努力,把实验室打造成我国空管技术自主创新、成果转化、人才培养的基地,成为我国空管的国际窗口,为实现我国航空强国目标发挥更大的支撑作用。”

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