王恩天1，李泽锋2
陆军航空兵学院 北京通州 100000
摘 要：结合我国终端区参与飞行活动的航班、机场、管制单位、流量管理部门等组成要素，基于Multi-Agent技术建立多机场终端区流量协同管理模型，各Agent之间采取分布式Agent协同模式以更好的解决我国终端区流量协同管理面临的问题。
关键词：空中交通流量管理；终端区；Agent技术
0引言
近年来，我国航空运输需求总量的迅猛爬升，机场设施大规模建成，空中交通流量快速增长，终端区作为衔接航路空域与机场之间的重要区域，其空中交通活动态势日趋复杂多变，空域资源紧缺，空中交通堵塞等现象愈发突出，致使管制人员压力骤增，为了有效改善空中交通环境，减少管制人员负担，迫切需要先进的科学技术予以支持。人工智能技术以趋于人的思维，运用深度学习思考解决问题的方式让空中交通管制智能化成为可能，通过人工智能引导各机场间协调各因素、合理分配空域资源，对实现终端区空域资源最大限度利用以及机场容量最大化，提高空中交通管制效能，减少航班延误起到至关重要的作用。
1我国多机场终端区面临问题
终端区负责为单个或多个机场进场、离场航空器提供安全的空中交通服务，是整个空管系统的一个子系统，由于进、离场空域航空器之间极易出现飞行冲突，容量限制情况突出，协调难度大等特点，终端区也是情况最为复杂的一个子系统。机场数量增加，导致相邻机场管制区彼此空域容量减少，随着空域流量攀升，管制人员压力倍增、管制监控设备满足不了需求、空域容量接近负荷以及各单位之间协调困难等“人、机、环”问题日益凸显。
1.1管制人员面临压力巨大
空管系统中，管制员占有十分重要的位置，负责接收、移交、识别、监视航班，确保空域运行顺畅。由于终端区空域具有流量大、航路航线密集、飞行状态变化多等特点，管制员承担着较大的工作压力，需要时刻注意雷达显示屏上多架航班的飞行动态以及飞行间隔，在较短的时间内做出决策并针对每一架航班下达相应指令，不停进行航班之间的调配，保证航班之间的安全间隔，引导航班进行进、离场的排序，最终实现航班顺利起落。随着空域飞行流量的进一步增多，航班之间发生冲突的风险提高，同样的时间段里需要协调的航班数量增加，管制员做出决策的时间大大缩短、容错率降低，管制员面临极大工作负担和心累压力将对空域安全造成潜在威胁。
1.2空域内各要素间协同难度大
终端区内机场、航班、管制单位等分属不同的管理者，航班的运行需要各要素密切协同，国内早期没有统一的管理平台，加上通讯设备不够完善，管制效率极大受限。随着空域容量接近饱和以及机场数量进一步增加，各有关部门之间的协同难度大大增加，终端区不仅要根据上层航路空域反馈的航班流量情况控制各机场的航班运行，同时要协调相邻机场进、离场航班合理分配空域资源，当终端区达到工作负荷，必然导致协同运行效率降低，造成空域堵塞以及航班延误。从长远来看，建立终端管制中心依靠设置多种席位以及增加管制席位数量的手段达到统一协调的目的，没有突破以人为中心的协同方式固有的瓶颈，仍有需要改进的地方。
2人工智能Agent技术发展
2.1多Agent系统理论
多Agent系统（Multi-Agent System，MAS）,又称“自组织系统”，是新一代分布式智能技术的重要研究方向，属于分布式人工智能研究的分支。多Agent 系统由多个独立交互的 Agent 及特定的外部环境组成，将大型复杂系统分解为多个能够相互通信协商并具有知识学习能力的自治个体，可解决单个 Agent 或单层系统无法解决的非线性复杂问题。MAS的组织结构可分为三种层次结构、自律分散型结构和团体结构。
2.2国内研究现状
王飞等结合我国空中交通流量管理中央流量管理、区域流量管理、航路和终端区流量管理三级结构，运用Multi-Agent技术自底部向上的设计方法，构建空中交通管理系统的总体框架，明确三级管理中各Agent之间协作关系和协作方式，提出了运用Agent技术实现全国流量协同管理的新运行模式。张钧翔等分析终端区空中交通的结构以及其运行特点结合Agent特性，构建了基于多Agent多机场终端区空中交通仿真系统的体系结构。通过多Agent系统协作，实现多机场终端区空管系统的实时通信、辅助决策和自主飞行。
3多机场终端区流量协同管理模型建立
终端区流量协同管理总体框架基于我国现行的终端区运行模式构建，针对多机场终端区系统运行过程中流量管理协同要素多、交互过程复杂、航路航线冲突点密集的特点，结合多Agent系统，将终端区内的各个要素依据职能划分为不同Agent，各Agent具备自身职能的同时能够相互协同以达到航班协同规划、航路协同管理以及流量协同管理使终端区的流量管理趋于智能化，从而实现多机场终端区系统内部的实时信息共享、增强辅助决策能力、航班自主规划及、飞行优化空域流量与容量配。
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终端区流量协同管理总体框架采用分布式Agent技术，构建以航班Agent、管制员Agent、机场Agent、航空公司运控Agent、流量管理Agent、数据管理Agent、通信协作Agent为核心的多机场终端区空中交通仿真模型。航班Agent是流量协同管理过程中的飞行职能Agent，各航班Agent能够实现自主飞行，同时也能相互进行位置探测避免冲突，通过航班Agent的运行情况反映终端区内的流量情况；管制员Agent、机场Agent和航空公司运控Agent是主要的管制职能Agent，依据流控信息对航班Agent下达指令从而实施管制；流量管理Agent是重要的协调Agent实时监控终端区内流量变化，及时做出流控决策并通知相关管制职能Agent；数据管理Agent作为主要的数据收集、传输、存储、处理中枢为其他Agent提供所需的各类飞行、空域环境、运行数据；通信协作Agent是各Agent之间数据交互，同时通过决策机制协调数据传输优先级，实现高效运行。
结束语
本文运用Multi-Agent技术，对我国的终端区流量协同管理模式进行探讨，初步建立多机场终端区流量协同管理模型，简要阐述模型内部各Agent的主要职责和协同关系，为未来终端区空中交通流量管理提供一定的技术参考。
参考文献：
[1]叶博嘉.基于多Agent的空中交通协同流量管理研究[D].南京航空航天大学，2013.
[2]刘岳鹏.基于BDI模型的管制员Agent的建模技术[D].南京航空航天大学，2016.
[3]汤锦辉，王冲，程晓航等.多智能体的空中交通管理智能技术[J].空中交通管理，2016：17-23.
[4]张钧翔，胡明华.基于多Agent的多机场终端区空中交通智能仿真系统设计[J].交通运输工程与信息学报，2009：90-98.
[5]王飞，徐肖豪，张静.基于Multi-Agent的空中交通流量协同管理[J].广西师范大学学报：自然学科版，2008：125-128.