空中交通管理系统与技术国家重点实验室
2017年开放基金课题指南
空中交通管理系统与技术国家重点实验室 中国电子科技集团公司第二十八研究所
二〇一七年四月
一、 概述
空中交通管理（以下简称“空管”）由空中交通服务、空中交通流量管理、空域管理组成，其中空中交通服务包括空中交通管制服务、飞行情报服务、航行情报服务、气象服务、告警服务等，空管是保证飞行安全、正点、高效，维护飞行秩序的重要手段。
空中交通管理系统与技术国家重点实验室（以下简称“实验室”）是国家科技部依托中国电子科技集团公司第二十八研究所建设，重点开展空中交通管理应用基础理论和共性技术研究、新技术应用与演示验证、产品与技术研发的综合性实验室，下设空管系统顶层规划和体系结构理论与方法、空中交通态势生成服务理论与技术、空管智能化辅助决策理论与技术、空管系统仿真评估理论与技术四个研究方向。实验室面向国家空管产业发展需求和趋势，通过建立基础理论与新技术研究、试验、评估环境以及成果转化机制，加快科研成果向现实生产力转化，搭建产业与科研之间的“桥梁”，提升我国空管系统自主创新能力，为我国空管系统建设提供先进的理论和具有自主知识产权的核心技术。
2017年，实验室结合自身定位和研究方向,围绕近期和中期建设目标，瞄准国际空管技术研究前沿和我国空管技术应用需求，将开展一系列关键技术及专项研究攻关。为支撑2017年度工作内容，提升自主创新能力，聚集和培养领域高层次人才，促进学科交叉和高水平学术交流，实验室聚焦星基导航应用、基于轨迹运行、协同流量管理和网络安全等方向发布开放基金课题，以期通过课题开放与合作研
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究，开展新思想、新技术、新方法的探索性、创造性研究与应用，为我国当前和未来新一代空管系统的发展和建设提供可控实用的顶层设计技术与关键性基础技术支撑。
二、 国内外研究情况
2003年，国际民航组织第11次航行大会提出并正式通过了全球空管一体化运行概念，其中包含空域组织与管理、需求与容量平衡、机场运行、交通同步、冲突管理、空域用户运行和空管服务七个组成部分，核心理念是一体化、互操作、无缝、全系统信息管理和协同决策，旨在指导CNS/ATM技术的实施，满足高度发达国家和地区的航空发展需求。2012年，国际民航组织第12次航行大会在《全球空中航行计划》第四版（Doc 9750）中提出了“航空系统组块升级”方案（ASBU），作为全球航空政策原则的总体框架。ASBU包括机场运行、全球可互用的系统和数据、最佳容量和灵活飞行、高效的飞行路径四个绩效域,其目的是在改进安全或至少在保持安全的同时，提高全球航空系统的能力及效率，帮助实现全球范围的协调一致和可互用性。
为接轨国际空管发展趋势，适应我国航空业的发展需要，我国也相应提出了新一代空中交通管理运行概念，强调“以飞行运行为中心，以协同决策为手段，以新技术为支撑”，建立空天地一体化的空管运行模式和技术支持体系，全面提升空中交通服务水平。2016年发布的中国民航空管现代化战略（CAAMS）围绕空域组织与管理、协同流量管理、繁忙机场运行、基于航迹的运行、多模式间隔管理、军民航
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联合运行和基于性能的服务等运行概念，也规划制定了相应的战略目标与能力需求。
在星基导航应用方面，由地基导航逐渐向星基导航过渡。国际上已经针对CAT I的精密进近着陆完成了相关标准和规范的制定，个别公司已经完成了设备研制、设计取证和I类精密进近的适航认证工作。美国联邦航空委员会（FAA）已在纽约和休斯顿开展了CAT I的设施建设和运行认证，CAT III系统的地面和机载系统开发也都已经进入原型样机阶段。国内的CAT I系统尚在取证过程中，也同步开展了基于北斗的军民航精密进近应用和II、III类系统演进的研究工作。同时，随着伪卫星软硬件技术的不断发展和用户接收机水平的提高，很多研究都表明伪卫星增强GPS技术能够有效地改善GPS卫星定位图形结构，并提高系统的可用性、可靠性和精确性。因此，研究提升I类向II、III类所需的关键技术，将为我国卫星地基增强系统的发展提供有力的技术支撑。
在基于轨迹运行方面，作为下一代空管系统的核心概念与技术，基于轨迹运行已经引起了各国研究机构、设备厂商的高度重视，相关精准引导机载飞行管理系统、地空数据链通信系统和地面支持辅助工具的研究，也成为各个国家的一项前瞻性、战略性工作，美国开发并应用了飞行冲突与解脱系统、自主间隔管理系统等，欧洲率先开展了I4D飞行试验，实现飞机到达指定下降点的时间精度控制在10秒以内。我国目前尚处在基于位臵运行向基于轨迹运行转变阶段，要想实现航空强国战略，必须积极开展这方面新技术的研究。
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在协同流量管理方面，提出基于CDM的合作理念，通过各利益相关方的系统整合、信息共享与协同决策，提高航班轨迹的可预测性，解决容流失衡问题。终端区作为典型容量瓶颈区域，高效的进离场管理有助于充分利用终端区容量资源，欧美新一代空管系统旨在通过采用基于时间的进离场一体化管理模式、动态尾流评估技术等，改进对跑道容量的限制，提高航班正点率以及航空公司运行效益；目前国内进离场管理系统国产化步伐缓慢，相关研究成果实用性欠缺，需紧跟国际发展动态，结合国内行业应用需求，研究具备实用价值的进离场管理技术，为航空运行管理提供科学支撑。
在空管网络安全方面，随着下一代空管系统向分布式、开放式、网络化方向的发展，其面临的网络安全问题日趋严峻。欧美等航空强国在研制下一代空管系统时都将网络安全放在非常重要的位臵，其发展方向已由单点防御体系向网络化安全防御转变。目前我国空管系统仍然以攻击检测、防火墙、防病毒系统等孤立的单点防御为主，相互间缺乏有效协作，无法体现空管系统全局的安全态势。在网络中心化的环境下，只有掌握网络安全监测“大数据”，并从不同维度全面分析网络安全事件，生成综合安全态势，才能形成真正的网络安全防御能力。
由此可见，随着国际国内空中交通需求和技术的发展，空中交通管理的理念正在发生重大变革。聚焦到实验室开放基金课题所涉及的具体应用方向上，国内外相关研究提出了一系列新概念新理论、技术发展设想和应用需求，既取得了很多研究成果，也面临着一些问题和
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