聚焦智慧民航 | 实时感知运行态势让一切尽在掌握|通信|航空器|实时

【视频】智慧民航导刊（策划：王丽杰 制作：王艺超 剪辑：李佳为）

如今，生物识别、广播式自动相关监视、地空无线宽带通信系统等技术的迭代更新，正在帮助民航实现运行态势的实时感知。基于这些现代化数字通信技术和计算机技术实现对航班飞行计划、气象、机械设备和航班人员等各方面信息进行实时监测和追踪，运行态势实时感知在保障航空安全、提高服务品质、促进高效运行等方面正日益发挥重要作用。本期《云中焦点》特邀请专家就民航运行安全态势的实时感知进行探讨，共同擘画民航实现运行安全态势实时感知的蓝图。

中国民航大学空中交通管理学院院长、教授

赵嶷飞

中国民航科学技术研究院 中宇公司总经理

王冠宇

中国民航局第二研究所 民航电子信息公司 总工程师

张扬

7月，民航局发布《关于落实数字中国建设总体部署　加快推动智慧民航建设发展的指导意见》。其中，适度超前建设网络基础设施、整体提升应用基础设施能力等要求加快了数字感知、边缘计算和智能分析等新一代信息技术的落地，这些技术又有益于推动实现民航运行安全态势的实时感知。那么，目前对民航运行安全态势的实时感知实现情况如何？在哪些环节有待优化？

赵嶷飞：

在我看来，对民航运行安全态势的实时感知目前正处于高速发展时期，近年来单点感知方面取得了显著突破，距离系统性的全面实时感知尚有一定距离。

在机场陆侧方面，生物识别、CT型扫描、太赫兹等技术及候机楼视频监控系统的开发与应用极大地提升了候机楼运行安全态势的感知能力；在机场空侧方面，机场跑道异物（FOD）设备、围界告警、跑道侵入、探鸟雷达、视频监控、C波段相控阵天气雷达、AeroMacs等技术装备的使用，提升了机场运行的感知能力。在航空器空中运行阶段，广播式自动相关监视、ACARS窄带通信、广域航空安全监视、航线运行风险监视与告警、航班运行监控与告警、5G ATG、高通量卫星等技术系统的开发与应用，极大地提升了地面对航空器控制位置与状态的实时感知能力。

但是，运行态势实时感知尚未覆盖航空器飞行全过程，在机场陆侧感知方面，安检流程复杂，航企与机场存在数据壁垒，尚不能实现旅客状态无干扰感知。在机场空侧方面，航空器缺乏对周边活动目标物的感知能力，尚不能实现“机—车—场道”协同。在航空器空中运行方面，地面仅对航空器位置感知能力强，尚缺乏对航空器健康状态、航空器紧急状态等方面的感知。同时，航空器对周边大气环境、交通态势的感知能力不足，仅依靠机载气象雷达、TCAS等航空器自身感知能力，无法完全实现在飞行中遭遇危险天气及复杂交通态势的感知。

王冠宇：

对民航运行安全态势的实时感知是民航安全管理中的重要一环，通过多种技术手段实现对航班运行的实时感知能够有效提升民航运行安全水平和效益。目前民航基于运行数据，结合先进的监测、监控和预警技术，在一定程度上已经实现了对航空器进行实时监测和预警，实现了对民航运行安全态势的感知。飞行数据记录器（FDR）、飞机通信寻址与报告系统（ACARS）、广播式自动相关监视（ADS-B）、地空无线宽带通信系统（ATG）等技术可以实时收集、分析和传输各种安全数据，帮助民航运营管理人员及时发现和解决安全问题，提高运行安全性和效率。

民航领域当前的技术水平已经可以实现对航空器飞行状态的实时感知，但仍然需要不断的研究和创新来提高感知的准确性、实时性、全面性，以进一步提高民航运行安全水平。在我看来，目前，对运行安全态势的实时感知主要在通信链路和数据分析技术方面存在挑战。

数据是一切应用的基础，没有良好的数据支撑，再好的应用也是空中楼阁。实现对运行安全态势的实时感知需要获取大量数据，如飞机的位置、速度、操控、设备状态以及气象数据等，传统方式是使用飞机ACARS系统实现飞机实时信息传输的，其存在的主要问题是通信链路窄，信息传输量少、类型单一；ADS-B技术的应用解决了一部分航班监控数据获取问题，数据的实时性和连续性得到了很大提升；未来随着地空无线宽带通信系统、星基宽带等技术的推广和应用，安全态势实时感知的广度和深度将极大拓展，应用内容也将更加全面和丰富，将显著提高民航运行安全水平。

虽然现有技术已经在一定程度上实现了对航空器的实时监测和预警，但依然存在分析手段单一，运行安全态势探测功能少、预测能力弱等问题。为解决这些问题，除了需要大带宽的通信链路，更重要的是采取先进的数据分析技术手段，如大数据、大模型、人工智能等。这些能力的形成需要大量智力资源和计算资源投入，不仅需要政策和项目的支持推动相关工作，而且需要行业内外的高校、研究机构、企业都能够参与到这项工作中，携手推动行业发展。

张扬：

总体而言，当前支撑民航运行安全态势实时感知的信息化手段是比较全面的，在空间维度上基本能够覆盖空中和地面的每一个区域，在时间维度上能够覆盖运行保障大部分环节。在民航机场运行保障领域，我认为，运行安全全局态势的感知能力和复杂业务场景下运行安全态势的实时感知能力是当前较为显著的两个瓶颈。

民航具有运行链条长且作用范围广，运行链条上多个参与主体之间业务高度耦合且互为因果等典型特征。在全局态势实时感知方面，一方面，数据共享治理能力不足导致局部感知能力缺失或质量不高；另一方面，由于终端系统越来越多，而数据及业务相对独立和分散，形成了大量数据孤岛和业务孤岛。这些都在一定程度上制约了运行安全全局态势实时感知能力的形成。

在复杂业务场景态势实时感知方面，目前运行与安全相融相促不足，即无法根据实时运行态势有效推衍出运行安全态势。安全态势感知更多强调“捕捉”能力，但缺乏基于实际业务场景的“思考”能力。随着人工智能技术的深入发展，特别是生成式人工智能与运行的深度融合，上述问题将逐渐得到解决。

智慧民航建设是民航“十四五”发展的主线，以建成透彻感知、泛在互联、智能协同、开放共享的智慧民航体系为目标。随着智慧民航建设的推进，民航发展方式将实现深刻变革，安全基础将更加稳固，运行保障将更加高效，运输服务将更加便捷，治理体系将更加完善。在这一过程中，民航实现运行安全态势的实时感知将带来哪些改变？

赵嶷飞：

如果能够实现对运行安全态势的实时感知，则能极大地提升旅客乘机体验、增强机场主动安全防范能力、提高航空器自主运行能力、强化地面对航空器紧急状态的监控预警能力、夯实预防性安全监管发展基础，最终提升民航运行效率和运行安全。

对旅客而言，能够实时掌握航班动态、行李信息，出行将更加便捷、舒适。对机场而言，能够通过异常行为识别、大面积拥堵识别、无感安检等技术和手段提升安全管理水平，提高旅客服务质量；同时通过数字孪生机场、机坪资源集中调度平台等技术系统，减少滑行冲突，提高机场资源利用效率，保障航空器场面运行安全。对航空公司而言，能够实时掌握航空器飞行参数、机载设备系统参数、驾驶员操作等信息，可以进行飞行品质实时监控，辅助航空器进行空地协同故障诊断，从而减少设备故障报警对航空器运行的影响，保障飞行安全与正常。对航空器本身而言，能够在场面滑行时提升对周边活动和非活动目标的感知能力，提高对空中及目的地机场恶劣天气、前方交通态势的感知能力，从而保障飞行安全，并为航空器自主飞行奠定基础。对民航各段行政管理部门而言，不仅可获取航空器的位置信息，而且能够获取更详细的航空器飞行参数、驾驶参数等各类信息，实现航空器紧急状态早期识别，支撑预防性安全监管快速推进。

王冠宇：

实时感知运行安全态势，可以为民航领域在提升安全裕度、提高运行效率、降低运行成本、优化航班计划四个方面带来改变。

首先可以提升安全裕度。通过分析历史数据和实时数据，航空公司可以及时发现航空器存在的问题，加强维护保养，减少故障发生的可能，提高航空器的可靠性和安全性，预测未来可能出现的安全风险，及时采取措施避免事故发生，降低事故发生率，提高运行安全性。

其次可以提高运行效率。实时感知运行安全态势可以帮助航空公司和机场优化运行流程，提高运行效率，使其更加了解运行情况，及时采取措施解决问题，强化安全管理能力建设。

再次可以降低运营成本。实时感知运行安全态势可以优化运行流程，降低成本，提高效益。同时，可以为民航行业提供科学、有效的管理方法，提高行业标准和安全水平。

最后可以优化航班计划。实时感知运行安全态势可以更好地了解航班运行情况，并有针对性地对其进行优化和调整，减少不必要的延误和取消，提升航班准点率，从而提高航班运行效率。

此外，实现运行安全态势实时感知对增强应急响应能力、提升服务水平也有较大帮助。

张扬：

从某种程度上说，民航运行安全态势实时感知的关键在于全局态势、融合态势、未来态势感知能力的形成。如果能够实现上述“三个态势”的感知，那么将给机场的安全能力、运行效能和旅客服务质量带来积极且深远的影响。

例如，可在此基础上进一步建立机场不利条件下运行保障能力评估模型，包括特殊天气下容流平衡、大面积航班延误恢复效能评估、备降能力评估等，为预战术和战术阶段的智能决策提供支撑，提升机场运行保障效能。此外，可运用大数据、机器学习等技术，站在全局视角分析运行安全的堵点，制订更有针对性的解决方案，驱动机场在业务规范、资源配置、运行保障流程、管理模式等方面持续改进，实现数智化引领高质量发展。

运行安全态势感知能力的持续演化发展，还将给整个行业的产业化布局带来深远影响，推动建立跨行业联防联控、协同运行体制机制，有助于构建数字产业、高端制造业与民航业协同发展的格局。

随着5G、AI、云计算、物联网等新一代信息技术的开发和应用在民航领域不断深入，围绕民航核心业务衍生了大量新型应用场景，同时也带来了全新的风险和挑战。行业恢复态势越是不断向好，新技术越是层出不穷，就越要牢牢守住航空安全底线。在这一形势下，民航实现全面的运行安全态势实时感知还存在哪些差距？需要在哪些方面作准备？

赵嶷飞：

目前与实现系统性的运行安全态势实时感知尚有较大差距。从基础设施而言，机场陆侧方面，虽然已安装大量视频监控等感知设备，但其智能开发程度不高，基于AI视频分析、情感计算、异常行为识别等新技术应用较少，机场与航空公司数据共享不足；机场空侧方面，机场物联网尚处于建设阶段，无动力设备定位感知能力不足，各类系统尚处于隔离运行状态；航空器方面，机载感知预警设备、高通量卫星和5G ATG等空地宽带通信设备、ADSB IN设备等尚处于开发和示范应用阶段，航空器对大气环境和周边交通态势感知能力不足；地面对空中航空器感知方面，仅有窄带通信系统，缺少地面宽带通信和数据分析平台。

从人员素质来说，实现运行安全态势的实时感知需要新一代信息技术在民航领域深度融合，将给原有运行保障、运行安全监管等带来前所未有的冲击与挑战，这是一项非常庞大、复杂的系统工程。实时感知体系建设将推动产业变革，涌现一批新业态、新岗位，淘汰大批旧业态、旧岗位，进而引起人才需求变动。民航运行要素网联化、物联化、智慧化趋势明显，对飞行器适航、人工智能、数据科学与大数据、物联网工程等需求增加，对复合型人才和创新型人才需求迫切。

从标准规则来说，数据标准、适航标准、技术标准是目前迫切需要建立的。针对数据标准，采集、交互、治理、共享、安全等多方面均须出台相应标准；针对适航标准，航空器机载设备适航取证、航空器加改装等方面仍需要多方努力；针对技术标准，目前新技术涌现速度很快，然而相关标准出台的滞后性为新技术推广带来了不小阻力。

王冠宇：

民航是一个复杂、敏感的行业，确保飞行安全至关重要。为实现全面的运行安全态势实时感知，要从多个方面进行准备。

基础设施是实现民航运行安全态势实时感知的基础。对航空公司和机场而言，需要在基础设施方面投入一定资金和人力资源，确保其能够满足运行安全态势实时感知的要求。例如，航空器需要进行地空无线宽带通信系统（ATG）或者星基宽带改装，航空公司和机场需要安装先进的监控系统、通信系统以及相关软硬件设备。此外，还需要建立完善的数据中心和数据存储系统，以便收集、存储和分析来自航空器、机场和航空公司等包括飞行数据、天气数据、交通数据在内的各方面运行数据，以确保其准确性和实时性。

人员素质是实现运行安全态势实时感知的关键因素之一。航空公司和机场员工需要掌握先进的技术和知识，能够熟练使用各种设备和系统，并且能够快速有效地应对各种紧急情况。通过定期开展培训和演练，可以使员工正确理解和遵守各种安全规定，包括飞行安全规定、机场安全规定、通信规定等，增强安全意识和应对能力，从而更好地实现运行安全态势实时感知。

标准规则是实现运行安全态势实时感知的重要保障。民航领域需要制定完善的标准规则，包括安全操作规程、通信规程、天气管理规程等，以确保运行安全和规范操作。在制定标准规则时，需要考虑各种不同的情况和风险，包括飞行安全、机场安全、天气安全等，并根据最新技术和研究成果不断更新完善，以确保其与实际情况相符。此外，还需要加强标准规则的执行和监督，以确保其有效实施。这就需要建立完善的监督机制和评估体系，对各项标准规则进行定期检查和评估，及时发现和解决问题。

因此，民航领域要实现全面的运行安全态势实时感知，需要从基础设施、人员素质、标准规则和信息化建设等多方面进行相应准备，建立完善的信息系统，收集多维度数据，提高数据分析能力，建立联动协同机制，实施风险评估和预警，同时加强人员培训。只有全面强化各方面的准备工作，才能更好地保障航空运输安全和稳定。

张扬：

民航运行与安全能力建设永远在路上，但亟须推进以下几方面工作。

其一是“补短板”，进一步加强物联网、大数据等技术应用，持续强化数据采集、共享和治理能力，构建数据资产化管理能力体系，这是运行安全态势实时感知的基础。

其二是“促融合”，运用中台架构思想和技术体系，充分沉淀业务资产和数据资产，破除传统烟囱式系统建设带来的系统墙和数据墙，加强“大运控”与“大安全”融合，建立集全态感知、全域融通、全局统筹、全面运营能力于一体的多主体协同运行体制机制。

第三是“强智能”，加强深度学习、机器学习等人工智能技术在实际业务中的应用，推动安全态势由实时感知能力向预测推衍能力、主动防范能力和智慧决策能力进阶。（中国民航报 记者张人尹）

（本文刊载于中国民航报2023年8月16日5版）

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编辑|孙文瑾

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