自1903年萊特兄弟發(fā)明人類歷史上第一架飛行器之后,航空運輸就成為最快的運輸方式。隨著航空器活動的逐漸增加,為了防止其在空中相撞或迷航,倫敦克羅伊登機場(1959年關閉)于1921年率先實施了最初的空中交通管制。之后,空中交通管制逐漸實現(xiàn)了以陸空無線電通信、無線電/慣性導航和雷達監(jiān)視為主要技術手段的運行模式,其功能也從單純的空中交通管制,擴展為包括空中交通服務、空中交通流量管理和空域管理的空中交通管理。但是,這種依賴傳統(tǒng)技術的空中交通管理,由于受基礎設施作用范圍和精度等因素的限制,已不能滿足當今飛速發(fā)展的航空運輸需求。
近來,以先進的航空通信、航空導航和航空監(jiān)視為核心技術的新一代空中交通管理系統(tǒng),由國際民航組織(ICAO)制定標準,并倡導在全球實施。美國的下一代航空運輸系統(tǒng)(2005),歐洲的單一歐洲天空發(fā)展計劃(2004),都屬于新一代空中交通管理系統(tǒng)。我國也于2007年開始規(guī)劃發(fā)展中國民航新一代空中交通管理系統(tǒng)!
新一代空中交通管理系統(tǒng)據(jù)估計將于2025年完成,屆時將實現(xiàn)飛行任務的四維航跡管理,擁有管制員輔助決策系統(tǒng),增強飛行員的情景意識,使航空運行更精準,更安全,使機場和空域有更大的容量,從而提高空中交通的效率,降低成本,減少排放和噪聲污染。美國航空局預測,如果沒有新一代空中交通管理系統(tǒng),到2022年,因航空系統(tǒng)容量原因將導致每年高達220億美元的損失。
新的航空通信以數(shù)據(jù)鏈通信技術為核心,能夠將傳統(tǒng)的陸空通話所無法傳遞的信息通告地面。同時,數(shù)據(jù)鏈通信技術也是新一代空中交通管理系統(tǒng)中導航和監(jiān)視技術的基礎之一。在這一核心技術下,傳統(tǒng)的導航設施陸基導航臺將為導航衛(wèi)星替代。由于衛(wèi)星導航系統(tǒng)覆蓋全球,包括大洋、沙漠、山區(qū)等無法設立陸基導航臺的范圍,從而可以最大程度地擺脫地面導航臺信號覆蓋范圍造成的限制,更靈活地選擇飛行航徑。而新的航空監(jiān)視技術,以飛行器導航系統(tǒng)提供的精確位置為信息源,通過數(shù)據(jù)鏈以廣播的方式,主動傳遞給地面管制部門或者臨近空域的其它飛行器,從而實現(xiàn)了地面對飛行器運行的監(jiān)視,以及飛行員對所處交通狀況的實時感知,改善了傳統(tǒng)監(jiān)視手段覆蓋范圍有限、飛行員無法掌握周圍空中交通態(tài)勢的弊端。
眺望未來空中交通系統(tǒng)的遠景,人類也許會實現(xiàn)法國導演呂克·貝松在《第五元素》中勾勒的情景:駕駛著先進的飛行器在大街小巷自由飛行,相互協(xié)調,自主避險,幾乎不用空中交通管制部門的干預;而跨洋、跨大陸的遠程飛行,則由大載客量的高超音速(大于5倍音速)的空天飛行器來實施,世界上任何兩個城市之間的飛行時間都用不了2個小時,航空新能源的使用會更環(huán)保,而空中交通管理所涉及的空域將向空間發(fā)展?v觀人類用100多年所取得的航空成就,我們完全有理由相信,這些情景都可在不遠的未來實現(xiàn)!