關(guān)于中國民航空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略技術(shù)發(fā)展路徑的思考

□ 民航局空管局戰(zhàn)略發(fā)展部 裴亮 林楊/文

目前，中國民航正朝著“一加快、兩實(shí)現(xiàn)”的新時(shí)代民航強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)邁進(jìn)，民航空管系統(tǒng)也正處于加快建設(shè)“四強(qiáng)空管”、推動空管高質(zhì)量發(fā)展的攻堅(jiān)階段。面臨新時(shí)代民航強(qiáng)國戰(zhàn)略進(jìn)程“轉(zhuǎn)段進(jìn)階”的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，牢牢抓住當(dāng)前國際空管界新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的有利時(shí)機(jī)，大力推進(jìn)我國航行新技術(shù)的研究、驗(yàn)證和應(yīng)用，加快建設(shè)安全高效的現(xiàn)代化空中交通管理體系，是民航空管系統(tǒng)必須承擔(dān)的歷史使命。

國內(nèi)外相關(guān)背景

美國于2004年提出了“下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)計(jì)劃”（NextGen），隨后幾年陸續(xù)發(fā)布了NextGen的運(yùn)行概念、制定了實(shí)施計(jì)劃并保持滾動更新，其重點(diǎn)任務(wù)包括廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）、數(shù)據(jù)通信、自動化系統(tǒng)、全系統(tǒng)信息管理等，主要運(yùn)行改進(jìn)包括場面運(yùn)行、低能見度運(yùn)行、多跑道運(yùn)行、基于性能導(dǎo)航、基于時(shí)間的流量管理、間隔管理等方面。為推動NextGen實(shí)施落地，美國開展了國家空域系統(tǒng)（NAS）體系架構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展路線圖的研究與制定，2018年發(fā)布的NAS基礎(chǔ)設(shè)施路線圖覆蓋了航空器、自動化系統(tǒng)、氣象、機(jī)場、通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、信息安全等多個(gè)領(lǐng)域。

歐洲提出的“單一歐洲天空空管研究計(jì)劃”（SESAR）是歐洲空管現(xiàn)代化進(jìn)程的里程碑，旨在構(gòu)建高效統(tǒng)一的歐洲空中交通管理體系，提升歐洲空域使用的靈活性和空域的運(yùn)行效率。2009年發(fā)布的第一版《空管總體發(fā)展規(guī)劃》描繪了SESAR的運(yùn)行概念，明確了基于時(shí)間的運(yùn)行、基于航跡的運(yùn)行、基于性能的運(yùn)行三個(gè)階段的愿景與目標(biāo)，其重點(diǎn)任務(wù)包括航跡管理、空地信息共享、自由航路、初始四維航跡、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行等。根據(jù)SESAR的具體實(shí)施進(jìn)展，歐洲每兩到三年對SESAR總體發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行更新，例如最新發(fā)布的2020版本中適時(shí)增加了無人機(jī)交通管理的內(nèi)容。

2015年，中國民航空管發(fā)布了“民航空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略”（CAAMS），隨后又研究出臺了CAAMS的體系架構(gòu)，從總體目標(biāo)、運(yùn)行概念、服務(wù)能力、基礎(chǔ)設(shè)施等方面對我國民航空管系統(tǒng)未來發(fā)展進(jìn)行了深入剖析和統(tǒng)籌安排。隨著近年來廣泛宣傳，CAAMS已成為全球范圍繼NextGen和SESAR之后又一具有重要國際影響力的空管系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。但是，當(dāng)時(shí)的研究重心偏向于頂層設(shè)計(jì)，缺少對技術(shù)布局的甄別判斷和實(shí)施路徑的時(shí)間表。因此，亟需為CAAMS制定更加詳盡的實(shí)施路線圖，來進(jìn)一步明確我國民航空管未來技術(shù)布局和發(fā)展脈絡(luò)，為我國民航空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略從運(yùn)行概念層面向?qū)嵤┞涞貙用孓D(zhuǎn)變提供指引。

中國民航空管技術(shù)發(fā)展路徑

要研究制定CAAMS的實(shí)施路線圖，首先需要明確未來空管技術(shù)發(fā)展的體系框架，以及研判未來技術(shù)的發(fā)展方向。從上世紀(jì)90年代國際民航組織提出CNS/ATM新航行系統(tǒng)概念，到2003年全球空管運(yùn)行概念出臺，再到2012年全球空中航行計(jì)劃發(fā)布并持續(xù)更新，國際民航界對未來航行系統(tǒng)技術(shù)體系的理解和認(rèn)知已經(jīng)逐步演進(jìn)到當(dāng)前的通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施與服務(wù)、空管運(yùn)行服務(wù)以及協(xié)同信息服務(wù)領(lǐng)域。隨著航空航天技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，未來我國民航空管技術(shù)發(fā)展也將呈現(xiàn)出新的趨勢。

（一）通信導(dǎo)航監(jiān)視服務(wù)朝著高性能、高精度、空天地一體化方向發(fā)展

在通信領(lǐng)域，隨著地面空管系統(tǒng)與空中航空器之間信息共享、交互地日益增加，傳統(tǒng)地空窄帶通信系統(tǒng)面臨著更高性能的發(fā)展需求，航空系統(tǒng)組塊升級（ASBU）中關(guān)于通信技術(shù)的路線圖已經(jīng)包含機(jī)場航空移動通信系統(tǒng)和航路L波段數(shù)字航空通信系統(tǒng)等寬帶通信新技術(shù)，因此未來在飛行全階段，地空通信的寬帶化已是大勢所趨。在導(dǎo)航領(lǐng)域，高精度、高可靠性的衛(wèi)星導(dǎo)航將逐步發(fā)展成為主用導(dǎo)航系統(tǒng)，雙頻多星座衛(wèi)星導(dǎo)航以及星基、空基、陸基等多基增強(qiáng)技術(shù)將是未來發(fā)展的重要方向。在監(jiān)視領(lǐng)域，高精度的無縫監(jiān)視是各類空管監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)展的共同目標(biāo)。隨著航天科技的發(fā)展和衛(wèi)星星座運(yùn)行技術(shù)的日益成熟，利用星基系統(tǒng)的廣域無縫覆蓋能力和陸基系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠保障能力，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星、航空器、陸基系統(tǒng)之間“空天地一體化”的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視應(yīng)用將成為現(xiàn)實(shí)。

（二）空管運(yùn)行服務(wù)朝著一體化、精細(xì)化、靈活化方向發(fā)展

在ASBU的模塊引線矩陣中，基于航跡的運(yùn)行（TBO）是各類引線的總集成和最終遠(yuǎn)景目標(biāo)。TBO的核心理念是以航空器全生命周期的四維航跡為中心實(shí)現(xiàn)一體化和精細(xì)化的運(yùn)行?！耙惑w化”既包括航路、進(jìn)場、場面運(yùn)行、離場等不同階段運(yùn)行的一體化，也體現(xiàn)在空管、航空公司、機(jī)場等不同參與方?jīng)Q策的一體化，還體現(xiàn)在空域管理、流量管理、空中交通管制服務(wù)、氣象與情報(bào)等不同空管業(yè)務(wù)圍繞航跡運(yùn)行的一體化?！熬?xì)化”主要體現(xiàn)在對空管系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)能力和水平的要求，通過精細(xì)控制、精準(zhǔn)到達(dá)來實(shí)現(xiàn)對空間和時(shí)間資源的精細(xì)利用。

“靈活化”則是指隨著基于性能的導(dǎo)航、基于性能的通信和監(jiān)視等理念的應(yīng)用推廣，基于性能的服務(wù)（PBS）被認(rèn)為是未來空管提供服務(wù)的一個(gè)基本原則，即根據(jù)不同性能的需求提供靈活可配置的空管服務(wù)。

（三）空管協(xié)同信息服務(wù)朝著網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化、智能化方向發(fā)展

以全系統(tǒng)信息管理平臺（SWIM）為基礎(chǔ)的空管網(wǎng)絡(luò)化信息服務(wù)架構(gòu)，正在逐步替代傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)、孤立式的信息服務(wù)方式，未來信息管理將從以應(yīng)用為中心過渡到以數(shù)據(jù)和服務(wù)為中心，為全行業(yè)提供共同態(tài)勢感知。當(dāng)前，國際民航組織明確將發(fā)展基于SWIM的飛行與流量協(xié)同信息環(huán)境（FF-ICE）作為航行系統(tǒng)的主要性能提升領(lǐng)域之一，計(jì)劃在全球推廣基于FF-ICE的起飛前飛行計(jì)劃服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)空管、航空公司、機(jī)場等不同運(yùn)行主體之間協(xié)同決策奠定基礎(chǔ)。未來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)在空管系統(tǒng)深入應(yīng)用，可以預(yù)見氣象、情報(bào)等信息服務(wù)也將逐步實(shí)現(xiàn)智能化、智慧化，為空管運(yùn)行提供更加靈活高效的決策支持。

基于上述研究與判斷，圍繞我國民航空管未來技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，我們可以分兩個(gè)階段來繪制中國民航空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略的發(fā)展藍(lán)圖：到2025年重在強(qiáng)基礎(chǔ)補(bǔ)短板，重點(diǎn)加強(qiáng)基礎(chǔ)信息服務(wù)能力建設(shè)，重點(diǎn)完善數(shù)據(jù)鏈通信、綜合導(dǎo)航、多元監(jiān)視等支撐運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施，重點(diǎn)提升繁忙機(jī)場及終端區(qū)運(yùn)行、全國飛行流量管理等運(yùn)行能力，有力支撐民航強(qiáng)國建設(shè)。到2035年重在全方位促提升，重點(diǎn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同信息服務(wù)環(huán)境，重點(diǎn)發(fā)展空天地一體化的高性能通信導(dǎo)航監(jiān)視服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，全面推進(jìn)基于航跡運(yùn)行的未來先進(jìn)管制服務(wù)方式，具備在多領(lǐng)域引領(lǐng)全球空管發(fā)展的能力。當(dāng)然，在此總目標(biāo)之下，需要制定更加具體的階段目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、實(shí)施路徑等內(nèi)容，本文就此不詳細(xì)展開。

技術(shù)路徑的推進(jìn)特征

空管技術(shù)發(fā)展日新月異，但我國幅員遼闊，各地區(qū)發(fā)展不均衡，技術(shù)應(yīng)用的需求也不盡相同，空管技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用必將長期呈現(xiàn)新舊混合的態(tài)勢。因此，不能盲目地認(rèn)為未來新技術(shù)將取代所有傳統(tǒng)技術(shù)，而是需要綜合考量安全、效率、性能、成本等因素來具體分析?？偟膩砜?，大致可表現(xiàn)為四種推進(jìn)特征。

（一）產(chǎn)生新型服務(wù)

目前，有些傳統(tǒng)技術(shù)仍然可以滿足空管系統(tǒng)現(xiàn)有的運(yùn)行模式和服務(wù)方式。但隨著航行技術(shù)的發(fā)展和空域用戶對于容量、效率和靈活性需求的不斷提升，一些以新技術(shù)為依托的新型服務(wù)應(yīng)需而生。這些新的服務(wù)可以提升空域用戶的運(yùn)行效率，從而使空管運(yùn)行整體性能得到提升。例如傳統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)（ILS）可以滿足精密進(jìn)近的需求，但衛(wèi)星導(dǎo)航地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GBAS）可以提供更加靈活的進(jìn)近軌跡。由此可見，這類新技術(shù)應(yīng)用與傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用并不存在對立和矛盾，可以本著最佳效率最優(yōu)服務(wù)的原則，根據(jù)空域用戶的實(shí)際需求使用不同類型的技術(shù)，提供不同性能的服務(wù)。

（二）增強(qiáng)現(xiàn)有運(yùn)行

在各類技術(shù)應(yīng)用中，有些是專注于通過整合相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和信息，輔以自動化決策工具來提高系統(tǒng)的安全、容量和效率，我們也稱之為新技術(shù)。這類新技術(shù)包括進(jìn)場管理（AMAN）、離場管理（DMAN）、高級場面活動引導(dǎo)控制系統(tǒng)（A-SMGCS）、協(xié)同決策系統(tǒng)（CDM）以及流量管理系統(tǒng)（AFTM）等。這類新技術(shù)的發(fā)展依賴于運(yùn)行理念的改進(jìn)和信息管理的提升，雖然借助傳統(tǒng)的技術(shù)手段，但是更加強(qiáng)調(diào)運(yùn)行方式的變革，注重人與系統(tǒng)的關(guān)系。隨著航班量的增加，運(yùn)行壓力逐漸增大，這類技術(shù)的使用需求和適用范圍將越來越大。

（三）實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)

有些新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比具備極大的性能優(yōu)勢，但也可能具有先天性不足，傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)各具優(yōu)勢，因此兩者可以混合互補(bǔ)。例如衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)具備精度高、覆蓋廣、成本低等傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)無法比擬的性能優(yōu)勢，但衛(wèi)星導(dǎo)航自身又有其固有的脆弱性，且較易受到干擾，所以傳統(tǒng)的陸基導(dǎo)航技術(shù)并不能被完全取代。又如在監(jiān)視技術(shù)方面，ADS-B擁有建設(shè)維護(hù)成本低、使用壽命長、不受地形限制等諸多優(yōu)點(diǎn)，與二次雷達(dá)相比有非常好的互補(bǔ)性。因此，傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)可以在一段時(shí)期內(nèi)混合使用，取長補(bǔ)短，各自發(fā)揮優(yōu)勢，用新技術(shù)提供高效服務(wù)或彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的不足，而用傳統(tǒng)技術(shù)作為新技術(shù)可靠性得到驗(yàn)證前的堅(jiān)實(shí)備份。

（四）完全取而代之

有些新技術(shù)通過不斷迭代和發(fā)展，在功能、效率、兼容性等諸多方面得到了大幅提升，與功能類似的傳統(tǒng)技術(shù)相比具有絕對優(yōu)勢，完全可以取而代之。例如在通信領(lǐng)域，基于互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議（IP）的地面通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為空管系統(tǒng)多種業(yè)務(wù)提供服務(wù)，但航空固定電信網(wǎng)（AFTN）的轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)仍然采用分組交換和異步通信協(xié)議。相比而言，未來空管AFTN網(wǎng)絡(luò)必然逐步向基于IP的航空電信網(wǎng)（ATN）過渡。而在導(dǎo)航領(lǐng)域，基于性能的導(dǎo)航（PBN）已廣泛應(yīng)用，無向信標(biāo)（NDB）作用逐步弱化，面臨逐漸減少甚至被淘汰。這一類新技術(shù)應(yīng)用將是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，可采用停止新建、淘汰替換的更新方法，完成新技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù)的過渡。

政策建議

中國民航空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略實(shí)施落地是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在空管改革進(jìn)入深水區(qū)、“四強(qiáng)空管”建設(shè)進(jìn)入攻堅(jiān)期的今天，不僅需要有保持“一張藍(lán)圖繪到底，一以貫之抓落實(shí)”的戰(zhàn)略定力，同時(shí)也建議民航局為不同類型的技術(shù)應(yīng)用方式創(chuàng)造因地制宜的外部環(huán)境。

針對改進(jìn)運(yùn)行方式、優(yōu)化運(yùn)行程序類型的技術(shù)應(yīng)用，建議破除思維障礙，鼓勵(lì)先行先試，在做好風(fēng)險(xiǎn)評估的基礎(chǔ)上，大膽將新技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)提煉總結(jié)為新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)章，加快行業(yè)規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善，盡早發(fā)揮技術(shù)進(jìn)步所帶來的價(jià)值和實(shí)效，為行業(yè)全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化創(chuàng)造寬松的政策環(huán)境。

針對依靠投資新建、加速淘汰升級類型的技術(shù)應(yīng)用，建議統(tǒng)籌現(xiàn)有多種資金渠道加大對空管重大基本建設(shè)項(xiàng)目和重點(diǎn)設(shè)施設(shè)備工程的支持力度，鼓勵(lì)科研院所、高等院校和工業(yè)產(chǎn)業(yè)界與空管系統(tǒng)廣泛開展合作，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用一體化的戰(zhàn)略合作機(jī)制，為行業(yè)各方資源支持空管發(fā)展建設(shè)創(chuàng)造優(yōu)厚的投資環(huán)境。

針對帶動行業(yè)協(xié)同、提高綜合效益類型的技術(shù)應(yīng)用，建議及時(shí)梳理總結(jié)民航運(yùn)行各相關(guān)方推動新技術(shù)應(yīng)用的好經(jīng)驗(yàn)、好做法以及典型案例，發(fā)揮行業(yè)管理的牽頭帶動作用，通過各類平臺廣泛開展經(jīng)驗(yàn)交流與成果分享，提高全行業(yè)整體技術(shù)升級綜合效益，為民航各運(yùn)行主體之間創(chuàng)造暢通的交流環(huán)境。