浅谈人工智能在智慧空管中的应用和发展

摘 要：智慧空管是智慧民航的一个分支，旨在利用人工智能等技术来感知和分析数据，实现智慧运行、智慧服务、智慧台站和智慧管理等智慧应用体系。本文通过梳理智慧空管和人工智能的融合发展过程和行业中的实际应用，总结人工智能运用于智慧空管的发展优势和未来发展趋势，使用人工智能实现空管领域中的技术落地和确定研发方向提供参考。

关键词：人工智能、智慧空管、创新驱动

0 引言

2012年，党的十八大指出要实施创新驱动发展战略，把科技创新摆在核心位置。2017年，政府工作报告首次将人工智能纳入其中，明确提出要加快培育壮大包括研发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的人工智能（Artificial Intelligence，AI）[1]在内的新兴产业，同年，民航局提出建设智慧民航的任务。2018年，民航局首次提出四强空管，志在全面提升“强安全，强效率，强智慧，强协同”的建设力度，努力实现空管高质量发展。同年，《新时代民航强国建设行动纲要》中提出“着力推动民航与互联网、人工智能和大数据等新技术的深度融合”[2]。近年来，深度学习、机器学习等人工智能技术已深入空管一线，如中南空管局自主研发的基于S模式的管制指令中期冲突预警助手，能提前4-8分钟告知管制员潜在冲突，为管制员争取了更多的安全预警时间。同时，作为新一轮人工智能技术创新代表的ChatGPT已引燃科技爆点，随着人工智能这一新兴技术持续与空管行业深度融合，数字化、网络化和智慧化也将成为空管未来发展的新基点，为空管安全和效率持续提升注入强大动力，具有良好的发展前景[3]。

1 人工智能在空管中应用发展

2016年，川大智胜软件股份有限公司成立团队开发自动空管系统和“管制教员机器人”，开始尝试运用人工智能解决空管实际问题。2017年，作为世界航空领域巨头的法国THALES公司，敏锐意识到人工智能这一新技术的重要性，宣布已将人工智能列入了五大关键问题，并宣称要重点帮助空管解决空中拥堵等问题。2017年，加拿大Searidge Technologies公司推出运用人工智能搭建框架，用创新技术为空中交通管制和机场效率提供解决方案。2020年，川大智胜软件股份有限公司开发的基于人工智能语音识别技术的空管安全防护系统在西南空管局投入使用，系统对管制员语音的识别率达到95%以上，能够有效缓解陆空通话中“错、忘、漏”等安全隐患。2021年，南京莱斯信息技术有限公司制作模拟机智能评估系统，针对管制员培训过程中发话、处理等各类数据进行挖掘，以量化的考核指标为依据进行分析后，给出“客观化、标准化、智能化”考核。2023年，民航空管技术装备发展有限公司为新疆机场进行远程塔台升级改造，通过更新算法模型和优化操作逻辑，提升了航空器识别、追踪能力，在减轻管制员负荷的同时提高了人机交互效率和对潜在风险的预警能力。智慧空管利用人工智能技术开展科技创新和应用成果转化，在保障绝对安全的同时实现安全高效协同、提质增效，将助力空管驶上高质量发展之路。

2 人工智能运用于智慧空管的优势

人工智能作为智慧空管的实施重要途径，将有效利用自身处理实时性好和识别优良的特性，及时打通现有空中航行服务中中期冲突发现不及时等堵点，提升空管整体安全水平，助力空管走上高质量发展的康庄大道。

（1）处理大数据时实时性好。空管数据库中的数据来源于实际运行过程中产生的信息，具有数据量大、类型繁多、真实性好、实时获取数据丰富等特点。人工智能通过在这些空管数据库中高速学习，可训练出优质模型，用来寻找各典型数据间的规律和查找航迹异常等潜在安全隐患，具有精度高，在现场部署后处理速度快，实时性好等特点，满足空管实际工作的需要。

（2）提升空管整体安全水平。通过利用人工智能在识别精准性、情形预见性与管制员的协同性等方面的优势，能够实时监控管制员、技术支持人员和设备状态，识别人员违规行为、对潜在冲突和设备故障及时发出声光告警，显著增强空管人员对安全运行态势的预判能力，整体提升安全监测、智能控制与管理和提高应急处置能力。

（3）实现空管高质量发展的必经之路。要实现空管高质量发展，抓住科技创新，实现产业革命的智慧空管势在必行。智慧空管在具体实践中，要善用人工智能这一科技爆点，提升自主创新能力，站稳科技前沿阵地，用更安全、更高效、更智能的方式，助力空管高质量发展之路走得稳、更走得好。

3 未来发展趋势

随着人工智能和空管领域持续深度融合，空管指挥、设备管理已从自动化、数字化向智能化、智慧化的趋势快速发展。按照行业需求和人工智能技术的整体发展态势，本文预测未来智慧空管将在以下方面重点耕耘：

（1）基于航迹的运行（Trajectory Based Operation，TBO）是未来民航运行的核心理念，空管以飞行器在水平、垂直以及时间这四维的航迹信息为媒介，通过管理实时流量实现对交通态势的控制，达到空管系统的精细化协同决策。目前加快推进的“10+3”空中大通道建设，扩宽空中交通大动脉这一硬实力的同时，使用人工智能等技术提升TBO这一软实力，共同推进空管现代化的到来。

（2）助力远程塔台的设计和实施。管制员远程可以通过机器视觉、集成显示等技术手段完成雨、雪等低能见度天气环境下的机场场面态势监视，并通过配套管制系统建立情景意识和做到实时指挥。在保证绝对安全的前提下，远程塔台打破地域限制，能够实现管制员的集中管理和指挥，提高了管制远程指挥的效率，降低管制员的负荷，有效降低运营成本。

（3）实现集成塔台技术创新。随着管制服务的不断提升和发展，依据管制实际需求实时上线运用多套配套空管系统。但因中标、不同公司的技术支持程度，采购的配套空管系统种类繁多、厂家不同和操作方法不一，降低了实际管制指挥的效率。集成塔台通过人工智能技术与现有多厂家、多种类的配套空管系统的深入融合和优化，在简化人机交互界面的同时，提供一致的操作方法，提供语音提醒等智能辅助功能，降低管制员实际操作中的“错、忘、漏”的安全风险，进一步提升管制指挥效率。

（4）用规章手册约束人工智能运用。随着人工智能在空管行业中持续发展，践行用技术创新提升行业安全至上的初衷，避免技术漏洞带来的更大安全隐患，行业专家和技术骨干需要对现行人工智能技术应用，制定实际可行的行业标准和有操作性的各类操作、维护手册，用合法、合规的方式将新技术应用约束在安全范围内。

（5）提升智慧空管的高效性和智慧性。当前空中交通指挥工作对管制员依赖程度较大，虽有流量管理、中期冲突解脱等技术手段辅助决策，但无法从根源上消除因人的精神疲惫、年龄增长带来的指挥效率和准确性下降的“错、忘、漏”问题。随着深度学习、强化学习等人工智能技术的持续优化，以人工智能技术为主、管制员负责监控的智慧化管制服务将适用于航班量持续增长和不断开辟、拓宽新航路的现状。

4 结束语

随着人工智能在空管领域中持续使用和升级，为空管行业实现科技创新、更加高效灵活提供重要途径。我们要紧握“守住安全底线，突出智慧主线”的基准，紧跟发展趋势，加速“智慧空管”成果转化，推动安全生产见实效更长效，推进实现空管高质量发展的进程。

参考文献：

[1] 杨红雨， 杨波， 武喜萍，等. 智能化空管技术研究与展望[J]. 四川大学学报（工程科学版）， 2018， 050（004）： 12-21.

[2] 中国民航局. 新时代民航强国建设行动纲要[M].中国民航网， 2018.

[3] 冯正霖．推动民航高质量发展 开启新时代民航强国建设新征程[J]．民航管理， 2018（1）： 6-15．