黃晉 江文波

摘要：該文主要分析了NEXTGEN發(fā)展的現(xiàn)狀和未來發(fā)展，通過闡述ADS-B、PBN、SWIM、NNEW等先進技術和程序，使我們看到了NEXTGEN給我們帶來的好處和提供的巨大利益，如減少了航班延誤情況，節(jié)省燃油并降低飛機尾氣排放量，提供了更好的旅行體驗等，使得美國航空操作更安全，更高效。

關鍵詞：NEXTGEN建設 ADS-B PBN SWIM NNEW

中圖分類號：F293.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0202-02

隨著社會的發(fā)展，航空運輸在人們的生活中越來越重要，最為根本的是航空運輸驅動了整個國家的經濟，連接整個社會、運輸重要和高價值的貨物、在整個經濟內包括最大的行業(yè)旅游業(yè)創(chuàng)造工作機會等等，實際上所有的行業(yè)都從民航業(yè)中受益。民航已成為美國經濟整體的一個部分，是經濟增長的一個關鍵催化劑，對生活品質有很大的影響力。航空運輸在技術、政策和程序等方面有許多問題需要去解決和改進，而NEXTGEN的建設就是為了去改善這些問題。了解美國NEXTGEN建設的現(xiàn)狀與未來發(fā)展，將更好的有助于我們去滿足國家的發(fā)展和人民的需求。

1 美國NEXTGEN建設的現(xiàn)狀

隨著NEXTGEN的不斷完善，美國對其的建設也在一步步進行中。在2012年，聯(lián)邦航空局已經旨在加快裝備新一代系統(tǒng)的速率，通過減少混合操作的時間來加強新一代系統(tǒng)福利的傳播并且激勵對新一代系統(tǒng)的裝備。NEXTGEN建設在2013年保持著持續(xù)增長的勢頭，特別是PBN，ADS-B等的應用。2013年1月，一個新的計劃在向前邁進，航路自動化現(xiàn)代化（ERAM）連續(xù)運行在七個航路空中交通管制中心--新墨西哥州的阿爾伯克基，丹佛，洛杉磯，明尼阿波利斯，奧克蘭，加利福尼亞州，鹽湖城和西雅圖。20個航路空中交通管制中的13個已經獲得了初步的操作能力，并在2013年第一季度新增3個。在2012年，美國聯(lián)邦航空局已經開始開發(fā)先進的ERAM軟件將使系統(tǒng)支持新一代航空運輸系統(tǒng)，一旦所有20個中心完美運行ERAM，該機構將進行出國路線規(guī)劃的開發(fā)。

1.1 基于性能的導航（PBN）

PBN是國際民航組織（ICAO）在整合各國區(qū)域導航（RNAV）和所需導航性能（RNP）運行實踐和技術標準的基礎上，提出的一種新型運行概念。其是建設新一代航空運輸系統(tǒng)的核心技術之一。它將飛機先進的機載設備與衛(wèi)星導航及其他先進技術結合起來，涵蓋了從航路、終端區(qū)到進近著陸的所有飛行階段，提供了更加精確、安全的飛行方法和更加高效的空中交通管理模式。

PBN精確地引導航空器，提高飛行運行安全性；提供垂直引導，實施連續(xù)穩(wěn)定的下降程序，減少可控撞地的風險；改善全天候運行，提高航班正常性，保障地形復雜機場運行的安全；實現(xiàn)靈活和優(yōu)化的飛行航徑，增加飛機業(yè)載，減少飛行時間，節(jié)省燃油；避開噪音敏感區(qū)，減少排放，提高環(huán)保水平；通過實施平行航路和增加終端區(qū)內進、離場航線定位點，提高交通流量；縮小航空器間橫向和縱向間隔，增大空域容量；減少地空通信和雷達引導需求，便于指揮，降低飛行員和管制員的工作負荷；減少導航基礎設施投資和運行成本，提高運行的整體經濟效益。

在飛機上升階段，對飛機進行流線型出發(fā)管理，RNAV和RNP從不同的跑道上增加了離港路徑，增加了離港容量；在飛機平飛有效巡航階段，RNAV、RNP和RVSM利用減少分離要求來增加空域容量；在飛機降落到機場的階段，對飛機進行流線抵達管理，RNAV和RNP允許增加精確的跑道路徑，為飛機減少了能源的消耗，控制了尾氣的排放。

2013年聯(lián)邦航空局快速主動實施基于性能的導航（PBN）程序和空域的改進。在休斯敦，得克薩斯州北部和華盛頓特區(qū)這三個地區(qū)完成他們的計劃，并進入實施階段?；谛阅艿膶Ш綌U展，新一代系統(tǒng)的實施主體從一開始，到2012年持續(xù)增長。2013年5月，美國聯(lián)邦航空局推出PBN儀表板，一個基于網(wǎng)絡的工具，它提供RNAV和RNP機場過程中的NAS上部署和使用數(shù)據(jù)[1]。此操作信息，將支持當前的的PBN性能和分析，幫助開發(fā)新的程序。

1.2 自動相關監(jiān)視-廣播（ADS-B）

ADS-B作為美國NEXTGEN核心部分之一是利用GPS和廣域增強系統(tǒng)技術，在國家空域系統(tǒng)（NAS）的地面雷達跟蹤飛機的新一代的繼任者，它主要實施空對空監(jiān)視，以網(wǎng)狀、多點對多點方式完成數(shù)據(jù)雙向通信。ADS-B功能的完成是通過機載ADS-B通信設備廣播式發(fā)出來自機載信息處理單元收集到的導航信息，接收其他飛機和地面的廣播信息后經過處理送給機艙綜合信息顯示器。機艙綜合信息顯示器根據(jù)收集的其他飛機和地面的ADS-B信息、機載雷達信息、導航信息后給飛行員提供飛機周圍的態(tài)勢信息和其他附加信息。

ADS-B主要的優(yōu)勢在于提供空對空的監(jiān)視；提供監(jiān)控遠程或荒涼的地區(qū)，目前還沒有與雷達覆蓋；提供實時交通和航空信息在駕駛艙內；允許減少在出發(fā)和到達時間間隔和更好的可預見性；支持常見的間隔標準，橫向和縱向的空域中的所有類；提高了航空公司的能力來管理交通和機群；提高空中交通管制員的計劃遠遠提前抵港及離港的能力；減少國家空域系統(tǒng)運作所需的基礎設施的成本。在場面監(jiān)視、終端區(qū)監(jiān)視、航路監(jiān)視、空-空監(jiān)視都以ADS-B為主要監(jiān)視手段。ADS-B在地面監(jiān)視上的應用有航路監(jiān)視、終端區(qū)監(jiān)視、無雷達覆蓋區(qū)監(jiān)視、機場場面監(jiān)視、為其他地面設備提供飛機數(shù)據(jù)。

ADS-B在空-空監(jiān)視上的應用：增強的場面交通狀態(tài)獲取、增強的飛行進程交通狀態(tài)獲取、增強的目視“看到-避讓”、增強的連續(xù)目視進近、增強的排隊和匯聚、洋區(qū)的尾隨飛行程序、增強的交叉和穿越飛行。ADS-B計劃也在繼續(xù)穩(wěn)步部署地面站，截至2月，美國聯(lián)邦航空局已安裝了超過500個自動相關監(jiān)視-廣播（ADS-B）地面站，其中445個運作，提供交通和天氣信息給適當裝備的飛機，要求ADS-B裝備到2020年飛機飛行能力受限的空域和容量受限機場等。數(shù)萬名通用航空飛機已經配備了廣域增強系統(tǒng)（WAAS）接收機，大大提高了GPS信號的可用性，準確性和完整性。在2013年3月，美國聯(lián)邦航空局在超過1500個機場實行了支持WAAS-LPV程序。NEXTGEN改進了超過1500個機場在低能見度的條件下的進入權限[1]。

在2012年年底，美國聯(lián)邦航空局推出為期一年的試運作的系統(tǒng)，旨在消除潛在的不足其體現(xiàn)在大西洋互操作性倡議中。從NEXTGEN開始，美國聯(lián)邦航空局設置了一個高優(yōu)先級，用于與其他政府機構和國際組織在制定和實施空中交通管理（ATM）中共同進步。

1.3 系統(tǒng)廣域信息管理（SWIM）

SWIM作為NextGen的組合方案的重要部分，可以確保所有利益相關者可以相互溝通，信息共享。它是基于IT基礎構架的國家空域系統(tǒng)（NAS）所必需的信息共享系統(tǒng)，作為一個技術推動者，能提供互操作性，并鼓勵信息和服務的可重用性。

SWIM系統(tǒng)之間的信息交流是以面向服務的構架（SOA）為基礎。SOA作為一種架構方法，它將應用程序的服務通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，這使得構建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。SOA的構架可重復使用技術和信息，以簡化操作并提高業(yè)務靈活性[2]。

美國目前正在實施SOA治理，以確保數(shù)據(jù)在服務提供商和消費者之間實現(xiàn)信息共享。最終目標是提供服務的重用和消除傳統(tǒng)組織界限。美國近期在努力實現(xiàn)其重復功能，它的好處是使企業(yè)具有更大的靈活性，以適應不斷變化的業(yè)務需求。因此，確?；ゲ僮餍院椭赜檬荢WIM的主要目標。

1.4 NextGen的網(wǎng)絡天線服務（NNEW）

NNEW通過多部門的努力，為國家空域系統(tǒng)的用戶提供快捷、準確、符合成本效益和實時的氣象信息。NextGen通過常見的氣象數(shù)據(jù)的共享，加強安全和支持協(xié)作決策。

NNEW是提供FAA的四維天氣立方體（4-D WX數(shù)據(jù)立方體）的基礎設施的一部分。4-D WX數(shù)據(jù)立方體將提供常見的，普及的航空氣象數(shù)據(jù)。所有類別的天氣用戶將及時獲得所有改善、準確的天氣信息支持決策，同時加強安全。

4-D WX數(shù)據(jù)立方體的氣象數(shù)據(jù)包括：在各種數(shù)據(jù)庫內公布的FAA的天氣數(shù)據(jù)，國家海洋和大氣管理局（NOAA），國防部（DOD），以及商業(yè)（CV）的氣象資料供應商提供的天氣數(shù)據(jù)。在4-DWX數(shù)據(jù)立方體內并提供用戶所需的單位和坐標系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，可通過注冊/公布的數(shù)據(jù)來查找和檢索所需的資料庫。數(shù)據(jù)的轉化將采用不同的標準，并提供用戶所需的單位和坐標系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)[2]。

目前4-D的天氣數(shù)據(jù)立方體的發(fā)展已退居美國聯(lián)邦航空局（FAA）和國家氣象局（NWS）。輸入是美國聯(lián)邦航空局資助的程序，它的存在是建立FAA的立方體部分和履行以上所述的傳播需求。此外，立方體通過提供改進的預測和意見將成為一個整合的推動者。

2 美國NEXTGEN未來發(fā)展

美國NEXTGEN未來發(fā)展對于航空界來說至關重要。在未來，我們將體驗到NEXTGEN在飛行的所有階段上提供的便利，包括提高安全性，提高功能效率，提供更好的環(huán)境性能以減少噪音和排放的影響等。實時的數(shù)據(jù)共享將成為NEXTGEN未來發(fā)展的基石。美國未來發(fā)展的重點之一將是將NEXTGEN更加廣泛的功能提供給商業(yè)需求和航空運營商，為它們提供更多的利益，促使NEXTGEN更廣泛的裝備。

未來美國的發(fā)展計劃將包括：ADS-B在駕駛艙的應用；場面活動地圖匯聚與賤哥；平行跑道進近；縮小賤哥的平行運行；集成氣象信息，提高預測性；低能見度運行；改進非雷達區(qū)域交通服務；RNAV/RNP；交通管理支持；場面交通管理系統(tǒng)；打城市間RNR/NAVP航路交通服務等。

美國將初步實現(xiàn)包括從一個單一的權威來源到飛行運營中心的分配，并且將在2015年使得國家空域系統(tǒng)（NAS）可用。交通態(tài)勢感知警報（TSAA）飛行測試也將于2013年春季完成，通過它在未來將會減少空中相撞的幾率。技術標準規(guī)定介紹TSAA設備建設的要求，將在2014年春天發(fā)行?？罩薪煌ü苤疲ˋTC）自動化改進，出發(fā)/到達綜合能力，將最大限度地提高跑道的使用，以提高抵港及離港效率。在2014年美國將開始部署這個工具，這將使塔臺管制員能夠分配在頭頂上離港飛機交通流間隙。美國同時預計在2014年引入改進的圖形湍流指導功能，提供飛行規(guī)劃者在各級飛行中的動蕩預測，包括山波動蕩，當強風流向山區(qū)對其向上施壓等。一個在阿拉斯加空中交通預測飛機結冰潛能的功能將在2015年公布，國家能見度預報預計在2016年可用。這些天氣工具最初將通過美國國家海洋和大氣管理局提供給NAS用戶通過基于Web的航空數(shù)字數(shù)據(jù)服務門戶。從2016年開始，NEXTGEN的共同支持服務的天氣（CSS-WX）將通過全系統(tǒng)信息管理使用的氣象信息通過各種FAA空管規(guī)劃工具傳播，通過NEXTGEN的天氣處理器（NWP）航空氣象信息生成新的類別。

NEXTGEN未來將從各種技術、系統(tǒng)和管理方面來完善飛行的方方面面，為公眾提供更好的飛行體驗，為運營商創(chuàng)造更大的利益。這將是我們把20世紀的系統(tǒng)和技術讓位給21世紀的轉折點。

3 結語

盡管NEXTGEN的發(fā)展為我們提供了巨大的利益，但仍然有許多技術、系統(tǒng)和管理方面的難題需要去解決，只有在不斷的改進中去學習、創(chuàng)新、總結，才能使NEXTGEN更快更好的發(fā)展，為航空界美好的明天奠定基礎。

參考文獻

[1] Federal Aviation Administration.NextGen Implementation Plan.America：FAA，2013.

[2] 程擎，朱代武.新一代空中交通管理系統(tǒng)[M].成都：西南交通大學出版社，2013：18-19.

[3] Cheng Qing，Zhu Daiwu.A new generation ofair traffic management system[M].chengdu：Southwest jiaotong university Press，2013.