空域管理（通用12篇）
空域管理 篇1
长期以来, 我国实行以军航为主的军民共同管理体制, 以乌鲁木齐地窝铺机场为例:其周边大大小小的军航机场有4个, 当任意军航机场活动时, 便会对影响军航活动的民航指挥空域进行限制, 活动的机场越多时间越长, 对航班正常性的影响越大, 一般情况下民用航班优先避让军航战斗机。
不合理的军民航空域设计, 让彼此间的交叉飞行比例较高, 航班避让的概率也很高, 对民航管制影响较大, 为了降低工作负担及压力, 空管在这种情况下, 只能通过对外发布流量控制的方法缓解不必要的负荷, 更好的保证航空安全。
安全与流量永远是一对矛盾, 如何在不触及安全底线的情况下最大化利用已有空域是摆在每个管制员面前的难题。
目前我国的空中交通流量管理以人工的方式为主, 根据本区域的情况或相邻区域的情况进行协调、推断决策。为了实现更大范围的协调, 保证整个航路在更大范围内流量最优分布, 必须实行先进的空中交通流量管理自动化模式。前些年提出了层次式组织结构, 建立多层次的流量管理部门, 充分协调各机场塔台、进近管制室、区域管制室和航空公司之间的活动, 平衡四者关系。空中交通流量管理策略分为:地面等待策略、进近排序、改航策略等, 每种策略有各自的特点和不同的应用情况。
我国空中交通流量管理系统的组织框架分为四层:
第一层, 全国飞行流量监控中心;
第二层, 军民航飞行流量监控分中心的管理机构;
第三层, 区域飞行流量管理中心的管理机构;
第四层, 终端区流量管理中心的管理机构。
组织机构如图1所示。
全国飞行流量监控中心与各地方流量管理席一起, 对全国的空域实施流量管理, 作为空中交通管制系统的补充。监控中心主要工作是根据天气预报、空域容量和空中交通状况, 协调各地区飞行计划, 分配起飞时间段, 给出流量管理的建议等。各地方流量管理席依据监控中心的建议进行流量管理, 是监控中心与空中交通管制中心及其相关机场间的接口。
美国、欧洲和日本的空中交通流量管理系统都经历了一个比较曲折而漫长的发展过程, 可以对研发和建设中国民航的空中交通流量管理系统很多启示, 主要分为以下几点:
1) 应主动建设和发展空中交通流量管理系统;
2) 必须建立一个独立、完整的空中交通流量管理组织、并在空中交通管理与空中交通管制之间建立十分紧密的合作关系;
3) 网络是空中交通流量管理的重要基础设施, 信息室空中交通流量管理系统的命脉;
4) 空中交通流量管理系统的核心技术需要不断的完善。
上述的条件满足后, 是不是就一定能够满足民航业对空域的需求呢?不一定, 因为当前的流量管理系统在运用中存在着过于严格死板, 缺乏灵活性的现象, 不能满足动态ATM的需要, 同时存在机长及ATC不能严格遵守流量管理策略的缺点。1) 由航班情报的延误而造成的对需求的评估困难;2) 管制扇区划分缺乏灵活性;3) 飞行运控部门对管制限制对航班影响的预测方面的困难;4) 航路安排限制和运用的矛盾;5) 对不可测知事件的操作过程缺乏有效解决手段。
以上暴露出的问题, 不是简单的建立组织性结构能够解决的, 还需要其他的辅助手段。流控应具备一体化的特征, 所谓一体化, 即区调, 进近, 这两个看似独立的部门, 在发布流控时, 应被看作一个协调一致的整体。
就拿乌鲁木齐管制区来说吧, 进近管制区与区调二扇, 三扇, 四扇相邻, 相互关系如图所示。
上述四个独立工作单元对流控效率有着很大的影响。流量协同管理工作是如何实现的呢?
一、流量控制办法
(一) 进港控制
1) 乌鲁木齐区域管制室负责按照流量控制尺度表要求控制单位时间进入进近管制区的航空器架次数。单位时间架次标准分为每20分钟架次数及一小时架次数和对应的移交点间隔。根据空域、天气等综合因素不同有所区别。
(附:南北分流为独立的出港航线, 使用此航线达到进出港分离的效果)
2) 一小时架次数和每20分钟架次数均以每个小时整点开始计算, 向后顺延。
(二) 出港控制
区域管制室 (流量控制席) 每小时整点之前将下一小时进港流量的具体数值通知塔台管制室 (可利用综合显示系统) , 塔台管制室根据空域、天气等综合因素限制的该小时的起降总架次数计算出小时可起飞航空器数量, 根据塔进协议间隔放行离场航空器。
鉴于在同样的总架次的前提下, 离场航空器占有绝大多数的情况时的调配难度有所减小, 将小时控制起降架次总数分为“起降均匀时段总架次”和“起飞为主时段总架次”。“起飞为主时段总架次”为每日早晨开始放行航班至11∶00 (北京时间) , 其余时段为“起降均匀时段总架次”。
二、乌鲁木齐区域流量控制办法建议
区域流量控制特点为疆外难、疆内易, 疆外粗、疆内细。鉴于这样的流量控制特点, 就可以采取根据疆外航班流量状态, 实时控制疆内航班流量的方法进行流量控制, 充分利用东线航班流之间的有效空隙, 精细控制各方向航班到达进近管制区边界的时刻, 使得各方向进场航班流均匀而有序, 提升空域利用效能。
(一) 流量协同管理程序
1) 流量控制席是区域在实施流量控制工作中, 集中各扇区航班流量状态信息, 经过汇总分析适时发出疆内进港航班放行许可、实施扇区流量控制的唯一席位。
2) 区域一扇结合兰州移交航班移交点时刻和雷达实时航迹点位置在航班预计到达移交点前20分钟将每一架到场航空器的移交点时刻通知流量控制席。
3) 流量控制席根据移交点时刻计算出每一架航空器到达区进移交点的预计时刻, 并以每20分钟为单位得出该时段内从此区进移交点进场航空器数量。
4) 根据进近管制区不同运行情况下每20分钟可接收的进场航空器数量, 得出二、三扇区在该时段内可移交给进近管制区的进场航空器具体数量。
5) 疆内机场向区域各扇区申请开车的航空器, 各席位将该信息通报流量控制席, 流量控制席根据之前计算出的每20分钟二、三扇区在该时段内可移交给进近管制区的进场航空器具体数量进行批复。
6) 每小时整点流量控制席结合各扇区流量信息计算出下一小时进场航班的预计数值, 将此数值通知塔台管制室, 作为塔台管制室计算下小时能够放行航空器数量的参数。对于疆内较近机场申请起飞的航空器导致的下小时进场航空器架次数量的改变及时通知塔台管制室, 以便适时调整放行航空器的数量。
(二) 流量控制的发布
以上的工作程序能够有效提高东线进场航空器之间多余间隔的利用率, 并且使得忙时和闲时的航班流量得到有效的均衡。此流控措施能有效缓解疆外进场航空器在区域一、四扇区的积压, 以及疆内航空器的地面等待时间。初步实现了流量和空域的协同管理目的。
摘要：随着我国对西部地区航空事业的不断支持, 新疆地区的航空流量大幅提升, 但是流量的攀升也使得本已拥挤的空域资源变的更加紧张, 当空域容量无法满足流量需求时, 会导致大批航班延误。空中交通拥堵不仅会产生巨大的经济损失, 而且严重影响飞行安全。在拥堵出现时, 采用单一的流量控制方法会使航班产生大量的延误, 给航空公司和乘客造成损失;而仅使用空域管理模式则存在着方法、手段不够灵活, 空域利用率低的缺点。可见, 单一的流量控制方法和单一的空域管理模式已难以满足持续增长的交通流量的需要。为此, 本课题采用空域和流量协同管理的模式来解决此问题。当空域拥挤出现时, 可以首先考虑调整空域结构, 最大限度的增大空域容量, 再辅之以流量管理, 这样降低航班延误成本, 使航空公司损失达到最小, 提升各公司的积极性, 为新疆航空事业的发展提供更大的支持。
关键词：流量管理,空域管理,协同管理,动态扇区
参考文献
[1]中国民用航空局.CCAR-93TM-R2.中国民用航空空中交通管理规划.北京.中国民用航空总局, 2000.
[2]吕人力.空域管理中的军民航协商机制[J].航务 (no.184) 1997.
空域管理 篇2
中国境内的飞行路线如何申请（对于在航线上，机场之间IFR-仪表飞行规则飞行）：中国按照军区分为六个空管区域，分别是华东，华北，东北，中南，西南，和西北。在区内飞行，向地区空管局申请，地区空管局向空军备案后批复各相关单位保障飞行。跨区飞行，向民航总局空管局总调度室申请，向空军备案后批复各相关单位保障飞行。申请时间和费用：国内规定航线上飞行不迟于预订起飞前6小时申请，申请是免费的，但是航线飞行要交纳航线费。航线费与飞机起飞全重有关系，通常来说小飞机约人民币0.2元每公里。直升机申请方式：按照我国的《通用航空飞行管理规定》，直升机类飞机通常是每年申请一次常飞航线和空域，通常的做法是，用户每年把经常要飞的航线和空域一次性申请好。然后每天无论是否飞行都要发飞行计划，因为飞行计划是可以取消或延误的，这样每天都可以飞常飞航线和空域了。经过一段时间的磨合，直升机在常飞航线和空域内飞行，是比较方便的。
1、从事通用航空飞行活动的单位、个人使用机场飞行空域、航路、航线，应当按照国家有关规定向飞行管制部门提出申请，经批准后方可实施。
2、飞行计划申请应当在拟飞行前１天１５时前提出；飞行管制部门应当在拟飞行前１天２１时前作出批准或者不予批准的决定，并通知申请人。
3、执行紧急救护、抢险救灾、人工影响天气或者其他紧急任务的，可以提出临时飞行计划申请。临时飞行计划申请最迟应当在拟飞行１小时前提出；飞行管制部门应当在拟起飞时刻１５分钟前作出批准或者不予批准的决定，并通知申请人。
4、使用临时航线转场飞行的，其飞行计划申请应当在拟飞行２天前向当地飞行管制部门提出；飞行管制部门应当在拟飞行前１天１８时前作出批准或者不予批准的决定，并通知申请人，同时按照规定通报有关单位。
5、批准单位：使用机场飞行空域、航路、航线进行通用航空飞行活动，其飞行计划申请由当地飞行管制部门批准或者由当地飞行管制部门报经上级飞行管制部门批准。
6、使用临时飞行空域、临时航线进行通用航空飞行活动，其飞行计划申请按照下列规定的权限批准：
（一）在机场区域内的，由负责该机场飞行管制的部门批准；
（二）超出机场区域在飞行管制分区内的，由负责该分区飞行管制的部门批准；
（三）超出飞行管制分区在飞行管制区内的，由负责该区域飞行管制的部门批准；
（四）超出飞行管制区的，由中国人民解放军空军批准。
注意事项
一、飞行计划申请应当包括下列内容：
1、飞行单位；
2、飞行任务性质；
3、机长（飞行员）姓名、代号（呼号）和空勤组人数；
4、航空器型别和架数；
5、通信联络方法和二次雷达应答机代码；
6、起飞、降落机场和备降场；
7、预计飞行开始、结束时间；
8、飞行气象条件；
9、航线、飞行高度和飞行范围；
空域管理 篇3
国家空管委办公室空管局处长朱时才说，低空空域管理改革试点工作经过两年多创新实践取得积极成果，2013年将在全国范围展开。
朱时才表示：“备受广大飞行爱好者和业内人士关注的低空飞行计划审批在改革进程中得到积极回应，审批程序的简化将极大释放空域活力，管制空域飞行计划审批将由前一日15时前缩短为飞行前4小时提出申请。”
据介绍，部分改革试点地区的通信指挥和低空监视设施已经建设完成。空管部门创新性地以多种形式在沈阳法库、深圳南头、海南东方和珠海航空产业园新建4个飞行服务站，着力构建覆盖通用航空低空飞行的服务保障体系。目前，改革试点已扩大至“两大区七小区”，即沈阳、广州管制区，唐山、西安、青岛、杭州、宁波、 昆明、重庆管制分区。
到2012年底，中国通用航空器达到1316架，比2010年增加206架；能够开展通航业务的机场、临时起降点超过400个，比2010年增加约100个；通航飞行时间达50多万小时，比2010年增长3倍多。
空域管理 篇4
1 基于事例推理技术概述
CBR是通过访问知识库中过去同类问题求解过程与结果从而获得当前问题的一种推理模式。同产生式或其它基于规则的推理系统相比,CBR系统是以一种完全不同的方式来解决问题。一般来说,CBR的推理过程包括问题特征的抽取、描述和输入,相应事例检索,事例的改写与调整,求解方案的评价,新事例的存贮。
以上过程就是基于事例的推理和学习过程[4,5],基本步骤如图1所示。
下面具体说明各个过程:
1)指定索引(Assign Indexes):对于新的事例,找出能描述其特征的信息作为索引;
2)检索(Retrieve):利用索引在事例库中检索出一个类似的事例;
3)修改(Modify):修改旧情况的解使之与新情况一致,成为提议解;
4)检验(Test):对提议解加以检验,它可能成功,也可能失败;
5)指派和存储(Assign and Store):如果提议解成功,则存储新的事例及其索引;
6)解释、修改和检验(Explain,Repair and Test):如果解失败,那么解释失败的原因,对提议解作修改,然后进行检验。解释中发现的可以预测失败发生的特征被纳入索引规则中。
2 基于CBR空域管理辅助系统设计与实现
2.1 空域管理辅助系统航空器避碰事例的表示
在基于CBR方法的航空器避碰决策支持模型中,对航空器避碰事例的表示采取了框架和面向对象知识表示方法相结合的知识表示方法,并建立起相应的属性类及其关系。
2.2 空域管理辅助系统航空器避碰征兆的权值确定
利用粗糙集的关于属性依赖度来确定某个属性的重要性。首先针对空域管理辅助系统构建一个通用的决策表,决策表中的内容是特定ASMAS信息下的一些历史事例。
2.3 空域管理辅助系统航空器避碰事例的匹配
本系统的事例匹配采用两级相似匹配的策略,首先进行碰撞征兆的相似匹配,然后再进行整个调配事例的相似匹配,经过这样两级匹配出的事例调配结果数量上会相应的减少,但在事例的正确性上有很高的保证。
2.4 空域管理辅助系统航空器冲突征兆的相似匹配
在冲突征兆匹配中,采用了类似基于距离测度的相似评判方法,目前基于距离测度的相似评判方法为大部分基于CBR系统所使用。
本系统对于一种最常用的事例检索策略即k近邻算法(KNN)的具体实现,而最近相邻策略是它的特例,即k=l的情况。
检索过程为:
1)让新问题与该事例库中的m个事例逐个进行比较(比较n个条件属性),将比较结果保存为矩阵的形式:
2)将矩阵δ与权向量(w1,w2,…wn)T相乘(wj为第j个条件属性的权值),得到结果(δ1,δ2,…,δm)T,即新问题与m个事例各自的整体相似度。具体公式如下所示:
3)根据上一步的结果(δ1,δ2,…,δm)T,从中选择相似度值最大的k个事例作为检索结果.检索到的事例可能是正例也可能是反例。正例提供了经验而反例则提供了教训,可使我们避免重复过去的错误。
2.5 航空器避碰事例学习
事例的学习是不断的填充历史事例库,提高检索的准确性,但也不可回避的是增加了事例检索的时间,这是两个互为矛盾的问题,需要从中找到平衡点。
系统中设计了3种事例学习的情况(不包括专家评价或修改后再学习):
l)事例库中不存在待解决的冲突类型信息。
2)虽然历史事例库中存在待解决的冲突信息,但是没有相匹配的事例。
3)目标事例中的部分或全部征兆不同于事例库中的征兆。
3系统实验
事例库中有如下事例(记为A):
标题:德国71空难;
涉及航空器:俄罗斯巴什基尔航空公司一架图-154客机(T)、敦豪国际快运公司(DHL)的一架波音-757货机(D);
设对该条的符合度为a,由式可得有:
现有另一空难事例如下(记为P):
符合度的计算:
计算两事例的相似度如下(假设N=800):
则有:
取相似度阈值Tsim=0.83,有Sim(P,C)≥Tsim,假设事例A即为匹配事例,以它的避碰冲突结果作为近似解。
4 总结
本系统与其他航空器避碰决策系统相比具有知识获取较为容易、推理过程简单、系统构建较为容易等特点,将成为避碰智能决策系统发展的新方向,并且通过若干实例的运行,说明了该模型的有效性和可行性。
参考文献
[1]张继强.空域与空域管理理论研究[D].南京:航空航天大学,2003.
[2]施和平.空中交通管理新论[M].厦门:厦门大学出版社,2001:12-27.
[3]Magill S A N.Effect of Direct Routing on Air Traffic Control[J].Capaeity Progress in astronautics and aeronautics:an American Instituteof Aeronautics and Astronautics series,2001,193(70):385-396.
[4]赵卫东,李旗号,盛昭瀚.基于案例推理的决策问题求解研究[J].管理科学学报,2000,4(3):29-36.
[5]Wang Wei-jun,Zhang Pei-chao,Yu Wei-yong.The protection operation management expert system based on CBR[J].Relay,2001,29(12):18-20.
[6]朱代武,何光勤.目视和仪表飞行程序设计[M].成都:西南交通大学出版社,2004:15-54.
空域管理 篇5
摘要：我国现行对空域的使用分配采取纯粹的行政分配模式, 这种模式完全由政府部门来主导, 灵活性不强, 也因此引发了空域使用效率不高, 空域使用者积极性不强等问题。文章认为为了提高空域的使用效率和保障空域的经济价值, 将空域使用权作为一种物权法上的用益物权具有合理性和可行性。由国家来分配空域使用的范围, 附条件地设定空域使用权, 并且允许空域使用者将空域进行市场交易来实现其收益权权能, 让市场发挥其在空域资源配置中应有的作用。
关键词：空域使用权; 物权法; 市场化;
(一) 行政许可授权使用模式
在民用航空中, 空域的使用主要是在一定时间和空间范围内, 利用空域来进行货物或旅客运输。主要涉及两方面具体资源:航班时刻和航线。这两种资源对航空公司的运营发展有着至关重要的地位, 是否能拿到热门航班的时刻和效益好的航线, 直接决定了航空公司经济收益的高低。如何配置这两项公共资源一直都是空域使用主体以及国家空域管理部门重点关注的对象。现阶段我国采取的是行政分配为主的模式, 这种模式造成了航线、航班时刻分配过程不够公开透明化, 获得空域使用权的承运人可能会滥用空域资源, 直接造成空域的使用效率低下。
目前, 国内航线的配置采取做法是:根据航空公司的申请, 民航局和民航地区管理局核准该申请或许可登记。这是一种单纯的行政许可方式。有些空运企业, 尤其是承担政府协调或执行指定的特殊贫瘠航线飞行任务的企业, 民航管理部门会根据他们提出的申请酌情增加由其始发的航线或开辟该地区效益较好的航线, 航空公司可以以这种方式获得一些额外的航线经营许可使用权。依据《中国民用航空国内航线经营许可规定》第三十七条, 航线经营权不可以租赁、转让、买卖和交换。这就从根本上禁止了航线通过二级市场的分配进入市场自由交易。
根据《民航航班时刻管理暂行办法》, 政府主导的行政分配机制是我国航班时刻的配置方式, 航空公司必须持有运行合格的审定证书后才可向航班时刻协调机构提交申请, 航班时刻协调机构负责航班的协调工作, 考虑申请航班时刻的性质, 审核是否符合航班时刻申请的条件, 并结合“祖父原则”和“先到先得”等原则来决定是否许可航空公司使用申请的航班时刻。航班时刻的具体协调、分配与使用监督工作则由中国民航局空管局和地区管理局来负责。它们设立航班时刻协调机构, 机构承担航班时刻具体协调、分配与使用监督工作。从经过协调之后确定的最终航班时刻结果公布到新航季确定期间, 申请定期航班的航空公司不能调整其获得的航班时刻。在时刻池中没有得到分配的时刻和已经分配未使用的定期航班时刻可以用于不定期航班和通用航空飞行。但是根据规定, 航班时刻交换只能发生在航空公司内部和航空公司之间。总的来说, 就是承运人获得航班时刻的使用权后, 不能放入市场进行出租、出售、抵押等二次交易活动。
(二) 行政许可模式存在的问题
1. 条文规定不够全面
当前国内分配空域资源方式的弊端显而易见。在《民用航空法》中, 用有限的几条条文来大体上确立航线分配和航班时刻的行政许可制度, 赋予了民航主管部门的行政许可主体地位, 申请资格、许可原则、许可条件、许可程序、听证制度等重要内容在《民用航空法》中并没有体现。根据《民用航空法》和《行政许可法》的授权, 民航局制定的规范性文件是行政权力下的产物, 具有规范性文件中固有的局限性、滞后性、不稳定性。
2. 过度的行政干预不利于空运企业的自由竞争
虽然发布规范性文件是现阶段民航局管理、调整空运企业经营国内航线的重要手段, 但涉及面较广的行政干预在一定程度上制约了空运企业之间的自由竞争。《国内航线经营许可规定》是空域使用行政许可模式的较为基础的规定, 效力级别是部门规章, 在这效力之下还有《进一步改革国内航线经营许可和航班管理的办法》、民航局国内航线经营许可评审委员会制定的每航季经营许可评审规则, 等等。正是这些规定给航空运输企业划定了从申请、批准、后期使用、交换等流程的条条框框的规定, 想要高效地使用获得的空域似乎也比较艰难;再者, 像《国内航线经营许可规定》这样很早之前制定的规章在整个管理体系中还有很多, 已滞后于一直在进行的民航管理体制改革;这些文件的部分内容条款实用性不强, 例如空运企业在航空安全、航班正常、服务质量、诚实信用方面的业绩优劣是核准该企业进入航线经营的条件, 航空公司的业绩优劣却没有一套标准化的操作规则。
航班时刻和航线分配是政府一手主导, 在这种纯粹的行政许可的模式下, 航空公司难以插手, 也不知道民航管理部门行政审批的程序, 只能被动地接受民航管理部门许可的空域, 由于民航管理部门不允许航空运输企业在一定范围的变动, 航空运输企业想要交换自己获得的空域需要经过一系列繁复的程序, 由此造成航空公司的积极性被抑制, 航班时刻和航线资源的利用率不高。作为空域资源的直接利用者, 空运企业为了获取高收益而竭力去争取高峰时刻, 不申请或闲置申请的效益较低的非高峰时刻, 导致了不同时刻之间分配不均衡, 非高峰时刻没有公司愿意运营, 出现航班时刻的虚占和囤积现象, 使资源浪费和闲置。这也是导致纂改获取的既定航班时刻、高峰时刻的拥挤、航班延误, 以及非高峰时刻的浪费等现象的原因之一。
二、空域使用权利物权法规制的适用
(一) 物权法规制空域使用权的价值
一旦将空域资源纳入物权法规制, 就意味着将空域资源进行物权化利用, 进入了私权领域。这和传统的行政许可后航空运输企业在自己被划定的运输范围内各自相安无事的模式相比, 将是一种有着更加多的市场交流互动, 更加充分地调动航空运输企业积极性以及更加高效利用空域的体制机制。
空域使用权当作一种用益物权可以被占有、使用、收益, 也可以进入市场进行抵押、租赁、转让, 这意味着使用空域有了一套更为便捷高效的运作方式, 这能直接提高空域资源的利用效率和经济价值。和行政许可后使用空域相比, 权利人因为可以自己排他性的使用而会更加看重自己获得的使用权, 会尽力提高空域使用效率从而使自己获得最大化的经济利益, 以减少目前存在的许多航空公司闲置航班时刻、不使用获得的空域的现象。空域使用权作为用益物权取得民法上的调整也是迈入市场化的重要途径, 当空域使用者取得了空域使用权之后将空域放入市场进行互易、出租、抵押担保时, 也就间接地发挥了市场在空域资源配置中的作用。再者, 在现阶段的纯粹行政许可模式中, 因为国家行政干预程度较大, 空域使用权出现了没有超过规定使用期限却被任意收回的情况。如, 根据《国内航线经营许可规定》第四十条, 管理部门颁布了多部行政法律规范, 为航空公司也就是具体的空域使用权人设定了各种限制, 这样直接降低了航空公司的积极性。另外, 再以航空公司违反有关规定为由收回其空域使用权, 导致权利人无权再使用空域, 使航空公司遭受巨大的经济损失, 最后可能直接导致破产。航空公司的空域使用权利得不到很好的保障的情况下, 自然不会有效地利用自己获得的空域资源。
(二) 空域使用权物权法规制的可行性
1. 可避免空域资源产生浪费
由于现行纯粹的空域使用行政许可的分配模式的不足, 使得空域作为国家资源产生了极大的浪费, 因此确立以市场为导向改革和创新空域资源分配模式显得尤为必要。在市场配置资源的过程中, 企业自主经营、自负盈亏, 是独立的市场主体, 自己控制人、财、物力等资源的流向、组合比例和流量, 一切生产经营活动也都由企业自己自主地安排和组织。政府则发挥宏观调控的经济职能:通过经济手段和法律手段引导企业把资源配置到社会最需要、最有效率的产品生产上去, 以保持社会总供给与社会总需求的平衡。市场机制在庞大的市场中通过需求与供给的相互作用及灵敏的价格反应自如地支配经济运行。应用于空域资源的配置, 当航空公司成为了空域资源的配置主体, 而政府只是在宏观方面进行把握, 航空企业为了不被竞争对手排挤出航空运输业, 就会更加珍惜自己获得的空域使用权从而优化使用方案, 和其他航空输运企业的竞争也使得空域资源不断得到更高效地利用。空域资源在合理的程度内自由流动, 打破了行业和地区限制, 空域资源向航空运输最需要的部门的转移才能够更好地实现。
2. 符合物权特定性、排他性、可支配性要求
要引入市场机制, 首先得明确空域资源的属性:空域作为国家资源的一种, 其所有权是属于国家的。但是这并不影响把空域使用权作为一种物权纳入物权法进行保护。那么如何来理解空域能够作为物权法上的物就成为了空域使用物权法规制的关键性环节。我国物权法中规定了物权的种类和物权的内容必须由法律直接来规定。目前我国的现行法律, 并没有明确规定空域是物权法意义上的物。要想突破这一限制, 在未来相关法律修改时可以考虑把空域作为特别法意义上的物从而使空域这一国家资源也纳入物权法的范畴。
根据物权的定义和排他性、可支配性、特定性、绝对性等特征。在民用航空运输活动中, 在地面上空为航空器飞行需要而划定的空中区域往往是固定的, 监管空域的相关部门不会随意扩大或者缩小空域的范围。分配给空域使用者的使用空域也具有较为固定的期限和空间范围, 即使每一次航空器飞行时利用的空域不是固定的, 但是仍然在当初管理部门批准使用的时空范围之内。这样使用空域资源在时空方面就有了特定性, 符合物权的特定性要求。再者, 使用者在管理部门允许的时间空间范围内可以排他性地使用空域, 在合理的空域使用范围内由自己支配, 有不受其他主体干扰的权利, 有权禁止对方使用该特定的时空, 除非他人的使用不对其构成威胁。这也符合物权的排他性和可支配性要求。使用空域时权利人是特定的, 他们使用空域是为了从事航空运输活动并从中获取一定的利益。故把空域使用权纳入物权法保护就有了可行性。
三、空域使用权物权法规制的方式:以权利获得为核心
(一) 合理使用空域使用权
空域使用权的客体是特定的时空利益, 体现为在一定时空的通行利益。前文已经分析过, 时空利益的特定性体现在空气空间中通行的区域和固定的通行时间的.特定性。在权利人获准使用空域资源的范围内, 权利人有权禁止他人使用该空域, 但是他人使用不对权利人构成妨碍时除外。空域使用权定性为用益物权, 空域的所有权人是国家, 民航局代国家对空域进行监督管理, 具体的航空承运人根据申请或其他方式能够获得空域的使用权。空域使用权可以成为一项附使用条件的用益物权, 其条件就是空域的使用效率, 一旦空域使用权人对空域的使用率低于法定或约定的要求时, 空域使用权经所有权人主张并注销登记而归于消灭。这样的处理方式也符合用益物权因法定原因而消灭的法理。
(二) 确定空域使用范围
《中华人民共和国物权法》第一百一十八条规定了关于用益物权的范围, 空域使用权作为用益物权的一种当然也可以由单位或个人在合法合理的范围内使用, 但是为了规范管理, 应当由国家来划定军用和民用空域的范围, 合理地确定民用军用的比例, 这样也能够明确在民用航空运输中航空承运人能够使用的空域范围。空域使用人必须严格依照国家划分空域的相关规定中确定的范围来使用空域, 可以从总体上确认有偿使用的空域使用制度, 由法律明确规定空域可以由单位、个人使用, 而使用者有合理、保护、管理空域的义务。
空域使用权的初次获得——国家资源初次分配给个人使用, 可以采取不同的方式。在确定了民用航空的空域使用范围之后, 可以按照用途来管理使用空域的制度, 由民航局负责对民用航空使用空域的范围提出一些规划, 划定航空运输和通用航空之间的空域范围, 按照国家规定组织建设和使用空域, 监督和管理民用航空活动使用情况。空域使用权的获得必须经过国家相关管理部门的批准授权和核准登记, 但允许市场化的手段来操作这一过程。
(三) 采取灵活方式分配航班时刻
比如针对我国航班时刻而言, 可由民航运输相关主体共同讨论议定如何市场化地分配这一空域使用权。原则上, 通过集体决策, 进而纳入民航运输产业公共政策的范畴, 保证航班时刻经济效益与社会效益最大化原则和公开、公平、公正的原则, 通过程序正义来保障时刻资源分配的公平性和公正性, 达到平衡各方利益的局面。故可以考虑采取抽签、拍卖加使用费、行政分配等方式来分配航班时刻。可以参考国外采取抽签来分配航班时刻的优秀经验设计出一套适合我国的抽签分配方式。根据我国的实际情况, 对国内前一次抽签分配未分配完的航班时刻和新增加的航班时刻, 采用抽签方式予以分配, 一年内春夏航季和秋冬航季各一次, 有关部门在公开出版物或专门时刻网站上发布抽签日期和程序并组织抽签活动, 参与者必须是符合在协调机场运营并提供定期客运服务条件的所有国内航空承运人, 分为新进入者和在位承运人;每一轮抽签中, 优先保证少量时刻供新进入者选择, 我国建立的时间池不仅包括本年度新增加的时刻和上年独为分配完的时刻, 还包括航空公司违反规定而被收回的时刻。如, 2016年1月20日共有38家航空公司参加浦东机场2016年新增航班时刻抽签仪式, 抽中后航空公司将拥有时刻的三年使用权, 但是同时为此需要相应支付一定使用费。最终, 七组新增国内时刻分别被东航、上航、春秋航空等航空公司抽走。
2015年12月30日, 在广州白云机场, 民航局开展以“时刻拍卖”为模式的初级市场改革试点。在该种模式的试点中, 对通过资格审查的航空公司一视同仁, 不区分所有制性质, 不区分规模大小,平等参与竞拍。民航局选择了第二价格密封拍卖的方式, 出价最高的竞拍者胜出但需支付第二高的价格。拍卖成功后, 航空公司即获得相关航班时刻使用权。需要说明的是, 采取抽签、拍卖等市场化的分配方式不代表就完全放弃了行政分配方式, 行政分配方式也有其自身的优点, 其仍然是航班时刻初次分配的一种方式, 是空域使用者获得航班时刻的获得方式之一。
(四) 控制交易风险
在二级市场领域, 权利人在初次获得空域使用权之后, 获得占有、使用、收益的排他性权利。权利人因此可以把空域使用权质押、出租、交易, 可再一次的将空域使用权转让给其他主体, 这也是空域使用权的收益权权能的实现方式之一。权利人一旦将这种权利转让, 意味着将当初获得空域使用权的一系列权利义务也随之转让, 并且为了保证空域的安全, 必须规定空域使用权不能在转让之后改变民用运输的用途, 且整个过程需要由相关部门全程监管, 把交易风险控制在合理的范围之内。为了防止空域使用权人只是为了通过转让获取差价而申请使用空域使用权的行为, 在法律中规定申请空域之后权利人没有使用空域的行为就不得将自己手中的权利转让出去。而具体的交易规则则有赖于民航管理部门和空域的使用者们共同来商榷。
四、结语
允许空域使用权作为一项物权而进入私权领域是一项重要的理论革新, 也是把国家空域资源市场化的途径。能够直接促进空域资源利用的效率和经济价值, 保障空域使用权不被任意的收回。但是也要看到, 把空域使用纳入物权法规制仍然有许多需要解决的理论问题, 如空域的使用受空中交通管理、机场协议等限制对权利的行使有什么特殊影响等, 未来应当加大在此方面的研究, 努力使空域使用权成为我国一项可操作的法律制度, 最终促使空域使用效益的最大化。
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空域管理 篇6
一、加快改革试点推广，开放更多低空空域
天空开放是通用航空大发展的前提。在美国，通用航空发展的重要原因是通用航空飞机可以在全国大片空域自由飞行。我国2013年11月发布的《通用航空飞行任务审批与管理规定》将与国防、领土不相关的通用航空飞行任务的审批权让渡了出来，从而在一定程度上简化了通航飞行的流程。但目前低空空域开放问题仍旧是严重地制约我国通用航空发展的关键问题之一，必须加快改革试点推广，开放更多低空空域，满足通航发展的实际需求。建议加快出台《低空空域管理使用规定》等更多可操作性文件，划设更多的报告空域，将安全需求和通航需求匹配好。
二、建立先进的低空空域管理体系
开放低空空域需要统一的管理体制和先进的低空监控手段作为支撑。一方面在加快出台《低空空域管理使用规定》的基础上，在开放的低空空域（监视空域、报告空域）范围内，首先建立统一由民航主导的包括任务审批、计划申报等的管理体制。另一方面，迅速推进国家空管委低空飞行服务站的试点工作，适时推广，建成先进的低空监控系统，对低空飞行实施有效监控，保障飞行安全以及空域的充分利用。三是加快对国产空中交通管制设备和地面设备的支持力度，力争国产设备早日产业化和实用化。
三、加快通用航空机场等基础设施建设
目前通用航空机场的建设审批没有统一的流程规定，具体工作涉及军民航以及地方政府各个方面，较为复杂。建议国家及地方政府作为机场建设主导力量，加快通用航空机场布局规划，将通用机场作为重要的公共基础设施看待，在建设资金和用地指标上参照铁路、大型机场等给予政策引导支持。
四、支持国产通用飞机的国内销售和对外出口
国产通用飞机与国外先进通用飞机相比还是存在着一定差距，为推动国内通航产业的发展，树立国产通用飞机的标杆和品牌，建议国家对购买国产飞机参照汽车工业、农业等行业的做法在税收、信贷、项目审批等方面给予政策与资金支持，鼓励购买国产通用飞机，支持国产通用飞机出口。
五、对通航运营企业在营改增方面给予税收优惠
2013年8月1日全国实施营改增税收政策。为鼓励通航运营企业积极性，建议一是允许通航运营企业营改增之前购进的航空器适当提取进项税进行抵扣，即按照航空器的使用年限平均为20年左右，将公司营改增之前购进航空器的进项税金按照20年进行平均分摊，符合营改增期间的部分可以进行进项税抵扣；二是营改增之前签订的航空器融资租赁合同按营改增之后的增值税政策执行；三是通过退税方式将企业实际税负比营改增之前增加的部分通补贴给通航运营企业。
终端空域尾流间隔缩减研究综述 篇7
尾流是飞机在飞行时由于翼尖处上下表面的空气动力压力差, 产生的一对绕着翼尖的闭合涡旋[1]。它是机翼产生升力的伴随产物, 通常在飞机起飞时前轮抬起产生, 在着陆时前轮接地结束。当飞机进入前面飞机的尾流影响区域时, 会导致跟进的飞机产生滚转、俯仰、颠簸、掉高等严重后果。
20世纪70年代前, 因为飞机普遍较小, 尾流强度也小, 尾流对飞行的影响有限。当投入运行的飞机逐渐增大时, 特别是波音747投入商业运营后, 人们开始意识到尾流对飞行安全的严重影响。国际民用航空组织 (International Civil Avia tion Organization, ICAO) 基于美国联邦航空局 (Federal Aviation Administration, FAA) 收集的运行数据, 将航空器按最大起飞重量分为轻型、中型及重型机, 并根据运行条件 (目视飞行或仪表飞行) , 以及使用跑道的情况 (单跑道、平行跑道或交叉跑道) , 制定了1套比较完整的间隔标准, 即尾流间隔标准, 有助于终端区内的安全运行。
进入21世纪以来, 基于实践和经验的尾流间隔标准在确保空中交通安全、有序运行方面继续发挥着重要的作用。然而, 由于该间隔标准相对较为保守, 没有考虑外部环境 (湍流、风) 、机型特点 (重量、翼展) 和操纵性能 (速度、转动惯量) 等因素的影响, 已逐渐成为终端区容量限制的瓶颈[2], 造成局部拥堵和飞行延误, 这使得缩减尾流间隔变得十分迫切。
通过低旋度尾涡方法或快速衰减涡方法, 对航空器翼面结构进行改进, 可有效缓解尾流影响, 进而缩减尾流间隔[3,4,5]。Boer与Hoffe[6]提出在翼尖安装活动小翼;Quackenbush, Boschitsc与Bilanin[7]引入二级强度小涡, 采用“涡流杠杆”策略实现尾流耗散;然而, 上述缩减尾流间隔的效果有限。一方面尾流的消散与输运主要受天气 (如风、大气分层、湍流等) 因素的影响;另一方面由于尾流产生原理导致无法从根本上消除其影响, 而且这种从航空器设计角度实现尾流消除或缓解的方法, 往往是以牺牲其他飞行性能为代价。因此, 现阶段国内外主要通过避免尾流影响, 达到缩减尾流间隔, 增强机场容量的目的, 其实现途径主要分为2类: (1) 偏置进近程序, 着重于后机避开前机的尾流影响区域; (2) 动态尾流预测, 致力于将前机尾流对后机的影响控制在可容忍的范围之内。
1 基于偏置进近程序的尾流间隔缩减技术
同步偏置仪表进近 (simultaneous offset instrumented approach, SOIA) 是FAA为旧金山国际机场开发的进近程序[8] (见图1) , 该程序主要应用于跑道间距为228.6~3000.3 m (750~3 000ft) 之间的近距平行跑道。
同步偏置仪表进近程序要求在1个跑道上安装仪表着陆系统/精密跑道监测系统, 另一跑道的下滑道上安装偏置航向信标定向装置。最后进近空域包含由2个精密跑道监测控制器监测的无侵入区域。为了减小跑道的横向间隔, 监测控制器需要配备高精度二次雷达和高分辨率雷达显示器。在同步偏置仪表进近程序中, LDA (localizer-type directional aid) 飞机要求在ILS (instrument landing system) 飞机之后到达LDA MAP (localizer-type directional aid missed approach point) , 并负责与ILS飞机保持安全间隔。当航空器下降至LDA MAP点转为目视机动, 在距地面152.4m (500ft) 处对准跑道完成进近。
在正常天气条件下, 旧金山国际机场的2条跑道每小时大约有60次航班到达。遇到较低的云高和有雾天气会导致其中1条跑道不能着陆, 即到达率仅为30架/h。SOIA程序可以使旧金山机场在487.68m (1 600ft) 云高, 6 437.376m (4mile) 能见度条件下, 保持38架/h的到达率。即使遭遇恶劣天气, 仍可提高跑道利用率, 容量改进效果明显。然而, 该程序需配备精密的场面监视雷达, 并需要对飞行员与管制员进行资格审查和培训, 机场与航空公司的成本会有所增加。
错列进近程序 (staggered approach procedure, SGAP) , 如图2所示, 由德国空中导航服务局和汉莎航空公司联合开发, 并在法兰克福机场成功应用[9,10]。
前机为重型机, 使用常规跑道入口, 其产生的尾流沿着飞行轨迹向后下方运动。增加与后机的纵向距离可有效保障后机避开前机的尾流危险区。后机为轻型机, 使用错列跑道入口。由于跑道入口内移, 航空器间可保持垂直间隔, 实现错列进近。
该程序在法兰克福机场的应用表明, 当包含A380机型时, SGAP比传统进近模式 (如ILS) 的容量增强了18%。SGAP增加了仪表气象条件下的进场容量, 缩短了目视气象条件与仪表气象条件下进场容量的差距, 使得在大部分天气条件下, 进场容量保持稳定。就航班延误而言, SGAP可使机场和航空公司的运行更加合理、可预料。然而, 运行错列进近程序需要机场跑道以及灯光系统具备双入口运行条件, 在跑道入口内移1 500m处安装独立的导航装置和进近灯光系统 (基于ICAO的标准, 但与传统的标识和灯光有显著易辨识的区别) , 且仅允许在仪表气象条件下运行[11]。同时, SGAP需要对飞行员与管制员进行足够的培训以及安全资格审查。
2 基于动态预测的尾流间隔缩减技术
由于偏置进近程序的运行限制, 导致其难以广泛应用。因此, 目前缩减尾流间隔研究的热点集中于动态尾流间隔领域。动态尾流间隔主要通过预测前机尾流的位置、强度, 将后机遭遇尾流的风险控制在可容忍的范围之内, 从而达到缩减尾流间隔、提高机场容量的目的。
2.1 动态尾流间隔缩减系统
2.1.1 尾流间隔系统
尾流间隔系统 (aircraft vortex spacing system, AVOSS) [12]是美国国家航空航天局 (national aeronautics and space administration, NASA) 在多年研究尾流特性的基础上, 结合大量实测数据, 研制成功该系统。该系统分为天气子系统、尾涡消散预测子系统、尾流探测子系统、子系统整合和空中交通管制人机界面。该系统在达拉斯机场进行多次试验, 可有效缩短单跑道着陆间隔, 容量提高6%, 延误降低约40%[13]。然而, 该系统所需设备多, 质量要求高, 系统的成本相对较高。
2.1.2 尾流诱导风险模型
尾流诱导风险模型 (wake vortex induced risk assessment, WAVIR) [14], 由荷兰国家航空航天实验室 (national aerospace laboratory, NLR) 设计开发。该模型包含了尾流评估模块与尾流遭遇模块, 可以实现不同环境条件下, 不同尾流间隔的安全评估仿真。WAVIR不仅能够提升跑道容量:单跑道离场容量增加2%[15], 单跑道进场容量增加5%[16];而且可以在未来实施管制新技术与新方法时, 确定安全的尾流间隔。
2.1.3 尾流预测与监控系统
尾流预测与监控系统 (wirbelschleppen-vorhersage-und-beobachtungs system, WS-VBS) [17], 由德国宇航中心 (deutsches zentrum für luft-und raumfahrt, DLR) 设计开发[18], 系统结构如图3所示, 包括天气预报、尾流预测、安全区域预测、尾流探测等子系统。WSVBS可以依据特定的天气条件与尾流特性, 在不影响安全的前提下动态调节尾流间隔。该系统在法兰克福机场得到了成功应用, 使机场容量增强3%以上;该系统也为东京国际机场的曲线进近程序提供依据, 使其容量提升约12%[19]。
2.1.4 航空器尾流情境仿真模型
航空器尾流情境仿真模型 (wakescene) [20]由德国宇航中心基于Matlab开发设计, 包含混合交通、飞行轨迹、气象数据、尾涡演变和潜在危险区域5个模块, 系统结构见图4。通过模拟控制模块可选择前机与后机的类型, 飞机速度模型提供前机与后机速度以及质量, 气象数据库提供风速、风向、空气密度、温度等数据, 尾流模型模拟尾涡涡核轨迹、涡核半径以及尾涡轴的形状, 危险区域模型评估尾流遭遇的严重性。Holzpfel利用该模型分别研究了进近着陆[20]与起飞离场[21]的尾流遭遇问题, 旨在提高繁忙机场的容量水平[20]。
2.1.5 尾流4D模型 (WAKE4D)
尾流4D模型 (WAKE4D) [22]由比利时鲁尔大学 (Universite Catholique de Louvain, UCL) 开发的“三维空间+时间”尾流预测模型, 该模型可模拟航空器在既定飞行路线上尾流传播与衰减。WAKE4D模型的核心为确定尾流模型与概率尾流模型, 不仅可以用于离线研究 (例如, 遭遇尾流或者风险评估研究) , 也能够作为实时运行的一部分 (例如, 基于地面的尾流咨询系统, 它可作为机载尾流预测和告警系统) 。而且, 尾流4D模型在欧控 (Eurocontrol) 基于时间间隔 (time based separation, TBS) [23]与独立于尾流进离场运行 (wake independent departure and arrival operations, WIDAO) [24]中都得到了成功应用。
2.2 动态尾流间隔研究进展
上述动态预测尾流间隔缩减系统中, 仅美国国家航空航天局 (NASA) 研制的尾流间隔系统 (AVOSS) 以及德国宇航中心 (DLR) 设计开发的尾流预测与监控系统 (WSVBS) 获得了成功应用, 其他诸如尾流诱导风险模型 (WAVIR) 、航空器尾流情境仿真模型 (WakeScene) 、尾流4D模型 (WAKE4D) 仅作为仿真模型用以实现管制新技术与管制新理念的验证。
虽然AVOSS以及WSVBS分别应用于达拉斯机场和法兰克福机场, 但目前国际上依旧使用ICAO公布的尾流间隔标准, 动态尾流间隔技术仍然停留在验证阶段, 未能获得广泛推广。然而, FAA和Eurocontrol一直致力于动态尾流间隔的研究, 主要集中于如下2个方面:预测尾流与遭遇尾流。
预测尾流的准确性与实时性是动态尾流间隔的基础, 德国宇航中心 (DLR) 和比利时鲁尔大学 (UCL) 在尾流预测建模方面做出了卓有成效的贡献:德国宇航中心的Holzpfel提出的两阶段尾流随机消散模型[25]应用较为广泛;通过进一步考察侧风、地面效应、大气湍流等对尾流演变的影响, Holzpfel提出了相应的改进模型[26,27,28];同时Holzpfel还深入研究了飞机参数、气象参数等对尾流特性的影响[29], 发现风、热分层、湍流、位置、质量、顺翼展方向的载荷数等与尾流特性相关性较大, 且影响程度依次递减, 为尾流预测的精确建模提供参考。比利时鲁尔大学的Winckelmans、Visscher与Lonfils提出的确定型/随机型尾流输运与消散模型[30]是尾流预测建模的另1个通用模型, 结合了侧风、风切变、湍流、分层以及地面效应对尾流的影响。Visscher、Lonfils与Winckelmans在该模型的基础上提出近地面尾流特性预测快速 (消散) 模型[31], 并与确定型尾流模型相结合, 实时预测飞机尾流在环境气象条件不断变化的情况下的时空演化规律。还有许多研究者在上述研究的基础上, 提出了相应的改进模型[32,33,34,35]。然而, 一味地追求尾流预测模型的精确性并不可取, 导致模型愈发复杂, 其影响因素错综复杂、实时预测性能下降。因此, 目前欧美在尾流预测的研究中, 其重心已从预测模型的构建转向探测技术与手段的转变, 如选择地基或机载脉冲激光雷达作为主要的探测设备[36]。
遭遇尾流的安全性评价则是动态尾流间隔的关键, 其主要实现方法分为2种:其一是采用仿真评估工具, 空客公司 (Airbus) 通过尾流遭遇严重性评估 (vortex encounter severity assessment, VESA) 软件包[37,38]在六自由度飞行模拟器上建立模型来研究遭遇尾流后飞机的响应问题, 评估遭遇尾流的严重性。Rafi与Steck基于MAT-LAB/Simulink环境研发出三维、双芯尾涡模型[39], 提出了基于MARC (model reference adaptive control) 飞行控制系统六自由度通用航空模型扰动的包络保护方案, 增加飞机对扰动的响应。周彬等利用尾流保守被动模型对尾流进行实时仿真, 通过分析大气环境中风速对为尾流运动的影响, 发现当侧向风速为1.0~3.0m/s时是最危险的[40]。Fan等使用不同飞行条件下的数据, 利用尾流遭遇模型 (wake encounter model, WEM) 产生不同类别飞机的尾流区域[41]。其二是基于模拟机验证, 20世纪90年代后期, FAA与波音公司 (Boeing) 在B727-200模拟机上进行了尾流遭遇试验, 使飞行员能熟悉尾流的危险、以及遭遇尾流后的操作响应。Schwarz与Hahn提出了简化危险区域 (simplified hazard areas, SHA) 方案[42], 引入滚转控制率 (roll control ratio, RCR) , 根据前机参数以及天气状况, 估算安全区域。该方案在研究尾流遭遇与响应, 以期在确保安全的前提下提高机场容量水平得到广泛应用[43,44]。Schwarz与Hahn对该方案进行全飞行模拟研究[45], 并将自动驾驶仪作为前馈控制模块引入[46], 验证SHA方案。目前, FAA和EuroControl主要研究如何使用飞行数据记录仪 (flight data recorder, FDR) 数据, 分析和研究遭遇尾流的安全性评价问题, 并将此作为上述2种方案的重要补充。
3 结束语
缩小尾流间隔标准, 能够有效提高机场跑道容量, 从而缓解目前的空域拥堵与延误频繁的问题。对于空管运行而言, 基于动态尾流间隔是实现尾流间隔缩减的最为有效的手段, 其核心在于尾流的预测与遭遇评估。未来的动态尾流间隔研究主要集中于以下几个方面。
1) 紧扣未来空管的基于轨迹运行 (trajectory based operation, TBO) 理念, 将基于距离的尾流间隔标准逐步向基于时间的尾流间隔标准过渡。
2) 不仅仅研究与开发地面的尾流预测与探测工具与技术, 还要发展机载的相关尾流预测与探测工具, 最终实现空中间隔的自主保持。
基于预测信息的空域水印改进算法 篇8
关键词：水印,空域,相邻像素,阈值
0引言
数字水印分为频域水印[1]和空域水印[2]。频域方法能够有效抵抗有损压缩[3], 但在遇到剪切攻击时, 一般需要宿主图像的信息来提取水印。空域方法具有较大的嵌入容量, 但对于噪声和有损压缩攻击却很脆弱[2]。文献[4]提出了根据邻近像素 (3×3) 的预测信息来嵌入水印的方法, 能够有效抵抗JPEG压缩和剪切攻击, 但是降低了宿主图像的质量和水印的容量。
在文献[4]的基础上提出了一种基于预测信息的空域数字水印改进算法。通过设置参考像素点, 利用参考点的预测信息来嵌入水印;设定阈值控制水印的强度;同时设计重复嵌入水印的方案来增加鲁棒性。
1基于预测信息的空域水印改进算法
1.1基于预测信息的水印算法[4]
首先对图像按照固定大小分块, 以3×3像素块为例, 如图1所示。如果要在R0嵌入水印, 则首先通过一定的算法得到周围其他8个点对该点的一个预测信息NR0, 然后再利用它在该点嵌入水印, 这样每9个点只能隐藏1 bit水印信息。由于重叠使用相邻的像素点做预测, 所以会给宿主图像质量带来很大影响, 该算法嵌入水印的最大理论值为:
undefined。 (1)
式中, k为可嵌入水印的像素量;N为宿主图像分辨率;r为分块大小, 此处r=3。
1.2改进算法
针对文献[4]存在的水印容量低, 对宿主图像影响大等问题, 提出了设置参考点和阈值控制的方法。以3×3对图像进行分块, 使用的参考点不重叠。记fX为X点的灰度值。
1.2.1 参考点的设置
为了充分利用相邻像素点的预测信息, 提高水印容量, 设置了参考点。为了方便说明, 图1中参考点为R0, R1, R2, R3, R4, 参考点的预测信息可以用来对图1中1, 2, 3, 4位置的灰度值进行预测。
1.2.2 阈值的选择
在宿主图像中嵌入水印, 需要适当地改变宿主图像的灰度值, 这必然会在不同程度上对宿主图像的质量产生影响, 如何减少这种影响是图像水印的关键问题之一。在一幅静态图像中, 有很多邻近像素的灰度值是近似的, 在一定范围内修改邻近像素的灰度值将不会对宿主图像的质量产生太大影响。图1中各个位置与位置R0的灰度差分值D (R0) 由式 (2) 得到:
undefined。 (2)
设定合适的阈值T, 如果D (R0)
1.2.3 水印嵌入
在图1位置1, 2, 3, 4分别嵌入水印, 为了提高鲁棒性, 采用重复嵌入水印的方案。这包括两方面的含义:① 在图1的位置1, 3嵌入相同的水印, 位置2, 4嵌入相同的水印;② 在整个宿主图像中重复嵌入相同的水印。
记w (x, y) 为嵌入的水印, fw (x, y) 为嵌入水印后的灰度值, fp (x, y) 为通过参考点得到的点 (x, y) 的预测信息, α为水印嵌入强度。水印按式 (3) 进行嵌入:
fw (x, y) =fp (x, y) +αf (x, y) 。 (3)
① fp (x, y) 由相邻的参考点计算得到, 以图1中的位置1为例, 其他嵌入点类似, 按照式 (4) :
fp (1) =λ0f (R0) +λ1f (R1) +λ2f (R3) 。 (4)
式中, λi, i=1, 2, 3为加权常量, 且满足undefined。
② α的计算[5]
因为不同的像素块有不同的统计特性, 所以α的选取应该根据像素块的不同而变化。令
undefined, (5)
将式 (1) 和式 (3) 带入式 (5) 得:
undefined。 (6)
对式 (6) 两边同取平方得:
undefined。 (7)
令undefined, 则
α2+2 (t-1) α+ (t-1) 2-C2=0。 (8)
从而可得α的值为:
1.2.4 水印提取
采用标准相干系数法[6]来确定是否存在水印, 记fundefined (x, y) , fundefined (x, y) 为受到攻击后相对应的值, w′ (x, y) 为提取的水印。水印值由式 (10) 确定:
由于重复嵌入, 所以如果图1位置1的水印无法提取, 可以尝试提取位置2的水印。
2仿真结果
在matlab环境中进行仿真, 嵌入的水印图像为54×54的二值图像, 如图2 (a) 所示。将水印图像置乱后得到图2 (b) 。宿主图像为256×256的灰度图像 (图2 (c) ) 。阈值T=1, PSNR=31.22 dB时, 嵌入水印的图像为图2 (d) 。从图2 (d) 中, 基本看不出加入水印后对宿主图像的影响。
(1) 水印容量
通过实验, 计算不同的阈值T所对应的可嵌入水印的像素块个数, 当0.5
undefinedbits。
而改进算法由于有2个位置重复嵌入, 最小嵌入数为 2600×2=5200 bits。
(2) 剪切攻击
从大小为192×192的剪切图像图3 (a) 中提取水印, 得到水印图像图3 (b) 。对于剪切图像采取逐行逐列检测水印, 即先从图像的第1行第1列开始提取, 如果提取失败, 则舍弃第1行第1列, 再从第2行第2列开始重新检测, 最差的情况是需要舍弃前4行4列, 即重复检测4次。
(3) 白噪声攻击
用matlab中的椒盐白噪声 (噪声密度为0.05) 对水印图像进行攻击, 如图3 (c) , 提取的水印图像为图3 (d) 。从仿真结果可以看出, 它能有效地抵抗椒盐白噪声。
3结束语
利用邻近像素点的预测信息, 通过设置参考点, 提高了宿主图像水印容量, 并通过选择合适的阈值来控制嵌入水印的强度。通过仿真表明, 改进后的方法能够有效抵抗白噪声和剪切攻击, 减少了对宿主图像的影响, 且有较高的水印容量。
参考文献
[1] COX I, KILIAN J, LEIGHTO F T , et al.Secure Spread Spectrum Watermarking for Multimedia[J].IEEE Transaction on Image Processing, 1997, 6 (12) :1673-1687.
[2] VAN S RG, TIRKEL A Z, OSBORNE C F.A Digital Watermark[C]//International Conference on Image Processing.USA, 1994:86-90.
[3]FULIN S, GUOQIANG M, HONGTAO G.Robust Image Watermarking Research Based on DCT Transform[J].IEEE International Conferences on Info-tech and Info-net, 2001 (5) :83-88.
[4] TEFAS A, PITAS I.Multi-bit Image Watermarking Robust to Geometric Distortions[J].IEEE International Conference on Image Processing, 2000 (3) :710-713.
[5] PHIASAI T, KURNHOM P , CHARNNONGTHAI K.A Digital Image Watermarking Technique Using Prediction Method and Weber Ratio[J].International Symposium on Communications and Information Technologies, 2004 (1) :314-317.
空域管理 篇9
关键词：全空域,测控系统,射频采样,数字多波束形成
0 引言
随着航空航天事业的飞速发展,将逐步建成无人机网络、卫星导航系统和卫星星座网络,这给地面测控系统提出了更高的要求。全空域多目标测控技术是目前测控领域面临的一个重要课题,也是地面测控系统面临的新挑战。目前全空域相控阵测控系统的建设已提上日程,而波束形成技术作为全空域相控阵测控系统的关键技术,其形成方式及算法的设计尤为重要。相位控制可采用模拟方式( 在射频端采用微波移相器) 实现或采用数字波束形成( DBF) 方法实现。而采用数字波束形成方式,亦有一次变频和超外差方式之分。同其他波束形成方式相比,基于软件无线电的数字多波束形成技术在全空域多目标测控系统中具有独特的优势,值得深入研究。本文在分析全空域测控系统对波束形成设备需求的基础上,提出了基于射频采样的波束形成模块实现方案,并对共形球面阵的波束形成技术进行了分析及验证。和现有的波束形成方式相比,提出的实现方法简化了硬件设计,集成度高,幅相一致性好且多波束形成灵活。
1 全空域相控阵测控系统
全空域相控阵测控系统目前多采用球面共形阵进行分析[1],其优点是对于目标跟踪可平滑过渡,相位中心唯一,球面扫描增益一致; 但其缺点是阵面复杂,对于装配工艺、测试、维护及波束形成算法均提出了挑战。因此需要对球面阵波束形成方式及算法进行研究。以美国空军正在实施的网格球顶相控阵( GDPAA) 系统为例[2],该系统要求EIRP大于104 d Bm,而G / T值大于12 d B / K,能对中高轨及静止轨道卫星进行测控通信。其阵面采用多个五边形阵和六边形阵拼成一个整体上的球面,而每个多边形阵由若干子阵面组成,每个子阵面又由若干阵元所构成。最终用到的阵元数为60 300 个,其后的波束形成模块,包括信道设备、数据采集传输及波束形成算法极其复杂。
由上述分析可见,全空域相控阵测控系统如图1所示,采用球面共形布阵,阵元数极多,因此要求波束形成模块尽可能简单,以减少成本和空间,降低系统建设和维护的复杂度。
2 基于软件无线电的接收前端分析
由于受模数转换器件性能( 主要指采样位数、采样率及输入带宽等) 的限制,接收机体制主要有2 种[3]: 超外差和直接变频体制。其主要区别在于将信号下变频到基带的级数不同: 直接变频只用1 级,而超外差体制则采用2 级以上。下变频次数的增加虽然使接收机的复杂性也相应增加,而直接变频接收机也面临一些技术问题,所以现有的接收机大部分为超外差体制。但是随着器件的发展,使直接射频采样成为可能,即真正意义的软件无线电接收机具有了一定的可实现性。因此本文提出基于直接射频采样的接收机体制。由于超外差及直接变频体制原理在现有文献中已有详述,本文不再赘述。本节仅对直接射频采样体制的原理及其实现方式进行讨论分析。
直接射频体制接收机原理如图2 所示。天线接收信号经低噪声放大器( LNA) 提供合适的射频增益,其输出信号经过预选滤波器滤波后,输出需要频带的信号。滤波器的输出信号用频率为fs1的脉冲进行采样保持,然后通过连续时间插值滤波器进行二次抗混叠滤波,此时得到奈奎斯特带宽内信号,采用常规的AD芯片即可对该信号进行量化。这种直接射频采样的特点是模数转换分2 步进行[4]: ① 对射频信号进行带通滤波和无量化采样; ② 经过连续时间低通或带通滤波器滤波后,得到中频( 或零中频) 信号,然后用常规ADC进行量化。通过把采样和量化分开在不同的阶段实现,降低了对ADC的射频输入带宽、时钟抖动和采样率的要求。
这种体制的优点是: ① 消除了常规超外差接收机中因使用模拟混频器和本地振荡器而带来的增益起伏和噪声; ② 简化了硬件设计,使接收机可集成在单片微波集成电路上; ③ 消除了模拟失真和混频器非线性失真; ④ 可重配置,通过软件定义可灵活完成空时域滤波等功能,即真正意义的软件定义无线电功能。下面对该体制原理进行分析。
设采样脉冲信号为:
式中,; fs1为采样脉冲频率。式( 1) 的频域表示为:
式中,ωs1= 2πfs1。设场放输出信号为x( t) ,抗混叠滤波传递函数为h( t) ,采样后二次抗混叠滤波传递函数为f( t) ,则滤波后输出为:
其频域表示为:
将式( 2) 代入式( 4) ,得
式中,,Tk=P(kHωs1)/(2π),而XBL(ω)、XBR(ω)定义如下:
3 直接射频采样实现方案
由第2 节的分析可见,直接射频采样体制接收架构最简单,易于将相控阵接收组件集成化、小型化。因此下面讨论如何实现该种体制应用于数字波束形成的接收组件。
利用现有的芯片,可实现基于上述直接射频采样接收体制的数字波束形成接收组件。直接射频采样具体实现可分为T/H + AD结构和单射频AD芯片结构。以目前的芯片水平,采用T/H + AD结构可达Ku频段,如HMC5640 芯片,其射频输入带宽为18 GHz,最大采样率4 Gs/s,输入Vpp为1 V,其时钟抖动小于70 fs[5]。而单射频AD芯片可支持射频输入带宽至S频段。由于篇幅关系,此处仅对单芯片结构进行介绍。
单芯片采样原理仍如图2 所示,只是将采样保持与量化功能集成在一个单片微波集成电路上。如e2v公司的EV10AQ190 系列、TI的ADS54RF63 及ADC12D800RF等。以EV10AQ190 芯片为例,主要关注性能指标[6]如射频输入带宽( 3 d B) 为5 GHz、有效位数7. 7 位( 输入2. 3 GHz) 、时钟抖动120 fs等。由上述指标可见该芯片支持对统一S频段测控系统的直接射频采样。在射频直接输入时,其模数转换有效位数可达8 位左右。
4 球面共形阵数字波束形成
4. 1 架构设计
现有的测控系统,多采用射频移相器和数字波束形成相结合的方式[7]: 在射频端利用移相器实现子阵波束合成,然后采用超外差接收技术下变频到中频( 如在某测控频段系统中常采用2 级下变频到70 M中频) 。最后在中频进行AD采样并实现子阵间的数字波束形成。这种架构满足当前仅对某一部分空域进行单目标或少目标测控的需求: 由于覆盖空域小可采用平面相控阵,所需阵元少,布阵空间较充裕。因此可采用超外差接收体制的相控阵,该体制降低了AD采样的要求,但提高了信道的复杂度,而且采用射频移相精度受限。这降低了波束指向精度、导致旁瓣升高,并且不利于多目标多波束形成。
采用直接射频采样接收体制实现的数字波束形成架构如图3 所示。采用这种架构有如下优点:① 省去了下变频链路,简化了结构,可实现小型化;② 形成灵活的可扩展模块,可扩展为行波束形成、列波束形成、子阵波束形成及阵面波束形成等模块;③ 采用数字化,可灵活形成多波束; ④ 容易形成零陷,抗干扰性强。
4. 2 波束形成算法分析
阵元在球面上均匀分布,如图4 所示( 图中仅画出第n环)[8]。
其中第m个阵元坐标为( xmn,ymn,zmn) ,
式中,R为球体半径; Rn为第n环半径; N为n环上阵元个数,与期望的环上阵元间弧线长度dθdesired有关; floor( ) 为向下取整运算; 相邻环间纬线距离相等为dφ,因此ndφ为第n环到球顶的纬线长度;dθ= 2πRn/ N为环上阵元间实际弧线长度,与实际的阵元个数N有关,容易得到dθ≥ dθdesired。共形阵的合成方向图为n环上所有阵元共同作用得到:
式中,λ 为波长; wmn为加权系数; θ 为目标方位角;为俯仰角。共形阵相位补偿因子为:
值得说明的是,以上分析中的坐标( xmn,ymn,zmn) 既可表示阵元的坐标,也可表示第m个子阵模块的坐标。
5 测试结果分析
采用上述直接射频采样数字波束形成技术,实现了DBF处理模块样机。在数字波束形成中,主要关注通道的幅相一致性,因此对该处理模块在不同温度条件下的接收信噪比、幅相一致性进行了测试,测试结果如表1 所示( 其中幅度单位为d B,相位单位为度) 。由表1 可见,在高低温及常温下通道间的幅度差异<0. 5d B,相位差异< 4°,满足应用需求。
对DBF子阵合成的和差方向图测试结果如图5所示,其中图5( a) 为和波束方向图,而图5( b) 为差波束方向图。
由图5 可见,主旁瓣比约13 d B,差零深约33 d B,测试结果与理论相吻合。其原因是采用直接射频采样的数字波束形成技术,阵列幅相误差较小,而且阵列校正精度高。
6 结束语
全空域相控阵测控系统作为下一代地面测控系统的发展趋势,将会得到越来越多的关注。采用直接射频采样技术实现的测控系统数字波束形成处理模块,满足全空域共形阵对多波束形成的需求,实现了设备集成化、小型化。因此基于直接射频采样的数字波束形成技术在全空域测控领域中的应用将会得到越来越多的关注和应用。
参考文献
[1]HENDERSON M,DAVIS M B,HUISJEN M.GDPAA Advanced Technology Demonstration Overview and Results[C]∥Phased Array Systems and Technology(Array),IEEE International Symposium on,Waltham,MA,2010:140-143.
[2]AHN H,TOMASIC B,LIU S.Digital Beamforming in a Large Conformal Phased Array Antenna for Satellite Operations Support-architecture,Design,and Development[J].IEEE,2010:423-431.
[3]TUTTLEBEE W.Software Defined Radio Enabling Technologies[M].USA:John Wiley&Sons Inc,2003:26-28.
[4]PHILLIP E P.Detecting and Classifying Low Probability of Intercept Radar[M].USA:Artech House,2009:103-105.
[5]Hittite Microwave Corporation.Hittite’s 18 GHz Ultra Wideband Track-and-Hold Amplifier Enhances High Speed ADC performance[Online].Available:http:∥www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/track-n-hold_0411.pdf.
[6]E2V Corporation.EV10AQ190 QUAD 10-bit 1.25 Gsample/s ADC Data Sheet[Online].Available:http:∥www.e2v.com/resources/account/download-datasheet/1735.
[7]张广义.相控阵雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2009:108-113.
[8]吴海洲,王鹏毅,郭肃丽.全空域相控阵测控系统波束形成分析[J].无线电工程,2011,41(11):13-15.
基于空域平均的图像去噪方法 篇10
光学信息处理是指用光学方法实现对输入信息的各种变换和处理,它具有并行性和高速实时性等特点,在光学信号处理、光学模式识别、光通信、光计算等领域已经取得一定成果。但由于设备工艺、光路调节等方面的原因,系统采集到的图像存在噪声较大的问题,因此光学信息处理中的去噪方法成为众多学者研究的热点。
传统的去噪方法在去噪的同时损失了部分细节信息,使图像变模糊。而且在4f系统中,空间光调制器的像素结构又会引起频谱复制,导致CCD采集到的图像具有网格状干扰。这本来是一件令人头痛的事,但本文在综合考虑抑制噪声和保留细节信息的基础上,巧妙地利用这种多重频谱,提出一种基于空域平均的去噪方法。该方法将多重频谱产生的多幅图像累加平均,不仅消除了SLM导致的网格状的干扰,还有效地抑制了噪声,同时保留了图像的大部分细节信息。
1 4f光学系统
典型的信息光学处理系统——4f系统[1,2] 如图1所示。其中,S是激光点光源,发出的球面光经过准直透镜L1后平行入射到输入平面P1上,输入图像f(x,y)通过计算机加载到空间光调制器(SLM)上,经透镜L2实现傅立叶变换,在谱面P2上得到其频谱F(u,v),同时在谱面P2放置相应的滤波器,再经透镜L3做傅立叶反变换,在输出面P3用CCD采集经过滤波后的图像。
由于4f系统中存在透镜前后表面反射引起的振荡、透镜孔径效应、器件上粘的灰尘和污点引起的干涉、CCD表面保护玻璃形成的干涉条纹等诸多误差因素,经过4f光学系统后采集到的图像,一般都存在较大的噪声,从而影响了系统的成像质量。
2 去噪方法
在4f光学系统中,采集到的图像具有信号相关、噪声随机非相关的特性。采用SLM作为输入载体时,其像素结构又会引入频谱复制效应,即在谱面形成多个谱级。基于以上特性,本文提出了利用空域平均进行图像去噪的方法。
2.1 图像、噪声的特性分析和去噪原理
对于静止的输入图像,CCD在同一位置拍摄到的图像,其信号间具有空间相关性,而随机噪声互不相关,且服从泊松分布[3]。因此,不同图像间对应的像素点具有信号相关而噪声非相关的特性。根据这一特性,可以利用空域累加平均的方法进行图像去噪处理。
假设进行m幅图像累加,将对应像素点电压值按其功率关系相加,则噪声功率Pn为:
其中,Vni,Vnj分别为第i,j幅图像上对应像素的噪声电压幅值。由于在光学成像系统中,噪声一般都可看作是各态历经的平稳随机过程,其电压的均值为零,即E(Vni)=0,而且不同噪声间互不相关,因此:
式中,Vn为等效的噪声电压。于是噪声功率:
对于图像信号,当输入图像静止时,CCD在同一空间上采集到的图像信号可视为近似相等并记为Vf,所以累加处理后,对应像素的图像信号功率为:
其中Vfi,Vfj分别为各幅图像对应像素的电压幅值。
那么经过累加平均后,所得图像的功率信噪比SNR为:
其中,SNR0是没有经过累加平均的任意一幅图像的功率信噪比。
由此可见:经过累加平均后,图像的功率信噪比可提高m倍,有效地抑制了图像噪声。由电压幅值与功率间的关系可以得出,经过m幅图像累加平均后,图像的电压信噪比提高
2.2 在4f光学系统的应用
在图1所示的4f光学系统的输入面P1加载一幅图像,由于输入载体空间光调制器的像素结构,在频谱面P2上会出现一系列傅立叶频谱项[4]。综合考虑图像的近轴条件[5,6],这里只列出了靠近轴心处的五个谱级,如图2所示,并采用直径为9 mm的方孔滤波器依次选取某一个谱,滤波器在谱面的移动过程如图3所示。
在像面上用CCD采集各个频谱对应的图像fi,j(x,y)(i,j=-1,0,1),其中i,j指的是4f系统频谱面的谱项。在计算机中对采集到的图像做预处理后进行累加平均,得到:
这样便得到了4幅图像累加平均后的图像,从理论分析上还发现,当用于平均处理的噪声图像数目增加时,叠加平均后的图像更接近于原始图像[7]。
3 实验结果
实验平台见图4,其相关参数为:激光源的波长λ=632.8 nm,透镜焦距f=400 mm。采用Sony-LCX038空间光调制器, 分辨率: 1 024×768, 对角线尺寸为1.8 cm;输出面使用的采集设备为Canon EOS350D,其CCD的两相邻像素间隔为0.006 424 mm。
实验中分别选用616×616 Boat、Lena和Baboo作为样本图像,谱面上依次选取关于轴心对称的四个谱级并采集各谱级所成的像。对采集到的各幅图像进行解压、读取、分割、旋转等预处理,再对处理后的图像进行累加平均得到图像f4,处理前后的部分图像如图5所示。计算累加前、后的图像与标准输入图像之间的PSNR,实验结果如表1所示:
分析表1数据可得:(1)累加平均后的图像与单个谱级所成图像相比,信噪比有明显提高,而且从图5中可看出,背景上的衍射环和颗粒状的噪声都得到了有效抑制,图像的细节分量也得到了保留。(2)Baboo616经累加处理后,信噪比提升幅度较小,而且针对某一谱级,它所成图像的信噪比均明显低于对应的另外两幅图像。究其原因,Baboo的高频成分较多,而滤波器孔径有限造成部分高频成分损失,另外透镜的孔径效应对成像质量也有一定的影响。
这里需要指出的是,实验成功必须具备两个条件:首先,每次的拍摄必须保证是在同一条件下进行;其次,在进行图像的累加平均时必须保证各幅图像间精确对准,否则会引起图像的模糊。
4 结 论
本文利用空间光调制器像素结构引入的频谱复制效应,提出了基于空域平均的图像去噪方法,并通过实验验证了其有效性。实验结果表明,该方法能有效地减少图像噪声,达到改善系统成像质量的目的,且累加平均后的图像有效地保留了图像细节信息。本文创新之处在于很好地利用了频谱复制这一不利因素,化不利为有利,从而实现图像去噪,相对其他一些去噪方法,此法更加简单易行。
参考文献
[1]苏显渝,李继陶.信息光学[M].北京:科学出版社,1999:207-218.
[2]游明俊.傅立叶光学[M].北京:兵器工业出版社,2000:247-255.
[3]钱安平,王一年,王晓刚.积累型微光CCD摄像机[J].电子学报,1998,26(11):128-130.
[4]宋菲军,S.Jutamulia.近代光学信息处理[M].北京:北京大学出版社,1998:57.
[5]王仕.信息光学理论与应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2004:89-91.
[6]Feng Chuntian,Xu Xin,Xue Feng.Size limition on input im-age of 4f system in applications of optical image data compres-sion[J].Sensing,Computing and Automation.2006(5):2 208-2 211.
浅谈空域资源优化配置与调整 篇11
【关键词】空域资源；优化配置；调整
近些年以来，随着全球经济的共同发展，各国与各国之间联系的更加密切，推动了全球航空业的快速发展。近些年来，随着日益增长的空中交通资源需求与有限的空中资源产生了巨大的矛盾，在一些飞行密集的地区该矛盾显得更加明显。为了缓解该矛盾，也为了促进我国经济的发展。依据《民用机场布局规划》，并联系我国经济未来发展的总战略要求，从中国自身空中资源能力和特点出发，将低空资源、军民航协调、多机场空域资源统一调配等方面进行调整。
一、空中资源的矛盾
随着近些年来，空域矛盾的加剧，这个问题受到了经济学者们的广泛注意。作为经管空中交通的“空管学派”对此进行了深入的研究。空中资源的制约主要体现在繁荣区域中的狭窄地区内分散着较多的机场，且航班过度密集，在空中资源不变的情况下，过多的空中航班，就会给空中线路造成极大的负担易拥堵，给空中安全和地面管理人员带来极大的负载。面对空中资源带来巨大的价值和经济效益，如何利用稀少的空中资源提高使用率和容量成为了提升空中资源效率需要解决的首要问题。对此，相关学者提出了合理优化调配空中资源，实践证明，这也是解决空中资源问题的重要措施。利用限定的空中条件资源，充分合理的利用空中资源，均衡不同区域客户也是实现国民经济可持续发展的一个客观需要，空中资源的调配要以空中资源用户的需要为出发点，考虑到不同的空中運输类型，就我国目前的情况来看，根据空中运输类型可以将用户划分为军事、公共、通用航空运输三类。
二、空域资源优化配置与调整
1.解放低空资源
所谓的通用航空运输包含了工农林渔、建筑作业和气象探究、抢险救灾等其他有关社会和经济公共服务的空中飞行作业。相比有着相同土地面积的美国和加拿大这些发达国家相比较，我国的通用航空运输从全局来看还是存在较大差距。
为了保障通用航空运输稳定快速的增长，其关键就是保证基础设施、空中区域的实用性，并为空中运输资源提供良好的运作环境。而我国的低空资源与运作管理有着密不可分的联系。为了确保我国低空资源得到有效的利用，应该做到以下几点：
第一，保障通用航空的灵活性。在保证公共和军事运输的前提下，尽可能的避开航运高峰期，在主要机场为通用航空需求延长一定运输时间。
第二，保障通用航空的时效性。建立专低空飞行监管部门，提供完善的低空飞行信息服务，这可以有效提升通用航空的时效性。
第三，减轻管理人员工作强度。人为因素是引起航空安全的重要诱因，在经济水平的发展下，我国航空业发展迅速，管理人员的工作强度也越来越高，这必然在一定程度上影响了他们的工作效率。为了解决这一问题，可以提高低空管理新技术，建立定点式布防、无源探测、低空通信网和广播式自动监视等措施保证机场安全和通信覆盖能力。
2.做好军民航协调工作
虽然释放一定的低空资源可以在一定程度上优化空域资源，但是未能从根本将空中拥挤的问题解决。早前我国形成的航线网满足了军民航用户的需要，但是随着科技的发展，近几年来我国中国航空运输总量快速的增长，虽然在中途进行过一定的调配，但是调配的并不合理，也不够不彻底，造成了以空军独霸空中资源的现状，这显然是不符合航空事业可持续发展需求的。这就需要我们对空中区域资源进行合理的二次开发与利用，在开发和利用的过程中要全程遵循公正性原则，应用多样化的管理技术。
虽然我国正在积极的灵活的掌控和释放空域，但是军民航协调机制尚不完整，为了完善现有的机制，首先要先确保军民能协调合作，能够共享空域资料。其次，要建立一个全国范畴军民航共享的信息构架，使信息得到统一汇集、处理和监管。最后，依靠现有的三级协调机制，将疏松的管理状态转化为密切协作的状态，提升管理工作的针对性和有效性。
3.对机场布局进行优化配置
我国的机场系统主要以北京、上海和广州为中心。三大机场承担着全国70%飞行任务，有着多条跑道，工作任务也非常的繁重。三大机场在利用空域上面有三个特征，即飞行量密度大；机场的发展受空域、环境和资源等条件约束显著。这些条件严重的制约了机场对空域的利用率。为了更加合理的优化配置空中区域资源优化和配置，在机场的布局上我们应该考虑以下几点：
第一，清楚地确定各个机场之间的位置和任务，解析机场容量数据，合理的调整航线。
第二，将各个机场形成系统化，发挥多机场的群体优势，建设成具有全球竞争力的综合枢纽。保证各个机场能够统一协调的运作。
三、结束语
我们要坚持以本国的国情为基础，准确的了解我国空域存在的各种问题，将空域的宏观与微观良好的结合，只有采用以上这种综合性的措施，才能够促使我国空域能够得到更好的优化和调整。
参考文献：
[1]徐肖豪，王莉莉.关于改善我国当前国家空域资源使用政策的建议[J].南京航空航天大学学报（社会科学版）.2008（02）
现代空管空域规划中的主要技术 篇12
1 欧美空域发展战略计划
在2006年的时候, 欧洲首先启动了DMEAN计划, 也就是欧洲空域网动态管理计划, 以此来对空域设计进行优化, 采用一系列技术手段来增加空域容量, 比如对高空航路网络进行优化、利用使用空域等等, 这样欧洲地区日渐增长的飞行流量需求就可以得到一定程度的满足。
在2001年时候, 美国启动了NAR计划, 也就是空域重组计划, 它的基础是自由飞行和国家空域系统;这一份计划包括了两个方面的内容, 分别是机场高空空域规划和终端区规划。
2 空域规划关键技术
提取和分析空域运行特征:空域规划的基础就是提取和分析空域运行特征。指的是利用一系列的数理统计方法来将各种空域基础数据建成统一的模型, 来量化和预测空域运行特征, 从而对空域运行中存在的诸多问题进行分析和研究, 比如空域结构设计、流量分配等等。空域运行特征主要包括三个方面, 分别是结构技术性能、服务质量和航迹保持能力。美国FAA开发出来了空域性能数据分析和报告系统, 它有着十分完善的功能, 比如指导飞行程序设计、监控空域运行等等。
高空航路网设计与优化:设计高空航路网的目的是建立一个高空主干航路网, 以此来有效设计支线航路网和进出终端区过渡航路。分析现行航路网运行特征, 对航路网设计的具体目标进行确定。航路网中网络节点的不同, 接入的层次也是有差异的, 并且有着不同的连接要求。通常情况下, 可以将国家航路网络划分为三个层次, 分别是枢纽主干航路网、区域干线航路网和区域支线航路网, 这种划分的依据是节点重要度的不同。航路网络设计与优化的方法最早是由法国提出来的, 设计了全新的空域航路, 并且还设计了更加优质的航路主干网络, 可以有效覆盖到整个欧洲。
终端区飞行程序自动化设计:利用飞行程序自动化设计, 来设计终端区范围内各个阶段的空间飞行路线, 比如飞机进场、复飞、离场等等。通过分析各类飞行程序要素的特征, 进行各类飞行程序和计算图形因素映射关系的构建, 图形因素包括点、线、面等, 这样就可以模块化绘制飞行程序的各个要素, 并且合理配置各种参数。此外, 还需要建立各类设计模板受到障碍物的影响关系模型, 障碍物包括地形、建筑物等, 同时将终端区内机场周边的实际地理环境充分纳入考虑范围, 以此来对各类设计模板进行调整。意大利某公司开发出来飞行程序设计与空域管理软件系统, 这种系统有效融合了地理信息技术和计算机辅助设计技术, 可以有效设计各种飞行程序。
空域运行安全评估:目前, 数据链通信技术被广泛应用于现代空中交通管理中, ADS技术也开始推广, 垂直间隔标准技术的验证实施也得到了缩小, 并且逐步推进区域导航技术, 这样就促进了空中交通管理系统的发展。在2004年时候, 欧洲研究中心统计和调查了目前所有支持空域系统安全评估的技术, 筛选出了24项技术, 是最适合空域系统安全评估。美国也制定了相关的管理计划和系统安全手册, 以此来防范危险。
3 我国的研究与应用
通过相关的调查分析我们可以得知, 我国全国空域总资源中, 只有不到20%是民航可用空域资源, 但是随着时代的发展和进步, 我国飞行流量却越来越大, 空域结构存在着严重不合理的情况, 不利于航空运输业的发展。近些年来, 我国开始大力进行空管科研, 设立了空域规划技术方面的研究课题, 取得了一系列的成绩。
全国航路网规划与实施计划的制定:在制定全国航路网规划和实施计划的过程中, 主要有3个问题需要重点解决, 分别是分析已有航路网的运行、设计全国主干航路网以及分析规划航路网所需的导航性能等。在提取和分析空域运行特征的基础上, 对目前现行航路网流量分布情况进行分析, 对现行主干航路网运行特征参数进行科学合理的评价。将高空航路网全局设计和优化技术充分利用起来, 将全国主干航路网的主体结构有效提取出来, 对主干航路网的运行效能进行量化分析。
全国机场建设与飞行程序设计:在我国空域建设中, 十分重要的一项内容就是合理选择机场的地址, 以及设计和调整飞行程序。我国将飞行程序自动化设计技术充分利用了起来, 重新调整了一些机场的飞行程序, 并且绘制了各种常规程序, 并且合理评价了各类障碍物。在选择导航台地址时, 还分析了导航台的覆盖范围, 利用的是导航保障能力评估技术。
4 结论
随着时代的发展, 我国航空运输量将会越来越大, 那么空域规划技术的应用范围将会越来越广。不仅可以应用于空域规划和管理部门, 以此来实现我国空域规划和管理水平提高的目的, 还可以应用到空管基础设施规划与管理部门, 以此来指导相应的机场选址、飞行程序设计等方面。总之, 科学技术的不断革新, 现代空管空域规划技术将会越来越成熟, 将有着更加广阔的发展前景。
摘要：随着时代的发展, 空中交通事业发展迅速;要想促进航空运输业的可持续发展, 就需要合理规划和使用空间资源。在现代空中交通管理中, 非常重要的一项技术就是空域规划技术, 它对我国空域运行可以起到指导作用。本文简要分析了现代空管空域规划中的主要技术, 希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词：现代空管,空域规划,主要技术
参考文献
[1]曾云洁.浅析空管班组资源管理及搭配[J].人力资源管理, 2013, 2 (9) :76-79.
[2]伊群.美国国家空域系统规划、建设和发展情况简介[J].空中交通管理, 2000, 2 (4) :87-89.
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