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四维航迹:精密化控制“黑科技”

工夫:2022年04月14日   泉源:

新冠肺炎疫情爆发前,忙碌的空中交通与指数级增加的出行需求让航空业上卑鄙开端探究技能晋级与厘革。四维航迹便是在经度、纬度、高度和工夫的底子上,经过硬件与软件晋级改革,完成了数据自己愈加精准、数据传输愈加敏捷、数据利用实行一致尺度。比年来,空客公司辨别在欧洲和中国展开了四维航迹探究及理论,让基于四维航迹的运转愈加成熟牢靠。
  准确数据 宁静可控
  依照传统的飞机运转指挥形式,控制员必要语音见告航行员详细指令。航行员在收到控制员指令后复诵,控制员再监听航行员复诵,以确保指令正确,云云一来一回至多必要凌驾10秒的工夫。但是,在接纳了四维航迹技能后,整个流程将大为差别——在空中,控制员只需点击鼠标即可将公布指令;在空中,这条指令会间接传到飞机上,航行员可以在屏幕上看到更尺度的数字指令。这种技能不但可以低落因口误而发错指令的概率,在呈现题目时也更容易实时举行改正。
  四维航迹技能的中心在于工夫准确可控,接纳基于经度、纬度、高度和工夫4个维度的准确数据,可以让飞机运转更宁静。经过对航班腾飞、爬升、巡航、近进、着陆等全阶段举行精密化控制,四维航迹运转可以完成“定点定时”航行,工夫精度从分钟级以致10分钟级,提拔至10秒容差之内。
  关于市场体量疾速开展的ag亚洲业来说,如许的“提速”意义严重。多项数据表现,疫情产生前,空中交通的忙碌水平呈指数级提拔。2015年~2019年,中国ag亚洲运输总周转量、游客周转量、货邮周转量逐年上升,一连5年ag亚洲运输增速维持在10%以上。以2019年为例,全行业运输航空公司完成飞机起降496.62万架次,比上年增加5.8%。
  在此配景下,进步主动化程度是制止大面积航班延误、低落本钱的无效途径之一。比年来,基于四维航迹的运转是ag亚洲局以及ag亚洲局空管局十分器重的新技能使用之一,也是伶俐ag亚洲、伶俐空管建立的详细使用场景之一。自2016年以来,在ag亚洲局、ag亚洲局空管局等行业主管部分的引导下,多家ag亚洲相干企业举行深度互助,颠末3年多的产学研用协同攻关,研制出了一系列四维航迹信息处置体系(ATN数据链处置体系、四维航迹控制主动化体系等)。与此同时,为验证该技能的体系才能和控制运转步伐,2016年~2018年,空客公司与中国团结项目团队以及控制运转单元展开了多条理、全方位的模仿仿真验证事情。
  技能晋级 受害很多
  在运转时,航空器之间必要依据地点高度坚持得当的宁静间隔。由于空管部分、机场、航空公司以及航空器等接纳的信息参照不尽相反,控制员在举行指挥时必需将数据传输与消耗所带来的信息滞后思索在内,为宁静间隔留出空间。在四维航迹技能的支持下,每架飞机的数据可以被提早确定上去,这不但可以进步空中交通的可展望性,也能更好地保证航行宁静。除此之外,依据优化后的道路航行,飞机还可以增加燃料利用,在低落本钱的同时增加二氧化碳排放。
  “航线距离的优化必要空管部分、机场、航空公司、航空器之间共享航迹静态信息。一致利用四维航迹举行办理,可以极大地进步宁静裕度,提拔办理服从,让飞机运转愈加宁静。”空客公司相干项目卖力人报告记者。
  关于航行来说,四维航迹的代价在于为一切体系提供相反的数据参照。在推算出四维航迹后,航空器航行办理体系(FMS)会将相干数据传送给空管、航空公司运控中心以及流量办理体系等,包管一切相干方在闭环内参照相反数据。根据现行尺度,四维航迹技能最多可盘算128个航迹点。
  在航行历程中,航行办理体系吸收到控制数字化指令(CPDLC)后,将联合飞机及时数据静态更新展望航迹,从而加强航迹展望才能,完成对飞机的精准展望和控制。而在精准展望和控制面前,则是庞大的体系工程,触及机载航电体系、地空数据链与空管信息体系等晋级改革。值得一提的是,空客公司已开辟出了切合适航要求的航电体系(FANS C)。有了装备FANS C体系的飞机,空中的空中导航办事提供商(ANSP)将可以更正确地展望交通流量。
  关于空管保证部分来说,四维航迹飞机数据可以为控制容量开释更多空间。据悉,四维航迹飞机数据将被使用到种种控制主动化东西中,为指定空域乃至更远地区的交通监控、构造和排序办事,无效低落控制员的事情强度。
  “四维航迹技能不但可以让控制员愈加理解航行员的意图,还可以加强抵触探测、交通态势感知、容量与需求均衡、庞大性办理等才能。”空客公司相干项目卖力人表现,“比方,在抵触探测中,两架飞机大概在局面滑行、航线航行等历程中产生抵触。空中空管职员在获取两架飞机的四维航迹数据后,可实时比对剖析,提早预判大概呈现的题目,赶早指挥避让,从而大大提拔宁静裕度。别的,对多架飞机的态势感知,触及流量办理、容量与需求均衡,这不但是对单一飞机的办理,更是对航行系统的微观把控。”
  国际互助 将来可期
  关于ag亚洲业来说,四维航迹是将来开展的局势所趋。
  现在,流量办理体系曾经将经度、纬度、高度和工夫4个维度的数据归入考量。但是,由于数据精度不高、传输速率较慢等制约,其在应对大面积航班延误时仍显得力所能及[lì suǒ néng jí]。与之相比,四维航迹技能可为该体系提供更准确、更实时的数据,对美满流量办理体系大有裨益。
  不外,眼下四维航迹运转尚不可熟,想要其充实发扬作用,仍需列国通力合作[tōng lì hé zuò]。现在,泰西和亚太列国已对四维航迹理念告竣分歧。在第十二届环球飞行大会上,国际ag亚洲构造公布了航空体系晋级组块方案ASBU,将高效航迹列为四大组块之一,四维航迹作为要害绩效范畴的紧张局部,方案在2028年前分四个阶段渐渐完成。
  为进一步验证四维航迹的牢靠性,欧洲于2017年启动SESAR 2020PJ-31 DIGITS超大范围四维航迹验证航行项目。该项目存眷的重点是四维航迹的及时传输,经过剖析找到完成空管信息交互的更好方案。项目启动后,共有6家航企的91排挤客A320飞机到场了验证运转,累计航班量凌驾2万架次,记载的航班ADS-C信息凌驾140万条。
  在国际,2019年3月,空客公司到场并支持中国ag亚洲乐成完成亚太地域初次初始四维航迹运转验证项目。在这次验证航行中,具有四维航迹航行办理才能和通讯才能的空客A320飞机由天津滨海机场腾飞,前去广州白云机场,抵达后再前往天津。航行航路途经6大控制单元,全程3800多公里。整个历程中,机载体系、空中体系以及空隙数据链通讯体系事情正常,空隙航行控制按方案顺遂实行。这次验证航行充实验证了四维航迹技能的空隙数字化协同控制、空隙航迹共享等才能,并在3个航线点举行了航空器定时抵达(RTA)才能测试,偏向均控制在5秒以内,完成了航行“定点定时”。
  在推进四维航迹运转技能上,中欧两边不停携手并进。实验航行乐成后,以四维航迹和地空通讯数据链为主题的技能研讨会等运动不停展开,中欧两边充实交换各自的履历。将来,我国伶俐空管建立将以四维航迹办理为底子,创建以航迹办理为中心的先辈空管运转形式,提拔战略、预战术、战术层面的流量办理才能,推进航班全生命周期精密化管控,进步宁静程度,完成扩容增效。

名词表明
  CPLDC:Controller Pilot Data Link Communications,即控制员—航行员数据链通讯,可用来补偿语音交换存在的缺陷,如语音频道拥堵、音质差、误译招致的曲解与同时发言所发生的搅扰等。
  条约式主动相干监督(ADS-C):Automatic Dependent Surveillance-Contract,将机上体系搜集的地位、高度、速率、意图和睦象等数据,以陈诉情势主动发送接纳飞机签订条约的空中交通办事单位,用于飞机地位和航线切合性监控。
  航行办理体系(FMS):Flight Management Computer System,是指以盘算机为中心的初级地区导航、制导体系和功能办理体系,其次要功效是空中航行方案办理,常常利用种种传感器来确定飞机的地位。