空中交通管理中人工智能應用分析

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摘要:在航空業的發展中，人工智能技術起著積極的促進作用。本文介紹了空中交通管理中的人工智能理論及方法運用，為優化空中交通流量管理系統提供理論依據，更好地服務于空管系統。

關鍵詞:人工智能；空中交通；管理

人工智能，即ArtificialIntelligence，是計算機科學的一個分支，研究對人的意識及思維的信息過程的模擬并對其進行延伸和擴展，通過了解人類智能，研究出類似的反應的智能機器。隨著計算機技術的發展，人工智能越來越多的運用于民航的各個方面，如飛行間隔的控制，空中流量的預測，飛行沖突的調配。但隨著民航業的飛速發展，飛行流量日益增大，需要將人工智能技術有效運用于空中交通流量管理中，建立人工智能輔助系統，擴大空域容量，優化空中交通流量，提升空管秩序。

1空中交通流量管理探討

在空中交通流量管理（AirTrafficFlowControlManagement）中，空中交通流量是指單位時間和空間通過的航空器數量。通過優化空中交通流量，將空中交通管制服務與機場、航路有效結合，減少延誤，提高機場和空域的利用率。從時間角度上，空中交通流量管理可以分為航路流量管理和機場終端區流量管理兩部分，從時間上又可劃分為戰略流量管理，預戰術流量管理和戰術流量管理。當航空器數量飽和時就要對航空器進行流量控制，目前的常用的控制措施如下：1）地面等待，最主要的空中交通流量管理措施，本著地面讓空中的原則，對地面航空器的起飛時間進行限制；2）空中等待，航空器在航路上或終端區規定的等待點或沒有沖突的臨時等待點進行盤旋等待；3）更改航路等待，當航路航線的容量飽和時，航空器可以通過選擇其他航路航線；4）控制航路間隔，通過對航空器進入空域的間隔進行限制，來達到流量管理的目的，吸收部分擁擠的流量。

2人工智能的應用研究探討

Agent在人工智能的研究中，指能自主活動的軟件或者硬件實體，目前國內普遍翻譯為智能體。在人工智能中，設計關鍵智能體，對于研究人工智能的應用是非常重要的。在空中交通流量管理中，設計如下關鍵智能體：航班智能體、航路智能體和機場終端區智能體。航班智能體的屬性有高度、速度、上升/下降率、起飛機場、目的地等。航班智能體可以與區域內或終端區的其他航班智能體建立通信，通過獲取航班信息和邏輯判斷，結合周圍環境與自身狀況，指導控制自身行為。如果航班智能體需要做出相應的調整如改變高度航向等，需要給上級的航路智能體或機場終端區智能體發出申請，上級智能體批準后，航班智能體才能采取相應的調整，作出相應的控制行為，才能通過交互環境反饋相應結果。在實際工作中，這個過程是通過空中交通管制員指揮航空器實現的。空中交通管制員在實際指揮工作中，需要結合當時的空中交通狀況和自身的經驗知識。航路智能體的主要屬性有航路的高度、寬度、容量等。航路智能體需要對航班智能體進行指揮，管理航路上的智能體，同時與其他航路智能體和機場終端區智能體進行通信，對航班智能體進入和離開航路的時機進行協調，記錄流量信息并報告給上級流量管理部門，接收上級智能體的指令。在航班智能體進入航路之前首先要進行容量評估。通過評估后的航班智能體回收到航路智能體發出的放行許可才能進入航路。如果沒有通過容量評估，則要向上級智能體發送將流量限制的申請，流量限制后航路就不能批準航班智能體的進入，通過減少航班智能體的數量，控制航路交通流量。機場終端區智能體：在實際工作中，機場終端區的航班管理包括管制指揮、流量控制、地面場面監視、進離場等，難度較大。終端區智能體（通常運行中為塔臺管制）首先要處理所收到的信息，如天氣雷達信息、地面運行信息和情報信息等等，結合已有知識開展機場的容量評估。如遇到低云低能見度、雷雨等天氣時可以調低終端區/機場容量，對進入離開的航空器進行限制。通過容量評估，塔臺會給航班智能體一個SLOTTIME，航班智能體按照塔臺的SLOTTIME起飛或降落，從而達到流量控制。如果沒有通過容量評估，則需要通過上級的智能體批準，流量控制，限制終端區的流量，通過控制進入或離開的航空器數量達到流量限制的目的。機場終端區智能體（塔臺）對終端區的航空器進行管理，還需要與航路智能體和平級的終端去智能體進行通信，對航班進出的SLOTTIME進行協調，并將流量管理信息報告給上級流量管理部門，接收上級智能體的命令。如果出現擁堵機場終端區智能體需要通過一些措施來管理流量，如分配SLOTTIME、指揮航空器地面或空中盤旋等待。

3結論

綜上所述，以往在模擬空中交通流量進行研究的時候，首先制定流量控制信息，再在系統模擬航班飛行計劃。這樣的模擬過程不能解決容量告警問題。如果流量控制不合理，只能重新設定流控信息，再次進行模擬，因而加大模擬過程的工作量。而通過智能體的運用，可以在模擬中不斷調整智能體來模擬空中流量，增加了模擬流量過程中的靈活性，將人工智能運用于模擬中，借助智能體來模擬空中流量，可以更好的分析空中交通流量問題。

參考文獻

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作者：許言 單位：中國民用航空深圳空中交通管理站