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1、第四章 空中交通管理,1.1空中交通管理发展历程定义,空中交通管理是必须确保飞机在所有飞行阶段安全和效率的空基与地基功能（包括空中交 通服务，空域管理和空中交通流量管理）的综合。国际民航组织ICAO,第四章 第一节概述,1.2空中交通管理发展历程第一阶段,19291934年标志：飞机的出现飞行特点：螺旋桨飞机，飞机少、航程短、飞行速度慢空管技术：目视飞行规则、无线电通信,第四章 第一节概述,1.2空中交通管理发展历程第二阶段,19341945年航路网、航路交通管制中心、塔台、航站约定规则、无线电通信设备、简单导航设施飞行特点：飞行增多、增快、军事飞行为主空管技术：程序管制系统，主要依靠管制员和
2、 飞行员的经验ATC:Air Traffic Control,程序管制,第四章 第一节概述,1.2空中交通管理发展历程第二阶段,程序管制,第四章 第一节概述,1.2空中交通管理发展历程第三阶段,19441988年航管二次雷达的应用1935年，英国研制出第一部雷达（RADAR）1983年，首部二次雷达（SSR：Secondary Surveillance Radar）用于空管系统仪表着陆系统的出现飞行特点：航速快、航程长、飞行多空管技术：雷达管制系统、空中交通管制ATC全世界的航空法规的需求：1945年成立民航组织,雷达管制,第四章 第一节概述,第四章 第一节概述,1.2空中交通管理发展历程第三
3、阶段,雷达管制,1.2空中交通管理发展历程第四阶段,1988年2003年电子、计算机技术的飞速发展：机载设备和地面 导航设施的广泛使用卫星技术的发展飞行特点：航路/机场拥塞、机载设备发达空管技术：形成空中交通管理（ATM：Air Traffic Management）概念,1988年，ICAO提出FANS：Future Air Navigation System,第四章 第一节概述,1.2空中交通管理发展历程第四阶段,第四章 第一节概述,2.空中交通管理的任务和组成,基本任务:使航空公司或经营人能够按原来预定的起飞时间和到场时间飞行，在实施过程中，能以最少程度的限制，不降低安全系数地有序运行。
4、组成：空中交通服务（ATS:Air Traffic Service）、空域管理（ASM：Air Space Management）和空中交通流量管理（ATFM：Air Traffic Flow Management）。,第四章 第一节概述,一旦空中交通开始实施或运行，它就不可能无限期地在航路上消磨或延误，中止的方式就是使航空器降落。与其他交通方式相比，空中交通被赋予国际性的特点。,第四章第二节空中交通服务,1.1 空中交通服务的特点,飞行剖面图,防止空中相撞防止地面碰撞加速流量、维持秩序提供信息搜寻援救,第四章 第二节空中交通服务,1.2 空中交通服务的目标,空中交通管制服务（ATC：Air
5、Traffic Control）飞行情报服务(FIS:Flight Information Service)天气情报导航设备工作状态情报机场设施状态情报告警服务(AS:Alerting Service),第四章 第二节空中交通服务,1.3 空中交通服务的组成,区域,进近,塔台,第四章 第二节空中交通服务,1.3 空中交通服务的组成,垂直间隔水平间隔根据管制方法不同程序管制间隔雷达管制间隔,第四章 第二节空中交通服务,1.4间隔标准国际上统一规定的航空器之间安全距离的规定。,18000ft,飞行高度层：为了保证航路上高度度量的统一，以国际标准大气压1013.25mb作基准，各等压面之间具有规定的
6、气压差的等压面。,100英尺（30米）,国际标准海平面,18100ft,18200ft,FL181,第四章 第二节空中交通服务,垂直间隔,垂直间隔：用高度层来配垂直间隔8400米以下,600m,1200m,1800m,2400m,3000m,3600m,4200m,4800m,5400m,6000m,6600m,7200m,7800m,8400m,300m,300m,0179,180359,第四章 第二节空中交通服务,第四章 第二节空中交通服务,垂直间隔：用高度层来配垂直间隔8400米以上,8400m,9200m,9800m,10400m,11000m,11600m,8900m,9500m,1
7、0100m,10700m,11300m,11900m,12200m,12500m,13100m,13700m,0179,180359,500m,横向间隔：指航空器侧方的最低间隔距离，它的大小和使用的导航系统的精确度有关。纵向间隔：指使用同一航迹和在机场起飞和进近时的间隔规定。可以使用时间间隔，也可以使用距离间隔。,第四章 第二节空中交通服务,1.4.2 水平间隔,横向间隔,第四章 第二节空中交通服务,1.4.2 水平间隔,10min,5min,6600m,6300m,6000m,预计飞越点,10min,第四章 第二节空中交通服务,纵向间隔,1.4.2 水平间隔,放行间隔,45 2 min,第四
8、章 第二节空中交通服务,尾流间隔,第四章 第二节空中交通服务,距离间隔,DME,第四章 第二节空中交通服务,空中交通服务,1.5 飞行规则空中规则分为3部分：通用飞行规则目视飞行规则仪表飞行规则,第四章 第二节空中交通服务,空中交通服务,通用飞行规则保护人身和财务的安全避免碰撞飞行计划时间空中交通管制的要求空管许可：飞机的管制飞行必须获得空管许可后才能进行。位置报告：在空中管制飞行中在规定的报告点，航空器必须尽快报告飞越的时间、高度，在没有设定报告点的区域，飞行人员定时向空管单位报告位置,第四章 第二节空中交通服务,空中交通服务,目视飞行规则（VFR：Visual Flight Rules）基
9、础：飞机对其他飞机和地面相互能看见。目视气象条件（VMC：Visual Meteorological Condition）：最低的能进行目视飞行的天气。目视飞行规则对驾驶员的限制较少，只要求有基本的飞行和通信性能，对飞机的仪表要求也仅限于保证安全飞行的基本仪表。,第四章 第二节空中交通服务,空中交通服务,目视飞行规则（VFR：Visual Flight Rules）,第四章 第二节空中交通服务,空中交通服务,仪表飞行规则（IFR：Instrument Flight Rules)仪表飞行：在气象条件低于目视飞行气象条件时，装有无线电通信和定位仪表的飞机可以依靠仪表而不依靠驾驶员的视觉来飞行。仪表
10、飞行气象条件（IMC:Instrument）进行仪表飞行的飞机必须装备规定的飞行仪表和无线电设备。（至少有姿态指示仪、高度指示仪、位置指示仪和HF、VHF通信设备）,第四章 第二节空中交通服务,空中交通服务,1.6通信标准频率分配空中交通管制的无线电频率在全世界是一致的，陆空通信主要使用高频（HF）和甚高频（VHF）标准术语标准陆空通话,第四章 第二节空中交通服务,通话术语,第四章 第二节空中交通服务,第四章 第三节空中交通管制服务,任务防止航空器与航空器相撞防止航空器在机场机动区与障碍物相撞加快空中交通流量保持有序的空中交通,许可,第三节空中交通管制服务,空中交通管制服务组织,区域,进近,塔
11、台,第四章 第三节空中交通管制服务,空中交通管制服务组织,第四章 第三节空中交通管制服务,区域管制(ACC),进近管制(APP),机场管制塔台(TWR),空中交通管制的责任和移交,责任一次受管制的飞行在一个空域中只能由一个管制单位来管制移交两个区域管制的移交区域管制和进近管制之间的移交进近管制和机场管制之间的移交管制扇面之间的移交,第四章 第三节空中交通管制服务,机场管制服务,机场管制服务的范围：航空器在机场交通管制区的空中飞行航空器的起飞和降落航空器在机坪上的运动防止飞机在运动中与地面车辆和地面障碍物相撞塔台上一般有三个席位：放行管制席、地面管制席、塔台管制席,第四章 第三节空中交通管制服务
12、,起落航线（Traffic Circuit）起飞和降落的飞机在 机场区域按一定的航线飞行，这种飞行航线叫做目视飞行条件下，塔台管制员控制,一边Up Wind leg/Take Off leg,二边Cross Wind leg,三边Down Wind leg,四边Base leg,五边Final leg,仪表飞行条件下，按机场仪表程序飞行,第四章 第三节空中交通管制服务,起落航线,一边（逆风边）,二边（侧风边）,三边（顺风边）,四边（基本边）,五边（末边）,进近管制,第四章 第三节空中交通管制服务,进近管制服务,进近管制的范围称为进近管制区,第四章 第三节空中交通管制服务,进近管制服务,间隔控制
13、离场控制：一般机场都会公布标准仪表离场程序（SID），它对飞机离场时的航向、高度及转弯的地点、时间都有规定，进近管制员只要给出间隔，驾驶员就按照这个程序飞到航路区域。进场控制：为了保持飞机的间隔，有时要求飞机在等待航线上飞行。,第四章 第三节空中交通管制服务,进近管制服务,等待航线,第四章 第三节空中交通管制服务,区域管制,为航路上的飞机提供管制服务，每一个区域管制中心负责一定区域上空的航路、航线网的空中交通管理。区域管制员的任务根据飞机的飞行计划，批准飞机在其管区内的飞行，保证飞行的间隔，然后把飞机移交到相邻空域或把达到目的地的飞机移交给进近管制。,第四章 第三节空中交通管制服务,程序管制,
14、飞行计划：航空器使用者在飞行前提交给空中交通当局的关于这次飞行的详细说明作用空中交通服务单位根据批准的计划对航空器提供管制、情报等服务在航空器发生事故时，飞行计划是搜索和救援的基本依据,第四章 第三节空中交通管制服务,程序管制,飞行计划包括的内容飞行规则 飞机的编号飞机型号 真空速起飞机场 起飞时间巡航高度 航路目的机场 预计飞行时间起飞油量 备降机场机长姓名 其他飞行进程单,第四章 第三节空中交通管制服务,程序管制飞行计划,第四章 第三节空中交通管制服务,程序管制进程单,EPL,F BFGV,DC3 150 LFBO LFPO,080,080,080,TOU,LMG,BALAN,AMB,36
15、10,3811,5910,0210,150,SW,Call sign,Aircrafttype,Airspeed,Departureaerodrome,Arrival,Flightlevels,Route&estimated time,第四章 第三节空中交通管制服务,雷达管制各种各样的雷达,普通雷达,军用雷达,机载雷达,气象雷达,第四章 第三节空中交通管制服务,雷达简介,雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。,第四章 第三节空中交通管制
16、服务,雷达的工作原理,雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。,第四章 第三节空中交通管制服务,雷达的操作,主要任务：雷达的操作人员要控制雷达的各个部件协调工作，在雷达对准特定目标时以最佳工作状态分辩出所探索的目标。调整
17、各部件的状态和识别目标是雷达操作。次要任务：雷达操作人员对雷达各部分功能的调整使其达到最佳工作状态。,第四章 第三节空中交通管制服务,航管雷达的分类,一次雷达二次雷达,第四章 第三节空中交通管制服务,一次雷达,一次雷达可以分成三类：1、机场监视雷达（ASR：Airport Surveillance Radar），它的作用距离为100海里，主要是塔台管制员或进近管制员使用。2、航路监视雷达（ARSR:Air Route Surveillance Radar），设置在航管控制中心或相应的航路点上。它的探测范围在250海里以上，高度可达13000米。它的功率比机场监视雷达大，在航路上的各部雷达把整个
18、航路覆盖，这样管制员就可以对航路飞行的飞机实施雷达间隔。3、机场地面探测设备（ASD），它的功率小，作用距离一般为1英里，主要用于特别繁忙机场的地面监控，它可以监控在机场地面上运动的飞机和各种车辆，塔台管制员用来控制地面车辆和起降飞机的地面运行，保证安全。它主要的作用是在能见度低的时候提供飞机和车辆的位置信息，由于它的价格较高，机场通常没有这种设备,第四章 第三节空中交通管制服务,二次雷达,二次雷达也叫做空管雷达信标系统（ATCRBS：Air Traffic Control Radar Beacon System）。它最初是在空战中为了使雷达分辨出敌我双方的飞机而发展的敌我识别系统，当把这个系
19、统的基本原理和部件经过发展后用于民航的空中交通管制后，就成了二次雷达系统。管制员从二次雷达上很容易知道飞机的编号、高度、方向等参数，使雷达由监视的工具变为空中管制的手段，二次雷达的出现是空中交通管制的最重大的技术进展，二次雷达要和一次雷达一起工作，它的主天线安装在一次雷达的上方，和一次雷达同步旋转。,第四章 第三节空中交通管制服务,几种雷达的简介,第四章 第三节空中交通管制服务,双/多基地雷达,双/多基地雷达是将发射机和接收机分别安装在相距很远的两个或多个地点上，地点可以设在地面、空中平台或空间平台上。由于隐身飞行器外形的设计主要是不让入射的雷达波直接反射回雷达，这对于单基地雷达很有效。但入射
20、的雷达波会朝各个方向反射，总有部分反射波会被双/多基地雷达中的一个接收机接收到。因而可以有效侦查隐形飞行物,第四章 第三节空中交通管制服务,相控阵雷达,相控阵雷达的天线阵面由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列天线。利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射
21、出不同方向性的波束。天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。,第四章 第三节空中交通管制服务,合成孔径雷达,合成孔径雷达通常安装在移动的空中或空间平台上，利用雷达与目标间的相对运动，将雷达在每个不同位置上接收到的目标回波信号进行相干处理，就相当于在空中安装了一个“大个”的雷达，这样小孔径天线就能获得大孔径天线的探测效果，具有很高的目标方位分辨率，再加上应用脉冲压缩技术又能获得很高的距离分辨率，因而能探测到隐身目标。合成孔径雷达在军事上和民用领域都有广泛应用，如战场侦察、火控、制导、导航、资源勘测、地图测绘、海洋监视、环境遥感
22、等。,第四章 第三节空中交通管制服务,毫米波雷达,工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。例如，美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。,第四章 第三节空中交通管制服务,激光雷达,工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信
23、息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激光雷达很容易“看穿”隐身目标所玩的“把戏”；再加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高，因而它能有效地探测隐身目标。激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、水下目标探测等。,第四章 第三节空中交通管制服务,雷达管制,雷达管制员根据雷达显示，可以了解本管制空域内航空器的精确位置在民航管制中使用一次监视雷达和二次监视雷达,第四章 第
24、三节空中交通管制服务,雷达管制,第四章 第三节空中交通管制服务,雷达管制与程序管制的区别,采用的水平间隔不同调配间隔的手段不同,第四章 第三节空中交通管制服务,AERONAUTICAL INFORMATION SYSTERM,为了保证飞行的安全，民航当局要向驾驶员和有关航行的系统提供准确的飞行前和飞行中所需要的情报。机构：航行情报处 航行情报中心 航行情报室具体内容：编辑出版航行资料汇编编绘出版各种航图收集、校核和发布航行通告向机组提供飞行前和飞行后的航行资料服务,航行情报服务,第四章 第四节 航行情报服务,定义：把各种和航行有关的地形、导航设施、机场的标准、限制以及有关的数据全部标示出来的地
25、图。分类：,航图,第四章 第四节 航行情报服务,航路图,第四章 第四节 航行情报服务,航路图,离场、进近图,机场障碍物图,航行资料汇编(AIP：Aeronautical Information Publication)航行通告(NOTAM:NOtice To AirMan)航行资料通告(AIC:Aeronautical Information Circular)飞行人员资料手册(AIM:Airmans Information Manual)中国民用航空航行手册,航行资料,第四章 第四节 航行情报服务,负责机构民用航空气象服务由中国民用航空总局空中交通管理局气象处负责管理由航空气象观测站、机场气
26、象台和区域气象预报中心组成气象部门提供的气象情报主要有机场气象观测报告机场预报起飞预报航路预报,航空气象服务,第四章 第四节 航行情报服务,高空风图、短时天气预警图,空域管理,ASM：AirSpace Management,第四章 第五节 空域管理,我国的空域分为飞行情报区管制区特殊飞行区域,我国空域分类,第四章 第五节 空域管理,定义：为了提供飞行情报服务和告警服务而划定范围的空间。,我国飞行情报区划分 FIR:FLIGHT INFORMATION REGION,第四章 第五节 空域管理,我国飞行情报区划分 FIR:FLIGHT INFORMATION REGION,在其中飞行的航空器要接受
27、空中交通管制服务。我国将管制空域分为A、B、C、D四类。,管制区,第四章 第五节 空域管理,根据限制级别的不同，特殊飞行区域分为：禁航区（P）限制区（R）危险区（D）,特殊飞行区域,第四章 第五节 空域管理,空域的使用 我国的管制空域,第四章 第五节 空域管理,空域的使用 美国的空域结构,第四章 第五节 空域管理,空域的使用 美国的空域结构,第四章 第五节 空域管理,提高空域利用率的主要途径：提高时间利用率提高空间利用率改善管制空域的衔接状况主要内容包括：航线、航路、进离场航线等的设计和优化,如何有效利用空域资源,第四章 第五节 空域管理,空域容量与安全评估空域安全评估空域容量评估垂直碰撞风险
28、模型(CRM),空域规划技术,第四章 第五节 空域管理,提高空域利用效率的技术：缩小垂直间隔Reduced Vertical Separation Minimum RVSM缩小水平间隔区域导航Regional Navigation RNAV实施雷达管制空域安全性和容量评估,空域规划技术,第四章 第五节 空域管理,缩小垂直间隔,提高空管系统容量的措施：作出终端区增加系统容量的规划，以便能满足多个用户预计的活动需求。在有关国家之间加快管制协调、管制移交和管制边界等内容的谈判，力促协议尽快达成。在有关单位之间，制定好的程序，改善流量。为了最大程度地挖掘、利用机场跑道的容量，在兼顾到航空公司最佳下降航
29、迹的情况下，设计出便于飞行的程序。对滑行道和跑道重新设计，如在流量大的机场建立起平行不相关跑道，建立快捷的滑行和联络道，实现最快的进、离场飞行。,空中交通流量管理,第四章 第五节 空域管理,ATFM是指科学地安排空中交通量，即充分利用空中交通管制系统的可用容量，使得空中交通安全、高效、有序，提高资源的利用率。其目的在于当交通需求己超出或即将超出空管系统的可用容量时，采取适当的措施在保证飞行安全的前提下，使得优化的交通流量流入或通过相应的区域。,空中交通流量管理,第四章 第五节 空域管理,新建/扩建机场，改善硬件设备环境，提高空中交通管制技术增加空中航线，修改空域结构等。从宏观上使飞行流量更加合
30、理通过流量控制策略直接对空中交通流量进行控制，使流量与容量匹配,ATFM解决方法,第四章 第五节 空域管理,进近排序程序（Sequencing Program）地面等待程序（Ground Delay Program，GDP）地面停止程序（Ground Stop Program）恶劣天气避让计划（Severe Weather Avoidance Plan）,空中交通流量管理程序,第四章 第五节 空域管理,新航行系统,FANS：Future Air Navigation System,卫星导航技术的应用 GPS伽利略系统北斗二代GLONASS等卫星通信技术的应用空中交通管制服务自动化数据处理技术通信技术通信、导航、监控一体的空中交通管理（CNS/ATM）,新航行系统,第四章 第六节 新航行系统,现在的通信环境,未来的通信环境,通信,第四章 第六节 新航行系统,现在的导航环境,未来的导航环境,导航,第四章 第六节 新航行系统,现在的监视环境,未来的监视环境,监视,第四章 第六节 新航行系统,自由飞行,第四章 第六节 新航行系统,
