聚焦智慧民航 | TBO：让飞行全程“可见、可控、可达”

【视频】智慧民航导刊（策划：王丽杰 制作：王艺超 剪辑：李佳为）

2024年底，民航局空管局组织完成了基于航迹运行（TBO）的双机验证飞行。这是亚太地区首次开展TBO双机验证飞行，也是继2019年亚太地区首次初始四维航迹（i4D）试验验证飞行后的又一重大进展。

一时间，TBO引发行业内广泛关注。什么是TBO？TBO需要哪些技术支撑，又有哪些功能？此次双机验证飞行是如何实现的？近期，记者采访了民航局空管局相关专家，了解TBO相关知识及其为空管运行带来的变革。

什么是TBO？

2020年，民航局空管局正式下发《中国民航空管基于航迹运行概念》，其中“基于航迹运行（TBO）”被定义为：空管、航空公司、机场等相关参与方建立统一的以四维航迹信息为基础的空中交通态势，通过协同决策对航班全运行周期的四维航迹进行管理，实现航班的精细化运行，提高空管系统运行保障能力和空中交通运行效率。

“这个定义的一个重点是四维航迹”。民航局空管局空管部相关工作人员介绍，所谓四维航迹，简单来说就是在三维的基础上增加一个维度。其中，三维是指经度、纬度和高度，新增加的第四个维度则是时间。

TBO可以在空管、航空公司、机场多方间实时共享和动态维护航迹信息，实现飞行与管制之间的协同决策，最终实现飞行全程“可见、可控、可达”。

在地面就可以精准地知道飞机在天上的飞行位置，这背后需要三个步骤的支持。首先，需要实现飞行意图下传（EPP），即飞行计划航迹、位置、航路点名、预计时间和速度等通过机载设备实时、自动下传给地面上的空管，这是四维航迹的主要来源。

其次，进行精准过点控制（TRA），即机载设备将自动计算的时刻下传至地面后，管制员根据这个时刻发送一个所需到达时刻，也就是需要航空器在某时到达某个航空点。相关工作人员表示：“现在，我们的精准过点控制已经非常精确了，基本控制在正负10秒以内，甚至更短。”

再次，提供数据链（ATS）服务。地空之间所有数据的交互都需要一个通路，就是数据链。只有数据链畅通，才能进行有效信息传达。目前，ATS已经覆盖飞行全阶段。

2022年，民航局发布《智慧民航建设路线图》，明确将智慧出行、智慧空管、智慧机场、智慧监管作为智慧民航建设的四个核心抓手。其中，智慧空管提出构建安全稳、效率高、智慧强、协同好的新一代空中交通管理系统。在此过程中，四维航迹精准预测技术、基于四维航迹的空中交通态势推演技术，以及基于四维航迹的空中交通态势管理技术等将在实现民航业全面透彻感知和智能融合决策方面发挥重要作用。

毫不夸张地说，TBO的出现将带来未来空中交通管理的革命性变革，为全球民航业带来更安全、高效、环保的运行环境。具体来说，与传统管制员对空话音管制方式不同，TBO利用数据链通信技术实现空地一体化管制，即地面空管自动化系统的“大脑”与飞机飞行管理系统的“大脑”直接通过数字化指令信息进行实时交互，实现对飞行全阶段航迹的精确智能管理，通过空地系统的高度集成，有效减轻管制员、飞行员的工作负荷，避免管制指挥的“错忘漏”，提升空管安全保障水平。

TBO的功能还有很多。对空管来说，它实现了精细化运行，可以优化航迹分配，在空域资源日益饱和的情况下提高空域资源利用率；定时到达优化了航班时间管理，提高了航班准点率和运行效率，为旅客出行带来了实实在在的好处；提供最优剖面以减少飞行中的无效机动和油耗，使航空公司实现降本增效、节能减排；意图一致性检验确保飞行计划与空管指令匹配，减少了航迹偏差，提升了飞行安全性。TBO通过强化数据链、精准化轨迹管理和协同决策，为未来构建智慧空管体系提供了强有力的技术支撑。

TBO需要哪些技术支撑？

TBO是一个技术综合性非常强的系统工程，涉及飞行计划、流量管理系统、管制自动化系统、数据链系统和机载航空电子系统设备的升级改造等多个方面。而TBO的顺利验证则需要机载预测航迹剖面等多项技术的支撑。

在阐明机载预测航迹剖面技术之前，先要了解一下什么是飞行剖面。简而言之，飞机在完成一次飞行任务时，要经过滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近、着陆和滑行等各个阶段。将飞行中各阶段的航迹在垂直面上投影并用图像表示出来，就是飞行剖面。也就是说，飞行剖面是对飞行任务的平面图像描述，它的纵轴是飞行的高度，横轴是飞行的距离（时间）。TBO利用地空数据链网络，采集双机机载预测航迹剖面数据，并将其实时分发至地面系统，实现了空地航迹融合与增强预测，并且支持冲突探测等应用，可以验证机载预测航迹剖面较地面系统航迹预测能力的提升作用。

同时，实现协作环境中的飞行和流量信息（FF-ICE）协同运行也很重要。在双机飞行前，空管部门利用FF-ICE/1起飞前飞行计划协同服务验证系统，实现空管与航空公司签派之间四维飞行计划的协商与拍发；在飞行过程中，将空管获得的机载预测航迹剖面、航路气象等态势数据同步分发至航空公司运控飞行跟踪系统，以便航空公司提前开展相关飞行保障服务，对航空公司航班运行监控能力具有很大的提升作用。

此外，TBO还需要融合数字化管制（CPDLC）与ACARSATS（基于飞机通信寻址与报告系统的航空信息服务）的全阶段数据链。TBO利用地空数据链网络，实现了“门到门”全阶段数据链空管。以双机验证飞行为例，前机从起飞到降落、滑行全阶段基于ACARSATS进行数字化管制、指令一致性检测，后机利用CPDLC实现调高、调速等数字化指令发送，利用ACARSATS实现RTA等数字化信息发送，其他区域利用ACARSATS实现数字化管制。

双机验证飞行如何实现？

2019年3月，民航局空管局组织实施了亚太地区首次初始四维航迹（i4D）试验验证飞行，成功验证了空地四维航迹共享能力、空地航迹协商能力、航空器精准定时到达能力、地空数字化管制能力，以及四维航迹运行对提高管制飞行安全水平和效率的作用，成为继欧洲国家后第二个成功进行这项试验的国家。首次四维航迹试飞验证成功将飞机到达指定点的时间精度控制在正负10秒以内，实现了飞行全程精准到达、平稳可控，为开展TBO研究和应用打下了坚实基础。

在四维航迹试飞验证基础上，民航局空管局积极研究国际民航组织、欧美TBO规章标准，参考美国MR-TBO验证飞行经验，并结合近年来中国民航TBO相关技术发展，探索利用现有机载航电能力初步规模化实施TBO运行的技术可行性。

2024年12月30日，民航局空管局开展基于航迹运行（TBO）的双机验证飞行，这是继2019年亚太地区首次初始四维航迹试验验证飞行后的又一重大进展。此次TBO双机验证测试在乌鲁木齐至北京大兴航线开展，前机使用波音737机型，后机使用空客A320机型，两机使用现有航班航线走向，沿同航路跟随飞行，起飞间隔为20分钟。

验证包括协作环境中的飞行和流量信息（FF-ICE）、数据链空管、RTA、机间态势共享、数字化管制指令可视化等31个验证科目，其间成功发送数字化管制指令及信息28条，成功率达100%，平均通信延迟2.0秒。双机成功接收3个目标航路点RTA时间，控制通过精度达正负8秒，下传586个后续报告点，平均预测偏差控制在正负10秒以内。

此次双机验证飞行较2019年实现了多项突破：运行概念从相对单一的“空地协同”模式向着更为全面的“空地、地地、空空协同”模式大步迈进，同时运行主体从单一空管单位延伸至空管、航企、机场多方携手共进，这一变革将进一步优化民航运行的整体生态；验证场景从最初的单架航空器地空飞行管制场景拓展至两架航空器紧密交互的协同场景，前机将航路气象等重要态势信息以及飞行动态实时下传至地面，并根据需求精准上传至后机，后机据此主动保持与前机的安全间隔，同时地面系统全程进行严密监视，全方位提升机间协同能力和飞行安全保障水平，为多机协同飞行提供了更具挑战性和现实意义的验证环境。

放眼全球，TBO是未来空管交通管理发展的一大趋势。随着人工智能、大数据、云计算等新技术的发展，TBO的预测精度和决策效率还将进一步提高。眼下，中国民航取得了TBO双机验证试飞成功，然而前方的路依然漫长。道阻且长，行则将至。中国民航将持续加大TBO研发、验证和推广力度，助力空管运行效率和服务品质不断提升。（中国民航报 记者高雅娜）

光点

从三维迈向四维 “流动”航迹驱动效率变革

无论在哪个领域，从三维到四维都是对时空观念的重大突破——随着时间坐标的加入，每一个“静态世界”都将逐渐运动起来。这不仅是对物理空间的拓展，更是对人类认知的深刻改变。

对空中交通管理领域来说，基于航迹运行（TBO）将带来一场革命性变革，帮助人们在更高维度的视角下，更好地完成空中交通管理工作，为全球民航业带来更安全、高效、环保的运行环境。

今天，随着民航业的快速发展，空中交通管理正变得越来越复杂，面临更大的挑战。在此背景下，随着TBO引入时间维度，空中交通管理将拥有具备实时响应和动态调整能力的基础。具体来看，TBO将通过改变“地空对话”方式，实现管制效率提高。

在传统管制时代，管制员主要通过话音与飞行员沟通。而进入数字化时代，TBO则可以利用数据链通信技术实现空地一体化管制。这种变化可以看作两个“大脑”的直接对话——地面空管自动化系统与飞机飞行管理系统可以通过数字化指令信息进行实时交互、信息共享，从而对飞行全阶段航迹进行精细化管理。这种变革在实现管制信息高度集成的同时，有效减轻了管制员和飞行员的工作负荷，显著提升了安全保障水平。

在此次民航局空管局组织的基于航迹运行的双机验证飞行中，TBO在提高管制飞行安全水平和效率方面展现出的潜力，让人们看到了“智慧空管”正从概念一步步变为现实。在全球范围内，尽管面临不少挑战，TBO依旧被普遍认为是民航业发展的大势。可以说，这不仅是技术发展的必然趋势，也是民航业未来发展的关键一步。（中国民航报 记者王艺超）

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编辑|张 薇

校对|李季威

审核|程 凌