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空域安全管理中的技术应用分析与效能评估

邵宸

中国飞行试验研究院,陕西西安,710089

摘要: 随着航空领域技术的发展,空中交通量不断增加的背景下,空域管理对于安全的要求不断提高,低空领域监视的重要性不断增加,为确保空域中各飞行器的安全运行,需大力发展相关空域管理与监视技术,提高空域运行的效率与安全性。本文主要分析了安全管理、低空管理与空域监视领域中的技术应用,并对未来空域管理中的新技术进行展望。
关键词: 空域管理;低空监视;空域安全
DOI:10.12721/ccn.2024.157932
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随着中国空域管理改革的加快,航空器数量和种类的迅速增加,飞行科目和范围的不断扩大,用户数量的不断增加,对空域使用管理提出了严峻的挑战,因此我国自2013年起开启了对于空域管理技术的新一轮改革。接下来本文将对空域管理、低空管理与空域监视领域中的技术进行分析与评估,并对相关新技术进行展望。

一、空域管理中的技术分析

1.空中交通管制系统(ATC)。ATC系统是空域管理技术中的核心,通过雷达、卫星和通信监测和控制空中和地面,其技术开发和升级为当今空中交通管制系统提供全球范围、高精度、信息共享等功能,同时为飞行员提供更高效的服务、优化的路线和更安全的飞行环境。

2.无线电导航技术。无线电导航技术是飞机导航和定位的主要工具,包括导航雷达、VOR、DME等,近年来在GPS技术上得到了广泛应用,因此GPS导航在世界范围内的发展非常准确和可用,使飞行员获得准确可靠的导航服务。

3.预警系统。该系统可以帮助飞行员及时发现和管理危险和危险情况,包括地面、空中、碰撞预警系统等,如监控跑道上的车辆和障碍物,预警系统可以预测和防止恶劣天气或交通拥堵。预警系统也可以在空中防止两个飞行器相撞。

4.‌机场灯光系统。灯光系统通过实时跟踪跑道状态来确保飞机和车辆安全运行,改善了飞行员与无人机操控者对跑道运行状况的识别,进一步加强了跑道运行管理的安全性。

5.人工智能。AI领域相关技术越来越多地应用于航空安全控制,例如,机器学习算法可以预测和防止常见的操作和技术错误,可以帮助飞行员自动管理和分析风险和例外情况,帮助技术人员快速应对事故,并利用机器学习分析大型数据集,以帮助航空公司优化运营成本和提高生产力。

6.模拟仿真技术。先进的模拟仿真技术可以为使用者提供与现实世界相同的体验,该技术可以帮助飞行员在安全的条件下进行应急处理模拟。此外,仿真技术通过定期的操作和技术测试来评估飞行员的技能,帮助他们更快,更准确地对现实问题做出反应,为航空安全管理提供新的技术和应用,提高飞行可靠性和安全性,防止生命和财产损失,为航空未来的发展提供了无限的可能性。

二、低空管理中的技术分析

1.‌反无人机技术。其广泛应用于空域管理,通过雷达、射频探测等集成传感器检测威胁,对无人机威胁的声学和光学进行反应,针对无人机发出不适当或不兼容的威胁,通过指挥和控制系统发出警报,并采取适当措施,尽量减少射频干扰、网络接入等问题,以确保空域安全。

2.无人机巡检技术。利用该技术可以有效地控制和改善空域安全,例如南京千里眼无人机进行边境巡检,有效地提高了目标空域的安全管制能力。

3.数字审批和动态监控技术。数字技术广泛应用于空域管理,该技术允许用户通过在线服务平台提交飞行请求,大大缩短了审批时间,提高了无人机的实时监控和动态空域控制。

三、空域监视中的技术分析

1.地空通信组网。地面和空中通信技术是一种地面组网技术,允许在特定空域中覆盖空域地空通信,通过联网,管制或飞行服务中心站可以使用语音通信所需的电台,实现地面与空中通信一体化,提高地面指挥中心对于全空域的掌控程度,有效提升了空域管理的效率。

2.广播式自动相关监视(ADS-B)。ADS-B技术是一种利用空地、空空数据传输来传输飞行器飞行信息的新型技术,与传统的雷达监控技术相比,ADS-B具有误差精度低、质量好等优点,能够在不同天气、地形和空域等条件下,实现飞机交通信息传输和飞行信息传输,使机组人员更好地了解飞行器的运行状况。ADS-B应用有助于缩短航空器最小飞行距离,增加交通流量,也可用于控制机场的地面交通,防止跑道被侵入。ADS-B技术美国首先应用,并着重解决空-空协同避撞问题。中国是继美国之后第二个在通航领域应用ADS-B技术的国家。

3.多基站测量定位技术。该技术是无源定位技术的分支,用于信号的定期测量和定位,该技术衍生自多基地定位测量系统(MDS),是一种简化版的无源雷达,采用管道响应信号或循环数据传输来准确测量飞机的位置,独立于GPS,该系统有着定位精度高、数据速度快、可靠性高、价格高、安装方便、可扩展性高等优点。MDS是一种新的场景跟踪和终端区工具,补充了雷达场面跟踪系统,是另一种低空合作工具。

4.卫星导航和局域增强系统。由于无线电导航的灵敏度和范围有限,发展多径卫星和局部卫星增强系统是提高低空导航的主要方向,目前主要的卫星定位系统有三个:GPS、GLONASS和“北斗”定位系统。随着中国第二代北斗卫星的逐步升空,基于中国卫星资源的北斗定位系统功能已经逐渐成熟并被应用于多个领域中。局域增强系统是地基增强系统,该系统通过基准站提供差分改正值,并通过无线电数据通信链传输到具有差分处理功能的用户接收机,以提高卫星导航系统的定位精度。

空域改革对空域管理和空域监控的有效性提出了挑战,空域管理部门应利用新技术进行管理,实现空域通讯覆盖,提高空域相关行业的综合能力。航空行业应积极运用新的空域管理技术,确保空域得到安全有序的管理,最终促进我国航空业的稳定发展。

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