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air_traffic_management_空中交通管理

空中交通管理

创建日期 星期四 03 一月 2019

AT31 空中交通管理

ATM空中交通管制复习总结-李璐君


首先列写一定会考的问题。 (30道选择题)选择题一定会考的问题:雷达间隔,尾流间隔,垂直间隔,中低空等待时间等数据,告警的几个阶段。 (8道简答题)简答题一定会考的问题。 1.空域的管理职能。(背诵) 2.四维轨迹的优势。 3.如何降低尾流间隔标准。 4.影响机场容量的因素。 5.空域为什么要扇区化? 6.为什么划分空域等级? 7.航路规划的战术、战略以及预战术层面的解决方法。 8.机场容量的评估方法。(影响容量的因素) 9.影响垂直间隔的因素。 10.进一步缩小垂直间隔应考虑哪些因素。 11.空中交通管制许可的内容有哪些? 12.如何确定等待航线(最低安全高度)。 13.SESAR概念(未来发展规划) 接下来针对老师在课上所画的知识点进行总结(考试用英文答题,因此以中英文形式进行总结,尽量简洁明了)。

RNP:所需导航性能
PBN:基于性能的导航
RNAV:区域导航

### 第一章绪论(ATM)

[1]Air Traffic(空中交通)特点:没有固定的实际路径,三维(3 dimensional),运行更快,不能停止,存在速度范围限制(speed range),通道化(channelized),分配各个飞行高度层(Flight levels),需要ATC来保持间隔(larger separation),需要进行流量管理(ATCFM:Air traffic control flow management) [2]GAT(General Air Traffic): all flights conducted in accordance with the rules and procedures of ICAO and/or the national civil aviation regulations and legislation.(所有飞行均按照国际民航组织的规则和程序和/或国家民航法规和立法进行)例如:军用飞行。(Military flight) OAT(Operational Air Traffic):encompasses all flights which do not comply with the provisions stated for GAT and for which rules and procedures have been specified by appropriate national authorities.(试飞) [3]ATM概念:通过各方合作(in collaboration with all parties),对空中交通(air traffic)和空域(airspace)进行管理。 ATM由空中(air part)和地面部分(ground part)组成。 The ATM system is a system that provides air traffic management through the collaborative integration of humans, information, technology, facilities and services, supported by air, ground and/or space-based communications, navigation and surveillance.(需要背下来) [4]ATM的目的:使航空公司(aircraft operators)能在不影响安全的情况下,以最少的限制,达到预定的出发和抵达时间(planned times of departure and arrival),并遵守他们所喜爱的飞行路线(flight profiles)。(经济角度考虑) [5]ATM的组成:空域管理(Airspace management),容量和流量管理(Air Traffic Capacity & Flow Management),空中交通服务(Air Traffic Services) [6]ATM信息管理(图片背诵,简要介绍):Airline Operation Center(航空公司运营中心),天气信息(Weather Service),军方信息(Military)将信息传输给信息管理平台(Information Management),然后平台会将处理后的信息传输给空域管理(Airspace Management),流量管理(Flow Management),交通管理(Traffic Management),间隔管理(Seperation Management),最后通过航空器监视系统(Surveillance)将飞机信息共享到前面所有的平台。

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[7]广域信息管理SWIM(System-Wide Information Management)(可能会考概念): SWIM网络将是一个基于IP的数据传输网络(data transport network),使用经过验证的信息通信技术(proven information communication technology)。它将以连接所有ATM合作伙伴的地面/地面通信网络取代目前的点对点数据系统(point to point data systems);ANSP(空中导航服务商)、机场和空域用户,包括军方。飞机将成为网络中的旅行节点(travelling nodes),由新的高容量空地数据链连接(air/ground data link)。 优点:每个成员(Partner)都是信息的消费者(Consumer)和生产者(Producer),信息共享速率快,可以迅速做出最有利的决策,并可以将自己的决策输入到SWIM信息网中,达到决策信息的即时共享(决策信息一般指参考商务轨迹)。 [8]参考商务轨迹(Reference Business Trajectory):空域用户其飞行意图的直接表示。 控制到场时间(Controlled Time of Arrival):飞机到达指定机场附近的限制时间 [9]ATM基础设施(ATM Infrastructures非常重要): 通信(Communication): Air-GND(空地通信): HF(高频)/VHF(甚高频)/Satellite, voice/data link(数据链) GND-GND(地地通信):Aeronautical fixed telecommunication network (AFTN)(航空固定通信网),Telephone, Internet, Satellite 导航(Navigation): Ground-based(地基): VOR(VHF omnidirectional range)甚高频全向信标台:判断飞机是否对准信标台。 DME(Disatance measuring equipment)测距仪:测量飞机到测距仪间的距离。

ILS(Instrument landing system)仪表着陆系统:帮助飞机降落到机场上。
GNSS(Global Navigation Satellite System)全球飞行导航系统:全球定位

监视(Surveillance)

Radar:雷达:主动监视飞机
	PSR:Primary Surveillance Radar
	SSR: Secondary Surveillance Radar
ADS(Automatic Dependent Surveillance):自动相关监视系统:飞机自己将飞行信息(速度,位置等)发送到ADS,被动监视飞机。(比如说马航的ADS-B被人为关闭)

[10]ATM系统在中国的组织机构(军民协调:了解吧,或许考一道选择题,图片里是笔记):

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[11]安全,容量和效率是空管的挑战。

### 第二章空域管理(Air Space management(ASM))

[1]空域管理的目标:空域利用率最大化(Maximization of airspace utilization) ASM的具体目标是在给定的空域内,通过动态时间共享(dynamic time-sharing)划分空域,最大限度地利用现有空域(temporary reserved airspace)使所有有关各方,即商业航空运输、军事航空运输和通用航空,随时获得空域资源。 [2]空域用户(Airspace user):航空公司,军方,警方/海关,通航。 [3]空域管理的职能(会考): 1.收集和评估空域使用需求(collection and evaluation) 2.规划和分配空域(planning and allocation) 3.激活或关闭空域(activation or de-activation) 4.实时传播空域使用信息(dissemination of detailed information)。 [4]三种特殊用途空域(SUA: Special Use Airspace)(会考):禁区(Prohibited Area),限制区(Restricted Area)和危险区(Danger Area) [5]定期航班的空域类型(Airspace for Commercial Flights): Airways and Air-routes (AWY):航线和航路 Terminal Control Areas (TMA):终端区 Aerodrome Control Zones (CTZ):机场管制地带 [6]空域又可以分为:1.管制空域(Controlled Airspace): 管制空域又分为:管制区(Control Area)和管制扇区(Control Sector) 关于此部分有一个简答题:空域管理为神马要扇区化(Sectorization)? 答案:空域扇区的合理划分不仅能改善空域结构,保证飞行的安全以及效率,而且能使有限的空间容量得到充分利用。 设置空管扇区的目的是为了将管制区的工作量(workload)分配至两个或者两个以上的管制席位(control seats),减轻(alleviate)单一管制席位的工作负担或者减少陆空通信频率拥挤(Air/GND communication frequency congestion)。 2.非管制空域(Uncontrolled Airspace) [7]空管单位(ATCU: Air traffic control unit) 区域管制中心:Area/Airway Control Center(对应航线和航路) 终端管制中心(进近管制使):Terminal/Approach Control(对应终端区) 塔台管制使: Tower Control(对应机场管制地带) [8]空域等级划分(必考): 关于此部分有一个简答题:为甚么要进行空域的等级划分? 答案:不同类型的空域的控制级别(Degree of control),航行规则(Rules),空管服务(Service)以及设备要求(Equipage Requirements)不同,因此需要对空域进行等级划分。 航行规则:目视飞行规则(IFR: Instrument Fly Rules)和仪表飞行规则(VFR: Visual Fly Rules) 各个国家空域划分等级的方式不同,都遵循:控制空域比非控制空域级别更高,高空空域(需要ATC的许可)比低空空域级别更高。(简单了解) 中国的简单空域等级划分(中国的空域实际并没有分级别,仅简简单单地按照高度进行划分,因此中国的空域等级划分还有待改进,可能会出一个简答题): A:High level airspace B:Medium and low level airspace C: Terminal control area D: Tower control zone

### 第三章 空域的灵活使用(FUA: Flexible Use of Airspace)

[1]空域灵活使用的概念:空域不再被分离为军用或民用空域,而应当视为一个连续体(should be considered as one continuum)并灵活使用(used flexibly)。空域隔离(airspace segregation)应是临时的(temporary nature),任何的空域划分都是基于特定时刻(a specific time period)的实际用途(based on real usage)的。因此空域的灵活使用是基于空域的临时分配和使用的(temporary allocation and utilization.)。 [2]空域结构包括(了解): a)Conditional Routes (CDRs), 条件航路 b)Temporary Reserved Areas (TRAs),临时预留区域 c)Temporary Segregated areas (TSAs), 临时隔离区域 d)Cross-Border Areas (CBAs) 穿越边界区域 e)Prior Co-ordination Airspace (PCA) 预先协调区域 f)Reduced Co-ordination Airspace (RCA) procedures.(降低协调空域程序) [3]FUA的ASM等级(简答题) 一级:战略(Strategic):国家层面: 1.由一个高等级的军民航(joint civil and military)都可负责的国家机构(national body)来制定国家空域管理政策(formulates the national ASM policy)和战略规划工作(strategic planning work)。 2.在第一级的战略层面,要规定二三级的工作结构(determine the working structures for ASM Levels 2 and 3),并给与他们最低权限(give them the agreed minimum authority)来执行任务。 3.为了进一步提高使用效率,国家要定期对空域和航路的结构进行定期审查和改进(will conduct a periodic review of national airspace and route structures)。 二级:预战术(Pre-Tactical): 空域管理单元AMC:Air Space Management Cell来负责 空域的日常管理(day-to-day management)和临时分配(temporary allocation)空域,即收集和分析所有的空域请求,并决定每天的空域分配(AMCs collect and analyze all airspace requests and decide the daily airspace allocation)。 AUP(空域使用计划) –》 UUPS(更新的空域使用计划) 三级:战术(Tactical) 实时激活,停用或者实时分配空域(real-time activation, deactivation or real-time reallocation of the airspace)来解决空域问题或交通状况,可以优化空域使用,减少对空域隔离的需要。

### 第四章 空中交通流量容量管理(ATFCM: Air Traffic Flow & Capacity Management)

[1]目的:平衡需求和容量。 [2]空中交通拥堵(Congestion)的主要原因: 1. 由于公众的假期模式和旅行习惯(Vacation patterns and travel habits),某些时段的流量会累积。

2. 管制系统间的容量差异。

3. 未能及时将交通流量需求通知管制单位。

4. 缺乏先进的技术和程序去处理应急问题并兼顾安全性和经济性。

[3]ATFCM的职能:1.收集所有设施,系统和机场的信息。

 2.收集和分析所有数据。
 3.确定预期的交通需求。
4.尽可能的与有关部门协调,提高ATC的能力。

[4]流量管理程序 第一步 战略规划(提前2到6个月): 1.给特定时间和地点安排足够的容量。 2.重新规划某些交通流。 3.酌情安排或者重新安排航班( as appropriate.)。 第二步 预战术规划(提前一天): 1.某些交通流又可能会被重新安排。 2.可以和一些专门的卸荷路线(off-load route)进行协调。 3.公布ATFM信息。 第三步 战术实施(当天): 1.执行商定的战术措施。(Implement agreed tactical measures) 2.监视空中交通的发展状况,以确保ATFM措施应用有预期的效果。(Monitor air traffic developments to ensure that ATFM measures are applied to the desired effect.) 3.采取或者启动补救行动当延误被报告出来的时候(Take or initiate remedial action when delays are reported) [5]机场容量评估 影响因素:1.Airspace complexity

	  2.Environment
	  3.Seperation(最大的短板)
	  4.Weather
	  5.Demand:(例如飞机的跑道占用时间属于需求)
	  6.Runways
	  7.Aerodrome design
评估机场容量的方法:

Analytic models Time-space analysis Queuing models (deterministic and stochastic) Simulation-based models Monte Carlo Simulation Continuous simulation models Discrete-event simulation models [6]影响空域容量(En-route capacity)的因素: 1.Traffic complexity 2.Separation standards 3.Weather 4.ATM Factors(冲突管理,扇区大小等) 5.Airspace design 6.ATM system availability [7]影响扇区容量的主要因素:管制员的工作负荷。

### 第五章 空中交通流量容量管理(ATFCM:Air Traffic Flow & Capacity Management)

[1]General rules: [2] 1. Protection of persons(不能飞城市密集区,城镇,居住区,露天集会区) and property

2. Cruising levels(巡航高度层)(高度层分配)

过度高度层(transition level):3600m 过渡高度(transition altitude):3000m RVSM(Reduced Vertical Seperation Minimum):缩小的垂直间隔标准 西双东单:每隔300M一个高度层 600 -》8400 300m 8900 -》12500 300m 12500 -》14900 600m(由于空气稀薄,高度表精度降低,300m间隔不安全) 如果单位是英尺,便是每隔1000英尺一个高度层。 11100英尺-》25000英尺 影响最小垂直间隔的因素:高度表精度( Accuracy of altimeters),飞机保持高度的能力(Level keeping capability),垂直气流(Vertical currents) 为什么要分配高度层? To reduce conflict and maintain order;Regulated with directions and flight levels; Safe, orderly, expeditious! 3. Dropping or spraying:飞机上扔东西

Towing:拖拽其它飞行器 Parachute descents:紧急(降落伞)降落 Acrobatic flight:(特技飞行) Formation flights:编队飞行 Unmanned free balloons:无人控制气球 Prohibited areas and restricted areas:限制区或禁区 飞机起落航线的五边:upwind,crosswind,downwind,base,final 不包括机坪的机场区域:Maneuvering Area 包括机坪的机场区域:Mouvement Area [3]Flight plan(飞行计划):向空中交通服务单位提供飞行信息。 [4]FPS: Flight Progress Strips(飞行进程单):帮助空管员识别冲突,可视化空中交通状态,记录飞行许可(clearance)和指令(instruction) [5]Air traffic control clearance(空中交通管制许可): 1.授权(authorization)飞机在ATCU指定的条件下飞行。 2.许可应在操作飞行器之前得到(Prior to operating a controlled flight)(没有许可不得改变飞机的现有状态)。 3.应当提交飞行计划(Submission of a flight plan)来获得这种许可。 [6]许可的内容(必考): 1.aircraft identification;(航空器识别) 2.clearance limit, normally destination aerodrome;(许可限制,正常指目的地机场) 3.designator (代号)of the assigned SID (Standard instrument departure(标准仪表离场)), if applicable; 4.initial level, except when this element is included in the SID description; 5.allocated SSR code;(分配应答机编码) 6.any other necessary instructions or information not contained in the SID description, e.g. instructions relating to change of frequency. [7]Adherence to flight plan(遵守飞行计划) 无意中没有遵守飞行计划,若偏离航线,则返回;若TAS偏离5%,通知ATC;若预计到达偏差超过3min,通知ATC。 [8]Position report(位置报告):每一个受管制的航班(Controlled flight)在到达强制报告点(designated compulsory reporting point)的时候要向ATCU报告时间和高度。 [9]VFR(目视飞行规则): VMC(目视气象条件,Visual meteorological Conditions):距离云端边界1500m,300m一个飞行高度层,可视距离5km 飞行高度层:FL从10500开始,和民航飞机相差500英尺。 [10]IFR(仪表飞行规则): Minimum levels(最低飞行高度) 1.over high terrain or in mountainous areas (高海拔地区)600m/8km(垂直间隔/ML(最低安全高度)) 2.Elsewhere: 300 m/8km

### 第六章 空中交通服务(Air Traffic Services)

[1]ATS包括 [2]ATC(空中交通管制服务):1.防止飞机之间的冲突2.负责飞机之间在机场活动区域(the maneuvering area)的冲突和避障3.加快和维持空中交通秩序(expedite and maintain an orderly AIR traffic flow) FIS(飞行情报服务)(Flight Information Service):为飞行提供建议(advice)和情报(infromation) Alerting Service(告警服务):一般飞机失事的时候会用到。对需要搜寻营救(in need of search and rescue aid)的航空器,通知和协助有关部门(appropriate organization)。 [3]Visual Separation(目视间隔):see and avoid IFR separation (non-radar)(非雷达仪表间隔): 飞行在同高同轨迹同速度,间隔10min; 如果要紧跟前一架飞机改变高度层,间隔15分钟。 如果迎面有一驾飞机要穿越(迎面飞机所在的高度层)高度层,间隔10+10=20min 如果估计两架飞机已经在水平面上相交(垂直高度不同),那么要再过10min才能穿越高度层。 航路相交,间隔为15min。 VOR间隔:15度 NDB间隔:30度 DME间隔:20km Radar Separation(雷达间隔)(必考):

进近区域6km
管制区域10km

Wake turbulence separation:

Heavy:>=136000kg
Medium:7000->13600kg
Light:<=7000kg

尾流间隔是影响跑道容量最大的短板。

影响尾流间隔的因素:

Better secquencing considering the weight of the plane Better categorization Atmosphere condition detection Aerodrome Control: Five legs 可能会有简答题: 1.Under what circumstances can a departing aircraft be permitted to take off? A departing aircraft will not normally be permitted to commence take-off until the preceding departing aircraft has crossed the end of the runway-in-use or has started a turn or until all preceding landing aircraft are clear of the runway-in-use. 2.Under what circumstances can an arriving aircraft be permitted to land? A landing aircraft will not normally be permitted to cross the runway threshold on its final approach until the preceding departing aircraft has crossed the end of the runway-in-use, or has started a turn, or until all preceding landing aircraft are clear of the runway-in-use. Approach Control:计量(Metering),汇流(Merging),排序(Sequencing),拉间隔(Spacing) [4]FIS:可以发出机场天气信息,导航设备信息,航路的天气信息,其它航空器的飞行状态信息等 飞行情报广播(可能考选择题): OFIS: Operational Flight Information Service

 		 	ATIS:  Automatic Terminal Information Service(自动终端情报服务)
  			VOL MET: Meteorological information for aircraft in flight

[5]Alerting Service(选择题) Three phases: -Uncertainty phase(不明状况阶段) -Alert phase(告警阶段) -Distress phase(遇险阶段)

### 第七章 飞行程序设计(Flight Procedure Design)

[1]NDB(Non Directional Beacon),VOR(Very high frequency omnidirectional Range),ILS的精度(记数据):±6.9度,±5.2度,±2.4度 [2]飞行程序设计需要考虑到的因素:适用机型(operable for all aircraft),避障(protected from obstacle ),飞机的性能(Aircraft performance),地面导航设备(GNF: Ground navigation facilities),环境 [3]进近程序的五个部分:Initial, Intermediate, Final, Missed Approach, Re-Enter Enroute Phase [4]精密进近和非精密进近的区别:精密进近既有垂直指引,也有水平指引,非精密进近只有水平指引。 [5]Decision height and decision altitude(精密进近的决断高度的确定): DH = The highest approach obstacle + OCH(超障余度:obatacle clearance height)+ Operation consideration DA = The highest approach obstacle + OCA(超障余度:obatacle clearance altitude)+ Operation consideration DA = DH + 平均海平面和机场的高度差(distance from mean sea level and threshold elevation) 直接记DH就行。 [6]Minimum descent height and minimum descent altitude(非精密进近的最低下降高度): 决定方法同上。 [7]Reversal procedure(掉头程序):1.45/180 procedure turn,80/260 procedure turn, Base turn and Racetrack turn(类似跑道转弯) [8]等待航线如何确定:1.GBN:地面导航台的类型。2.飞机当前的飞行方向决定等待航线的进入方式。3.最小扇区海拔(MSA:minimum sector altitude)的确定。 [9]QNH:修正海平面气压 QFE:机场场面气压 QNE: 标准海压。 起飞:QNH-转换高度层→QNE

### 第八章 未来的空管(Future ATM)

[1]全球ICAO ATM业务的七个组成部分: AOM— Airspace organization and management DCB— Demand/capacity balancing AO— Aerodrome operations TS— Traffic synchronization CM— Conflict management AUO— Airspace user operations ATM SDM — ATM service delivery management [2]SESAR的未来发展规划: 2009-2013:推广一些ATM办法(Rolling out best practices)。 2013-2017:准备基于轨迹的运行。(Based on trajectory) 2017-2020: 实施基于网络中心的轨迹运行模式。(implementing net-centric trajectory management) 2020-2025:在共享轨迹环境中达到自动化。(achieving net-centric trajectory management) 2025-future:先进的间隔模式并设计一种基于用户有利的完整4维轨迹管理。(extending advanced separation modes and accommodating full 4d trajectory management based on user preferred trajectories)

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