全球民航和空管系统都在经历新一轮技术变革。当前，以新一代信息技术融合应用为主要特征的智慧民航正全方位重塑民航业的形态、模式和格局，空管现代化（新一代航空运输系统）正是其中的重要内容之一。空域管理是航空业发展的重要基础，出于不断增长的航空需求和运行多样性的需要，空管运行概念和规则标准正在重塑。
空管现代化的由来
21世纪初，民航空管依赖地基导航、有声无线电和人工管理。这一系统以地面为中心，相关设施布局投资大、性能不佳、运行维护成本高、自动化程度低，传统的地基导航方式对地面导航台过度依赖。随着民航规模日益扩大，空管系统长期面临大容量、高密度、全天候运行压力，成为制约民航进一步发展的瓶颈。
为更好满足市场发展需求和应对环境约束挑战，多个国际组织与相关国家制定了航空运输系统规划，旨在构建更为安全、更有效率、更加灵活、更可持续的新一代航空运输系统。随着世界各国的实践不断深入，新一代航空运输系统的概念更加完善、系统化和本地化。
2005年，美国联邦航空局（FAA）开始规划构建下一代航空运输系统（NextGen），为航空业变革作准备，并将建立一个灵活高效的空管系统作为重要目标之一。同期，为满足持续增长的航班需求，欧洲制定了空中交通管理总体规划，提出欧洲单一天空空中交通管理项目（SESAR），以实现欧洲空管系统现代化。SESAR的演进路径与NextGen高度趋同，二者共同作为主要力量，孵化形成了全球普遍认可的新一代航空运输系统概念。国际民航组织（ICAO）在国际共识的前提下组织制订了全球空中航行计划（GANP），此后发布并持续更新航空系统组块升级计划（ASBU），ASBU成为各国空管现代化战略的重要参考依据。
新一代航空运输系统是啥样
新一代航空运输系统不是全新的独立系统，而是在现有基础上采用新标准、新技术、新装备和新程序集成相关航空业务子系统，通过新的运行方式、业务方式和管理模式过渡发展成为下一代航空运输体系。与传统的空管系统相比，新一代航空运输系统的重要特征是，基于卫星导航、数据链通信、自动相关监视、协同决策、全系统信息管理等新技术，形成空天地一体的网络化的空管系统。
新一代航空运输系统意味着空中交通管制从地面系统向以卫星为基础的空中交通管理系统转变。其技术变革主要体现在以下五个方面，分别是数据通信、卫星导航、多源监视、全系统信息管理和协同决策。
第一，新一代空管系统的通信以地空数据链为基础，主要包括以甚高频数据链、高频数据链、通信卫星数据链和机场移动航空通信系统为代表的数据通信技术。在传统的通信过程中，飞行员与空管人员主要通过无线电进行语音交流，发出指令和确认指令的过程不仅耗时，还可能出现信息传递错误。新的数据通信技术允许空管人员与飞行员相互传递数字信息，指令传递与确认快速准确。
第二，卫星导航的成熟和应用，是基于性能的导航（PBN）实现的先决条件。在航空飞行中，传统导航是利用地面导航台信号，通过向台或背台飞行实现对航空器的引导，因而航路划设和终端区飞行程序受地面导航台布局及设备种类的制约。从单纯依靠地面导航台演变为依靠自身设备、空间设备或多重设备结合，不仅导航精度得到提高，飞行路线也更加灵活多变，空域使用效率得到极大提高，更加先进、可靠的进近方式也成为可能。
第三，以自动相关监视为核心的多元监视，推动新的监视技术与传统的监视技术融合应用。其中，新的监视技术主要指广播式自动相关监视（ADS-B）。飞机将自身空间位置和飞行轨迹通过数据链发送到空间和地面，周边飞机和地面管制员可以看到其实时位置及飞行轨迹，这项技术是“基于航迹的运行”（TBO）理念的重要基础之一。
第四，全系统信息管理（SWIM）理念是实现空管系统数字化、一体化的基础，其核心理念是在航空系统各参与方的信息系统之上建立信息共享平台。SWIM将各类航空信息进行整合，发挥信息在决策支持中的作用，网络平台透明、开放、共享，实现各类数据联通。
第五，协同决策理念。基于数据和信息共享，新一代空管系统的智能化、精细化、网络化协同决策成为可能。通过一体化协同决策，可准确掌握各相关方运行状态、资源配置情况和面临的问题，及时制定方案措施，以充分利用空域资源，保障运行安全，减少航班延误。
TBO是下一代航行系统核心运行理念
基于性能的导航（PBN）是新一代航空运输系统建设之初最核心的变化，空管系统不再强调以地面设备为核心，而是以综合航行性能为核心。它将航空器的机载设备能力与卫星导航及其他先进技术结合起来，涵盖从航路、终端区到进近着陆的所有飞行阶段，建立了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空管模式。
PBN是飞行运行方式的重大变革，能够有效促进民航持续安全，增加空域容量，减少地面导航设施投入，提升节能减排效果。PBN的具体优势还包括：精确引导航空器，提高飞行运行安全性；实施垂直引导，执行连续稳定的下降程序，减少可控飞行撞地（CFIT）风险；提升全天候运行水平，提高航班正常性，保障地形复杂机场运行安全；设计灵活和优化的飞行航径，增加飞机业载，减少飞行时间，节省燃油等。随着新一代空管系统的建设，目前PBN已经在全球得到了不同程度的推广和应用。
面向未来，新一代航空运输系统的终极目标是基于航迹的运行（TBO），这将完全有别于传统的基于空域扇区的运行。TBO是目前国际民航界公认的下一代航行系统核心运行理念，是应对航空运输量持续快速增长的革命性解决方案，可在整个运营过程中对航班进行总体规划、管理和优化。TBO依赖空中与地面系统之间的信息交换、设计飞机飞行路线的能力以及基于时间的管理，其核心在于时间精确可控，基于经度、纬度、高度和时间四个维度的精确数据，在空管、航空公司、机场、航空器等相关方之间实时共享和动态维护航迹信息，进而实现多方协同决策。
与传统的基于空域扇区的运行相比，TBO的主要优势在于：航空公司与空管部门可以共享和协商航迹，航空器可根据实际情况自主选取最优化航迹，航空器之间能实现航迹共享，可根据航空器性能执行不同的间隔标准，在条件允许时由航空器自主保持间隔，对空指挥利用数据链修改并上传航迹指令，可以精准掌握航空器飞行意图且有助于流量预测。
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