美陆军战区空域指挥控制能力建设研究及启示

信息化战争中,空域将成为关键的作战资源,针对陆军战区空域指挥控制问题,介绍了美军陆军空域指挥控制(army airspace command and control,A2C2)的定义和职能,分析了美陆军战区空域指挥控制能力建设的历程、建设特点和未来发展,最后提出对我军的启示。     

我国空管系统依靠科技创新拓展空域资源

近年来，我国空管系统积极推进以空管现代化为目标的“系统化、网络化、信息化”建设，以改善空中交通环境为重点的空域管理建设，以提高空管保障能力为基础的配套建设，使全国空管系统建设实现了新跨越。     

智能化空管技术研究与展望

航空运输业在世界经济和社会发展中发挥着重要的推动作用。国际民用航空组织统计显示全球空中交通量大约每15年增加一倍,因此,现有空中交通航行系统的运行能力已经接近饱和。现有的空管自动化系统能自动获取和处理空管信息,经过监视数据融合、飞行数据处理、气象及航行情报处理、告警处理等形成空管综合态势,以供管制员指挥使用,但其仅具备有限的决策支持能力,空管智能化程度较低,不能较好地适应未来空管发展的需要。为了适应未来航空业的快速发展,解决空中交通安全、空域拥挤、航班延误等问题,各国致力于开展解决未来空中交通问题的新技术研究。欧盟在2004年提出"单一欧洲天空空中交通管理研究",拟重新规划欧洲空域以满足空中交通需求,提高空管系统效能,该研究的关键技术涵盖空中交通管理的4个关键领域:高效的机场运行、高级空中交通服务、优化的空中交通网络服务和可靠的空管基础设施。美国在2005年提出了"下一代航空运输系统",其核心技术包括广播式自动相关监视、数据通信、航路自动化系统现代化、终端自动化系统现代化更新、NAS语音系统和系统广域信息管理。2012年,ICAO推出了航空系统组块升级(ASBU)计划,以运行改进为核心,以现有空管技术和新技术应用为手段,提出了机场运行、全球互用的系统和数据、最佳容量和灵活飞行、高效的飞行轨迹4个性能提升领域,每个领域由多条提升路径组成,并根据实现阶段分布在4个组块中,构成52个模块。中国民航也正在实施或规划大量ASBU中的内容以应对中国航空的快速发展。但是,现有空管系统及其未来规划重点在基础设施建设,未涉及太多智能化应用。近年来,在深度学习、高性能计算和大数据的支撑下,人工智能技术在各行业得到快速应用,计算机视觉、语音识别、自然语言处理等技术取得突破性进展并迅速产业化。人工智能技术可以促进空管一些关键技术的发展,提升安全水平,提高管制工作效率,降低管制员工作负荷。以深度学习为代表的人工智能强调在大量先验知识的基础上做出判断和决策,与空中交通管理运行决策过程相契合,人工智能的快速发展产生的巨大效益使智能化空管成为一种必然。因此,在空管技术及人工智能技术基础上,作者提出智能化空管的概念,设计了智能化空管系统总体框架。智能化空管系统总体框架包括感知层、网络层、平台层、应用层和可视化层。感知层的各类通信、导航、监视、气象、无线、图像采集、射频识别等设施设备为空管运行提供基础设施保障。网络层采用专线网络、卫星通信网、新兴的互联网、移动网络等传输信息。智能化空管平台层采用广域信息管理,云计算、智能化大数据挖掘等技术实现信息存储、共享、挖掘等。应用层研究人工智能化技术在管制指挥、空域管理、空中交通流量管理、飞行服务、通航、无人机空管保障中的应用。可视化层通过空管门户、虚拟化可视、空管智能化UI、移动空管应用等方式提供高效快捷的智能化交互。围绕智能化空管概念和总体框架,需要重点研究智能化空管数据处理、智能化辅助决策、空管语音识别和空管指挥机器人等关键技术。智能化空管数据处理研究各类空管数据的获取、处理、传输、交互、智能化挖掘等技术;智能化辅助决策研究智能化冲突管理、智能化空中交通流量管理、智能化规划管理、智能化进离场排序、智能化机场运行等智能化空管应用;针对地空通话在空中交通管制中的重要作用,研究空管语音识别在自动应答机长、空管指挥安全监控中的应用;利用人工智能技术使机器具备空管的感知、规划、推理、行动等能力进行空中交通管理。智能化空管系统总体框架和关键技术为智能化空管系统开发提供理论基础与技术支撑。     

低空空域综合管理系统软件架构研究

针对传统的低空空域管理的开展方式暴露出的许多缺陷,讨论了如何利用计算机信息化技术提高低空空域管理的工作效率,减少通用航空运行中低空空域飞行活动单位与各空管单位的协调负担,整合各种空管资源,降低通航飞行成本.基于J2EE体系结构,提出了集成Struts和Hibernate框架的低空空域综合管理系统架构模型,对系统功能模块划分和具体的业务流程进行了分析与实现.结果表明,所提出的系统架构模型对提高系统的开发效率、提升系统的性能和质量有一定的作用.     

长沙空中流量管理浅析

随着我国航空事业的发展,空中交通日趋繁忙,我国民航现有的空域结构、空管系统的整体发展步伐跟不上空中交通流量的增长速度。尤其是因流量控制造成的航班延误量日益增加,因此,本文在首先介绍了空中交通流量管理以及流量控制的前提下,着重对长沙区域空中交通流量控制进行了研究,结合长沙区域控制的实际情况,制定了相应的流量管理程序的方法,使长沙空域在流量控制的情况下得以有效的运作。     

ZK-900A分队级无人作战支援系统

ZK-900A系统是一套指挥空中/地面无人作战平台、情报/火力任务载荷等的智能化、网络化"空地一体"陆战作战系统,具备多源信息感知、全局态势生成、敏捷任务规划、智能指挥决策、无人集群协同、侦察打击控制、作战效果评估等核心功能.具有无人集群编队智能指挥控制、智能指挥决策及全局任务规划等技术优势,可配属于陆军连/排级作战部队、陆军特种作战部队、海军陆战队、空降部队等,能在中低烈度对抗条件下执行无人集群近距联合火力支援、特种作战与反恐、目标指示与火力引导、边境封锁与管控、战场应急勤务支援等任务.     

基于ADS-B的空管监视系统研究

目前,我国民航空管系统普遍采用雷达对航空器进行监视,雷达的特点决定了其存在一定的雷达盲区,以及在一些特定的地区无法安装。为了提高对空域的监视管理,改善航空器的协同避撞性能,中国民航局已全面启动ADS-B建设工程,并于2017年率先在新疆地区完成30个ADS-B地面站的建设。ADS-B相较于传统空管雷达具有以下优势:首先,ADS-B地面站建设成本低,维护方便,并且部署方便,不受地形限制;其次,ADS-B的定位精度较高,可以达到10 m量级,能有效地提高航空器的协同能力,减小飞行间隔,提高空域容量;第三,ADS-B可提供更多的目标信息,以实现空—地监视、空—空监视和地—地监视。此外,在无法部署雷达或者雷达信号无法覆盖的地区,ADS-B可以为航空管制部门提供可靠的监视信息。随着我国低空空域的加快开放,对ADS-B技术在空管监视系统中的应用研究将更有意义。     

终端区空域系统运行安全评估指标体系的构建

安全是民航运输的永恒主题。对终端区空域系统的运行进行安全评估,可以掌握其安全水平。指标体系的建立是安全评估的基础和前提,论文根据我国当前终端区空域系统运行特点,结合空管系统、航空公司系统、机场系统,对影响系统运行安全的主要因素进行分析、归纳、总结,建立了安全评估指标体系,并基于层次分析法及区间估计理论对指标体系进行优化,剔除了对系统影响较小的弱权重指标。该体系的建立有助于系统的管理者和使用者发现安全隐患,并制订相应措施,从而提高整个系统运行的安全。     

民航空管系统运行管理模式的改革探究

本文从民航空管系统运行管理内容着手,对民航空管系统运行管理模式进行深入探究,深入分析了民航空管系统运行中的成本问题、效率问题及商业化问题,并在此基础上结合实践经验提出对应解决措施。文章研究对提升空管系统运行安全性、促进空管系统运行内部改革和提升空管系统运行效率方面都具有一定的借鉴作用。     

基于改进人工势场的无人机编队防碰撞控制方法

针对无人机编队飞行过程中的机间防碰撞、障碍物规避问题,提出了基于改进人工势场的防碰撞控制方法。利用一致性理论,引入了通信拓扑和通信权重的概念,给出了改进的机间人工势场函数和作用区域。定义了无人机与空域障碍物的斥力势,构建了受二者相对运动速度影响的辅助斥力势,使无人机高效地规避障碍物,并给出了机间防碰撞、障碍物规避的总速度场。提出了防碰撞控制算法,给出了速度、俯仰角、偏航角等防碰撞指令;设计了一种飞行控制器来跟踪防碰撞指令,构建了含防碰撞控制算法、飞行控制器的完整编队系统。三维飞行仿真结果表明:所提编队防碰撞控制方法可以快速实现机间防碰撞,并能有效规避空域障碍物。     

基于四重网格的网络化指挥信息系统构建

为提高体系作战能力,从四重网格的概念和特点入手,分析了网络化指挥信息系统建设的原因,提出了以作战需求为牵引、以四重网格的发展为支撑、以综合集成思想为途径的建设思路,从网络化指挥信息系统的功能和体系结构设计方面重点讨论了网络化指挥信息系统的作战流程以及指挥控制、火力打击、战场感知和通信基础等各个网格之间的关系,为构建网络化指挥信息系统提供了依据.     

虚拟现实技术在装备指挥模拟训练系统开发中的应用

通过对某装备指挥模拟训练系统中虚拟战场环境编辑与分析系统开发过程的研究,探讨了虚拟现实技术在装备指挥模拟训练系统开发中的应用,包括虚拟战场环境的建立、视景驱动及其他关键技术的解决。所涉及的相关方法及关键技术不仅对于装备指挥模拟训练系统的开发具有一定帮助,对于其他指挥模拟训练系统的开发也具有一定的借鉴意义。系统     

未来空间作战辅助决策系统研究

由于空间战场的重要性和空间作战指挥控制的复杂性,使得其必须借助辅助决策这一手段来保证决策的正确性和时效性。分析了空间作战对辅助决策的需求,研究了空间作战辅助决策的5类基本功能,确定了基于数据库、模型库、知识库、方案库多库协同的系统结构,为决策系统的实现奠定了基础。     

空间力量支持下的一体化联合作战

空间力量在未来一体化联合作战中的地位与作用日渐突出,在提高战场态势感知能力、强化联合作战体系、提升精确打击能力、实施空间攻防对抗和形成全面作战优势方面具有不可替代的作用。从一体化联合作战的内涵、特征入手,深入研究空间力量在一体化联合作战的战场态势感知、指挥控制、信息攻击与火力打击、全维防护、综合保障等作战要素中的地位、作用及应用方式,探讨空间力量支持下的一体化联合作战相关问题。     

我军数字化部队及数字化战场建设初探

本文讨论了我军的数字化和数字化战场建设问题,指出了我军数字化部队和数字化战场建设的重点是“人才建设”和“信息系统建设”。在文章最后对数字化部队和数字化战场建设的其它内容进行了讨论。     

基于SuperMap的空域设计评估综合系统

首先提出了建立通用空域设计评估综合系统的构想,并进一步从系统模拟单元构造和系统结构模式两方面讨论了建立空域设计评估综合系统的方法,提出了分层次描述模拟单元及以模块化和插件式方法构造仿真系统的思想。在此基础上融合空域结构辅助设计的功能,构造出空域设计评估综合系统,并结合西安终端区的实际,对终端区容量进行了评估。结果表明,该系统架构模型对提高系统的通用性具有一定作用。     

空间实体可视化组件的设计与实现

实体是空间虚拟战场的重要组成部分。在深入剖析卫星工具软件包STK实体模型格式的基础上,设计了相应的数据结构,包括图元、命令、关节动作等;解决了解码和绘制模型所需关键技术,包括逆命令机制、纹理处理等;最后按照组件对象模型规范对其进行了封装。所实现的空间实体可视化组件与其他组件一起构成空间场景控件,支持快速构建空间战场可视化系统。     

一种用户界面设计方法

本文讨论了用户界面设计的原则，总结了ＣＡＤ／ＣＡＭ系统用户界面的特点，提出一种用户界面模型及其实现方法，在该用户面模型中，选单结构，选单生成机制和命令控制方式是基于开发用户界面实践过程建立起来的，该选单结构与选单生成机制相结合，大大简化了应用程序和界面的装配，只须要修改选单文件即可实现选单的重新布局和调整，该命令控制方法主要研究循环命令的控制，多种方式控制和多层命令控制。     

基于DBN的空间战场目标威胁评估

空间战场目标威胁评估对未来空间作战指挥决策具有重要的意义,探讨了空间战场的特点及空间战场威胁目标的特点。针对静态贝叶斯网络(Bayesian network,BN)无法有效地解决动态空间战场中目标的威胁评估问题,提出利用动态贝叶斯网络(dynamic Bayesian network,DBN)来解决空间战场目标威胁评估,建立了基于DBN的空间战场目标威胁评估模型,利用所建立的模型进行了仿真计算。研究结果证明,基于DBN的空间战场目标威胁评估模型能够适应战场形势的变化,可应用于未来空间战场目标威胁评估专家系统的开发,并且比利用静态BN得出的威胁程度更准确,可靠性更高。