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第一篇 绪论 1

第1章 世界航空 1

1.1 军用航空的发展 1

1.2 民用航空的发展 2

第2章 国际民航组织（ICAO） 3

2.1 ICAO的诞生 3

2.2 ICAO的目标 4

2.3 国际民用航空公约（芝加哥公约） 4

2.4 国际民用航空公约的附件 5

2.5 ICAO的组成 7

2.6 ICAO在发展ATM中的责任和作用 9

2.7 结论 10

第3章 航空运输系统 11

3.1 简介 11

3.2 航空运输系统的组成 12

3.2.1 航空运输系统的服务需求 12

3.2.2 航空运输系统的服务供应 12

第二篇 空中交通管理的发展 14

第4章 第一代空管 14

4.1 目视飞行 14

4.2 建立在陆基通信、导航和监视设备基础上的空中交通管制（ATC）的飞行 15

4.2.1 通信 16

4.2.2 导航 16

4.2.3 监视 24

4.2.4 管制中心设施 25

4.2.5 空中交通管理（ATM）的初现 25

第5章 第二代空管 26

5.1 新航行系统（FANS）的出现 26

5.2 FANS的具体表示和特点 26

5.3 卫星通信、导航、监视（CNS）和空中交通管理（ATM）技术 27

5.3.1 通信 27

5.3.2 导航 28

5.3.3 监视 29

5.3.4 空中交通管理（ATM） 30

5.4 结论 31

第6章 第三代空管系统 33

6.1 基于性能空管（ANS/ATMS）的提出 33

6.2 对第三代空管系统的期望 33

6.3 第三代空管的运行概念及组成 35

6.3.1 运行概念 35

6.3.2 空中交通管理系统（ATMS）组成 36

6.4 第三代空管的主要特征——基于性能的空中交通管理系统（ATMS） 39

6.4.1 所需ATMS性能（RASP） 39

6.4.2 所需总系统性能（RTSP） 39

6.4.3 性能需求的内在层次 40

第三篇 第三代空管运行展望 43

第7章 面临的运行环境和挑战 43

7.1 空中交通流量 43

7.2 空域用户的多样性 43

7.3 结论 46

第8章 运行模式的变革 47

8.1 协同合作的运行模式 47

8.1.1 关于协同空中交通管理（C-ATM） 47

8.1.2 关于机场运行和规划的协同合作 47

8.1.3 关于安保和防御空域运行的协同合作 47

8.2 基于航迹的空域和运行 48

8.2.1 四维航迹（4DT）的定义和属性 49

8.2.2 四维航迹（4DTs）在综合的基于航迹运行（TBO）中的应用 50

8.2.3 航迹管理 51

8.2.4 间隔管理（SM）方法 51

8.2.5 基于航迹的航空器程序 53

8.2.6 基于航迹运行的航路和巡航 54

8.2.7 基于航迹运行（TBO）的进／离场 55

8.3 空域和运行 57

8.3.1 传统空域和运行 57

8.3.2 非传统空域和运行 57

8.4 机场场面和塔台运行 58

第9章 责任和角色的变革 59

9.1 人与自动化的责任和角色的变革 59

9.2 飞行运营者的责任和角色的变革 61

9.3 空中航行服务提供者责任和角色的变革 63

9.4 安全者与安保的角色 67

第四篇 服务与变革 68

第10章 机场运行和基础设施服务 68

10.1 概述 68

10.2 未来机场空侧运行面临的变革 68

10.2.1 采用综合的机场场面和停机坪交通管理系统 69

10.2.2 提高空侧的管理功能 69

10.3 机场建设观念的变革 71

10.3.1 机场保护 71

10.3.2 建设高效、灵活和快速响应能力的机场系统 72

10.3.3 对区域系统进行综合规划 73

10.3.4 优化机场设计 75

10.3.5 为机场系统规划提供信息服务 76

第11章 设施联网服务 78

11.1 概述 78

11.2 网络使能信息共享服务 78

11.2.1 地面网络服务 79

11.2.2 空—地网络服务 79

11.2.3 空中航行服务提供者（ANSP）的设施和基础设施服务 80

11.2.4 航空器数据通信链路 80

11.2.5 基础设施管理服务／服务质量（QoS） 82

11.3 任务支持服务 83

11.4 小结 83

11.4.1 概述 83

11.4.2 期待的变革 83

11.4.3 可预期的重大变革 84

11.4.4 缺点和问题 85

11.5 展望 86

11.5.1 大数据 86

11.5.2 云计算 87

11.5.3 云计算在空中交通管理（ATM）中的应用 89

第12章 共享态势感知（SSA）服务 98

12.1 简介 98

12.2 气象信息服务 98

12.2.1 简介 98

12.2.2 气象信息运行 99

12.2.3 气象信息服务 101

12.2.4 小结 103

12.3 健壮的定位、导航、授时（PNT）服务 103

12.3.1 PNT简介 103

12.3.2 定位服务 103

12.3.3 导航服务 103

12.3.4 授时服务 103

12.3.5 PNT的组成 104

12.3.6 PNT小结 104

12.4 监视服务 104

12.4.1 简介 104

12.4.2 主要的监视服务 105

12.4.3 监视服务的组成 105

12.4.4 小结 107

12.5 飞行计划填写和飞行数据管理服务 107

12.6 流量战略和航迹冲突分析服务 108

12.7 共享态势感知航空信息服务 109

12.8 地理空间信息服务（GIS） 110

第13章 环境管理服务 112

13.1 简介 112

13.2 未来环境运行的重要变革 113

13.2.1 航空系统环境管理系统（EMS）的变革 113

13.2.2 空域环境运行的变革 114

13.2.3 机场规划和运行的变革 115

13.2.4 航空器设计和技术的变革 116

13.3 环境管理系统的政策和能力 116

13.3.1 政策 118

13.3.2 关于改进运行的建议 119

13.3.3 分析工具 120

13.3.4 技术 120

13.3.5 科学／度量参数及指标 121

13.4 环境管理的保障措施 121

第14章 性能管理服务 122

14.1 简介 122

14.2 重要的性能管理变革 122

14.3 性能管理服务 123

第五篇 专题讨论 125

第15章 安全与安全管理 125

15.1 概述 125

15.2 保障系统安全的方法 125

15.3 安全风险管理 127

15.3.1 概述 127

15.3.2 安全风险管理 127

15.3.3 风险管理措施 128

15.3.4 风险表述 129

15.4 安全等级（LS） 129

15.4.1 安全与容量 129

15.4.2 安全与安全增益 130

15.4.3 安全等级（LS） 131

15.5 利用安全层概念进行系统的安全设计 132

15.5.1 空中交通管理系统（ATMS）的层概念 132

15.5.2 设计空中交通管理系统（ATMS）安全的层概念法 132

15.6 飞行间隔与间隔标准 133

15.6.1 飞行间隔 133

15.6.2 间隔标准 133

15.6.3 间隔评估 134

第16章 空域系统 142

16.1 概述 142

16.2 空域系统的长远发展目标——“自由飞行” 143

16.2.1 “自由飞行”的来历 143

16.2.2 “自由飞行”概念的发展 144

16.3 实现“自由飞行” 145

16.3.1 造成当前空域系统低效和延误的因素 145

16.3.2 “自由飞行”概念如何去掉空域系统延误和低效根源 146

第17章 空域 153

17.1 空域的概念 153

17.2 空域的分类 153

17.2.1 国际民航组织（ICAO）的空域分类 153

17.2.2 美国的空域分类 154

17.2.3 其他国家的空域分类 156

17.3 空域的发展 157

第18章 机场上的尾流与间隔 160

18.1 第一种类型的尾流 160

18.2 第二种类型的尾流 166

18.3 尾流对平行跑道的影响 166

第19章 飞行管理系统（FMS） 168

19.1 前言 168

19.2 飞行管理系统（FMS）的发展 168

19.3 飞行管理系统（FMS）的组成 169

19.4 飞行管理系统（FMS）的功能 171

19.4.1 飞行管理计算机系统的故障检测和告警 172

19.4.2 推力管理系统（TMS） 172

19.4.3 控制显示单元（CDU） 172

19.4.4 性能管理 172

19.4.5 直接运营费用（DOC）的计算 172

19.5 飞行管理系统（FMS）的应用 173

19.5.1 简介 173

19.5.2 飞行计划 173

19.6 结束语——FMS和ATM 175

第20章 基于性能的导航（PBN） 178

20.1 概述 178

20.2 所需导航性能（RNP） 179

20.2.1 沿预定航迹的飞行能力 179

20.2.2 机载性能监测和告警功能 181

20.2.3 具备RNP能力航空器的导航设备配置 181

20.2.4 概念和应用 182

20.2.5 一般规定 183

20.2.6 空域与RNP 183

20.2.7 RNP运行 184

20.2.8 RNP小结 185

20.3 区域导航（RNAV） 186

20.4 结束语 186

第21章 交通告警和防撞系统（TCAS） 188

21.1 TCAS的基本原理 188

21.2 TCAS的开发和实施过程 188

21.3 结论 189

21.4 TCAS-Ⅱ和ADS-B组合监视防撞系统 190

21.5 二次监视雷达 191

第22章 自动相关监视（ADS） 193

22.1 ADS概述 193

22.2 ADS-A/C（寻址／合同式ADS） 194

22.3 ADS-B（广播式自动相关监视） 197

22.3.1 ADS-B概述 197

22.3.2 ADS-B系统功能 199

22.3.3 ADS-B系统组成 203

22.3.4 ADS-R（二次／再次广播式ADS） 212

22.3.5 ADS-B的运行要求 212

22.3.6 ADS-B数据精度和完好性评估 213

22.3.7 ADS-X 215

22.3.8 ADS-B实施所面临的挑战与发展 216

22.4 结束语 217

附录 218

附录1 下一代航空运输系统运行概念的词汇（汉英对照） 218

附录2 缩略语 241

参考文献 251