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(yè)的發(fā)展中，人工智能技術(shù)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(yōu)化空中交通流量管理系統(tǒng)提供理論依據(jù)，更好地服務于空管系統(tǒng)。

關(guān)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(shù)的發(fā)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(diào)配。但隨著民航業(yè)的飛速發(fā)展，飛行流量日益增大，需要將人工智能技術(shù)有效運用于空中交通流量管理中，建立人工智能輔助系統(tǒng)，擴大空域容量，優(yōu)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(shù)量。通過優(yōu)化空中交通流量，將空中交通管制服務與機場、航路有效結(jié)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(qū)流量管理兩部分，從時間上又可劃分為戰(zhàn)略流量管理，預戰(zhàn)術(shù)流量管理和戰(zhàn)術(shù)流量管理。當航空器數(shù)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(qū)規(guī)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(nèi)普遍翻譯為智能體。在人工智能中，設計關(guān)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(guān)鍵智能體：航班智能體、航路智能體和機場終端區(qū)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(qū)域內(nèi)或終端區(qū)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(jié)合周圍環(huán)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(diào)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(qū)智能體發(fā)出申請，上級智能體批準后，航班智能體才能采取相應的調(diào)整，作出相應的控制行為，才能通過交互環(huán)境反饋相應結(jié)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(xiàn)的?？罩薪煌ü苤茊T在實際指揮工作中，需要結(jié)合當時的空中交通狀況和自身的經(jīng)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(qū)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(xié)調(diào)，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(fā)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(fā)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(shù)量，控制航路交通流量。機場終端區(qū)智能體：在實際工作中，機場終端區(qū)的航班管理包括管制指揮、流量控制、地面場面監(jiān)視、進離場等，難度較大。終端區(qū)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(jié)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(diào)低終端區(qū)/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(qū)的流量，通過控制進入或離開的航空器數(shù)量達到流量限制的目的。機場終端區(qū)智能體（塔臺）對終端區(qū)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(xié)調(diào)，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(xiàn)擁堵機場終端區(qū)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(jié)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(tǒng)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(diào)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