隨著人工智能的興起，航空亦將步入智能時代，然而由于航空是一種專業(yè)性極強且產業(yè)鏈又很長的小眾產業(yè)，因此其智能化與其它產業(yè)相比顯得有些遲緩拖沓。為了有利于其智能化的快速發(fā)展，有必要對其實現路徑及未來前景進行客觀的分析闡述。5hHesmc

智能航空是智能技術與航空系統(tǒng)的有機結合，其本質是利用高新技術對傳統(tǒng)航空運行系統(tǒng)進行改造,形成的一種信息化、智能化、集成化、人性化的新型航空運行系統(tǒng)，旨在減輕交通負荷以及環(huán)境污染，保障交通安全以及提高運行效率。智能航空日益受到各國的重視,將成為未來航空的發(fā)展方向。5hHesmc

一、智能航空的結構組成

1.從產業(yè)鏈的角度來看，智能航空可以貫穿于生產和服務兩個產業(yè)鏈

（1）從生產產業(yè)鏈的角度5hHesmc

智能航空的結構可以分為航空器終端設備的生產和網絡設備的生產，還可以分為硬件的生產和軟件的生產。要實現智能航空，首先，航空器必須實現智能飛行。現今的很多飛機都裝配有自動駕駛儀。自動駕駛就是讓機載設備按設定的程序自主駕駛航空器飛行，但機載設備不能判斷該駕駛行為是否安全合理，且駕駛者可隨時切斷自動駕駛改為人工駕駛。而智能飛行是在自動駕駛基礎上，讓機載設備具有根據飛行任務及飛行情報（大數據）等選擇適宜的航行諸元等數據自主飛行的能力，正常情況下駕駛者只能對航行諸元等數據在一定范圍內進行適量調整，無法將航行諸元等數據改為對本次飛行任務明顯不利的狀態(tài)。5hHesmc

然而機載設備對航行諸元等數據的適宜與否是不可自知的，需由大量的飛行情報（大數據）等來支撐，同時要輔以復雜的計算來判斷。這些只能由航管系統(tǒng)（云計算）來實現。只有實現了航管系統(tǒng)智能化和地空網絡互聯，智能航空才能實現。5hHesmc

當航管系統(tǒng)的智能化和地空網絡互聯完成后，便可及時收集所有相關飛行情報并進行計算分析，實時向各航空器發(fā)出正確的航行指令，讓所有航空器都按部就班地及時按指令選擇航行諸元等數據。這種能為智能航空地空互聯提供支撐的網絡可稱其為 “空聯網”。5hHesmc

在智能航空中，其難點和重點是 “空聯網”的建設，它是智能航空的主體支撐，其軟件是主體的靈魂。通過它們，航空器飛行才能實現全面的智能化。5hHesmc

（2）從服務產業(yè)鏈的角度5hHesmc

從服務產業(yè)鏈的角度，智能航空包括兩方面內容。5hHesmc

信息綜合服務：指加工與處理來自不同領域與渠道的綜合信息，這是最基礎也是最重要的工作，需要航空相關部門提供統(tǒng)一標準體系下的包括氣象、機場、空管、飛機等數據與服務支撐。5hHesmc

安裝、維護及網絡運營：主要是指為保障對綜合信息的加工與服務所需要的軟硬件的安裝、維護及正常運行，要求產品要質量穩(wěn)定、性能可靠，有備用方案可備應急處理。5hHesmc

2.從運行結構的角度看，可分為智能空聯網和智能飛行終端

智能空聯網用于收集和處理各種飛行情報，之后將內容發(fā)送給相關航空器，并進行飛行調配指揮;智能航空器根據智能空聯網發(fā)送的飛行情報和調配指令調整或保持飛行狀態(tài)。5hHesmc

智能飛行終端是指在空中參與飛行的具有智能信息接受與反饋的系統(tǒng)，它直接作用于航空器并助其完成飛行任務。 5hHesmc

3.智能航空與非智能航空的主要區(qū)別

隨著科技的進步，自動化技術在航空領域正在快速發(fā)展，其中出現較早且較成熟的是航空器自動駕駛技術。近些年，航空監(jiān)視系統(tǒng)的自動化技術亦得到重視而有了較大改進，主要體現在一二次雷達系統(tǒng)、自動相關監(jiān)視系統(tǒng)、多點定位系統(tǒng)及防相撞系統(tǒng)等。然而以上諸系統(tǒng)的功能均屬于信息搜集匯總范疇，不能自主管控運行航空活動，最后的管控操作還必須由人工來完成。從另一個角度分析，最后的管控操作工作也是無法使用自動化的，因為操作之前必須進行智能化的分析判斷，這一環(huán)節(jié)自動化是無法實現的，只能是人工或將系統(tǒng)升級為人工智能后來完成。眾所周知，人工智能在完成某些重復性信息加工處理的事務性工作方面的能力遠遠大于人類，例如人工需一個小時才能寫好的新聞報道用人工智能只要幾分鐘就能完成。根據近些年人工智能在各領域的發(fā)展現狀可預知，航空運行管理一旦實現智能化，將使航空活動的安全和效率得到大大提升。5hHesmc

如果把目視飛行比作蒸汽機火車，把導航臺引導飛行比作內燃機火車，把使用監(jiān)視系統(tǒng)的衛(wèi)星導航飛行比作電力機車火車，那智能航空飛行就是進入了高鐵和磁懸浮時代；如果站在通信的角度那就分別對應的是電報+人工電話、程控電話+呼機、功能手機以及現今的智能移動互聯。5hHesmc

二、智能航空的基本原理與功能

智能航空的基本原理是：基于大量的數據信息，在有關航空設備的終端上實現對航空器飛行的智能控制（見圖），其基本作用體現在提高航空器的安全性、飛行效率與利用率，提高機場的使用效率，提高空域和航路航線的利用率，讓人們出行更加便利快捷等幾個方面，其中有些功能與作用有特殊性，包括反劫持、自由飛、防相撞和處特情。5hHesmc

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1.反劫持

由于飛行人員和航管指揮人員的有關工作都已被人工智能所替代，所以對航空器實施劫持的行為將被技術手段制止而難以實施。5hHesmc

目前的航空活動是航管設備傳輸、顯示航行信息，對航管人員進行一定提示，之后由航管人員指揮飛行人員駕駛航空器飛行；而智能航空是航管系統(tǒng)和航空器都已智能化，航管系統(tǒng)根據所掌握的各種飛行情報分析計算出每架航空器各個時段的最佳航行諸元等數據，之后將運算結果以數據鏈的形式傳輸至各航空器的智能飛行系統(tǒng)，令其按要求鎖定航行諸元等數據和人工調整范圍，從而達到安全、高效、順暢、便捷飛行的目的。5hHesmc

用通俗的語言講，智能航空其實就是用具有人工智能的航管系統(tǒng)去指揮具有人工智能的航空器，而飛行人員和航管指揮人員只是機器設備的監(jiān)護者和最后的特情處置者。因此任何人都幾乎無法實現對航空器的劫持。一旦實現了智能航空，類似于發(fā)生在2001年9月11日的美國“911”事件、2014年3月8日的“馬航370”事件及2015年3月24日的“德翼航空4U9525”墜機事件等將不可能再次發(fā)生。5hHesmc

2.自由飛

由于智能航空可以接受、反饋并掌握所有飛行情報，所以完全可以實現自由飛行。5hHesmc

在智能航空的條件下，由于智能航管系統(tǒng)可以隨時掌握所有飛行情報，了解各空域和起降場的信息，因此可以根據各空域、起降場及航空器的情況隨時調整各航空器的飛行計劃，使其在避免飛行沖突的前提下實現最大限度的自由飛行。從而選擇最佳航線，實現安全和經濟效益的綜合最大化，同時還可減少環(huán)境污染。5hHesmc

將該功能移植于機場道面的智能管理還可實現飛機的自主智能滑行，功能將優(yōu)于目前啟用的北京大興國際機場的燈光引導滑行方式。5hHesmc

3.防相撞

由于智能航空掌握了全面的飛行情報，進而可消除一般情況下產生的飛行沖突，所以幾乎可消除產生相撞的誘因。5hHesmc

傳統(tǒng)的防相撞系統(tǒng)對各航空器之間的相互關系是不掌控的，只是當兩架航空器的距離間隔小于一定數值時才開始工作，是一種被動的防相撞系統(tǒng)。而智能航空系統(tǒng)由于掌握了大量準確的飛行情報，可以預先計算出各航空器間可能出現的沖突點，并提前進行調配化解，因此正常情況下可以消除相撞的誘因。5hHesmc

將該功能移植于機場道面的智能管理還可預防跑道入侵，避免機場道面上的各種相撞事故。如果該功能得以實現，類似于2016年發(fā)生在上海虹橋機場的10.11事件和1977年3月27日的“特內里費”空難也完全可以避免。5hHesmc

4.處特情

只要智能航空系統(tǒng)掌握了所有特情處置預案，完全可以及時正確地處理各種空中特情。5hHesmc

由于人工智能不受心理因素的影響，所以只要使其全面掌握空中特情，就能及時選擇最合理方案及時準確處理。同時，地面各有關保障系統(tǒng)也可被喚起進入特情處理的保障狀態(tài)，以確保出現特情的航空器安全著陸。這將使處理類似于發(fā)生在2018年5月14日的“川航3U8633”航班特情事件變得比較簡單容易。5hHesmc

三、智能航空技術的實現方法和步驟

根據當今航空、通信、監(jiān)視、網絡和人工智能等技術的發(fā)展現狀，智能航空所需的硬件系統(tǒng)已基本具備，后期主要是進行物理安裝、連接和調試等工作，重點和難點是軟件方面的研發(fā)，尤其是空聯網軟件的研發(fā)。軟件研發(fā)時，為了安全起見和節(jié)約成本，首先應開發(fā)出模擬軟件，用模擬軟件發(fā)現和排除實用軟件在應用時可能出現的問題，之后根據模擬軟件研發(fā)實用軟件，實用軟件研發(fā)出來后先用無人機系統(tǒng)在小范圍內試用，之后在有人機通用航空活動和貨運航空中試用，最后推廣至航班飛行等所有航空活動，而且使用過程中還必須先期輔以人工操作配合人工智能雙系統(tǒng)共用，然后逐漸走向完全人工智能化。5hHesmc

智能航空的軟件主要分為航空器的智能駕駛系統(tǒng)和航管部門的智能航管系統(tǒng)，智能駕駛系統(tǒng)是對自動駕駛系統(tǒng)的升級，運行時的主要職責是收發(fā)有關信息并根據飛行計劃和收到的信息自主駕駛航空器飛行，因此相對容易。難點是智能航管系統(tǒng)，航管工作牽扯的面廣，涉及的專業(yè)龐雜，是整個航空運行體系中最綜合的樞紐系統(tǒng)，因此在軟件研發(fā)時最好采用由簡入繁、先條塊后匯總的方式逐級研發(fā)。5hHesmc

1.智能航管系統(tǒng)的研發(fā)方式與步驟

（1）智能靜態(tài)調配航管系統(tǒng)5hHesmc

預先調配是航管工作的先期工作，其主要內容和步驟為匯總飛行計劃及其它飛行情報，進行地圖作業(yè)，找出飛行沖突點并進行飛行調配，將調配方案通報至各有關部門。因此，軟件研發(fā)時應根據飛行調配原則及相關要求在航管系統(tǒng)內建立一套運算模型，運行時將飛行計劃及其它飛行情報等信息輸入該航管系統(tǒng)，令其進行地圖作業(yè)、找出飛行沖突點并進行飛行調配，之后航管人員便可將調配方案通報至各有關部門，預先調配就此實現智能化。我們可稱這種由航管系統(tǒng)自主完成的預先調配系統(tǒng)為“智能靜態(tài)調配航管系統(tǒng)”。“智能靜態(tài)調配航管系統(tǒng)”可完全避免人工調配所出現的差錯，同時提高工作效率、降低航管人員的勞動強度。5hHesmc

（2）智能靜態(tài)航管系統(tǒng)5hHesmc

在各航空單位的航管通信設施建設完備、通信網絡形成后，調配方案的通報將由“智能靜態(tài)調配航管系統(tǒng)”自主完成，此時系統(tǒng)已升級為“智能靜態(tài)航管系統(tǒng)”，可進一步減少人工差錯，同時進一步提高工作效率、降低相關人員的勞動強度。5hHesmc

（3）智能調配航管系統(tǒng)5hHesmc

飛行計劃實施時，“智能靜態(tài)航管系統(tǒng)”根據各航空器的航行諸元等動態(tài)信息及其它飛行情報，實時計算出調配指揮方案及數據，并及時提供給相關航管指揮人員，此時系統(tǒng)已升級為“智能調配航管系統(tǒng)”，航管指揮人員按照“智能調配航管系統(tǒng)”的提示對所轄航空器實施指揮（語音或信令），以使航空器安全、高效、順暢地飛行，同時降低航管指揮人員的差錯率和勞動強度。目前北京大興國際機場已在本場基本實現了該功能。5hHesmc

（4）智能指揮航管系統(tǒng)5hHesmc

當“智能調配航管系統(tǒng)”與航空器之間建立起完備的通信數據鏈后，“智能調配航管系統(tǒng)”將會自主把動態(tài)調配指揮方案及數據傳輸至相關航空器，用以提示、指揮飛行人員，飛行人員可根據機載設備收到的指令和提示操縱航空器，此時系統(tǒng)已升級為“智能指揮航管系統(tǒng)”。采用“智能指揮航管系統(tǒng)”可避免無線通話時的相互干擾，提高指揮通信效率，縮短通信頻道占用時間，進一步降低航管指揮人員和飛行人員的勞動強度，使航空器飛行更加安全、高效、順暢。5hHesmc

2.智能航管與智能駕駛結合而成的智能航空

航空器的機載設備完全升級到智能化后，機載設備每次收到“智能指揮航管系統(tǒng)”傳來的飛行情報等信息后，會自主將航空器調整到“智能指揮航管系統(tǒng)”所要求的飛行狀態(tài)，同時對飛行狀態(tài)的人工調整范圍進行鎖定，使飛行人員無法超范圍操縱航空器，從而達到智能飛行的目的，最終實現智能航空。5hHesmc

3.智能航空中的特情處置

在人工飛行與人工航管的情況下，當發(fā)生飛行特情時，飛行人員和航管人員可根據具體情況采取果斷措施進行處置，我們可根據以往的經驗為智能駕駛系統(tǒng)和智能航管系統(tǒng)設計出特情處置模型，使航空器和航管系統(tǒng)具有一定的特情處置能力，同時設定發(fā)生飛行特情時航空器可自動解除鎖定，以使飛行人員能夠操縱航空器，從而確保飛行安全。5hHesmc

四、智能航空的發(fā)展?jié)摿?/strong>