前 言 在的電子信息技術支撐推動下，走過百年歷程的人類航空事業，在2pan>世紀將迎來人人享有、人人參與的普惠航空。運輸航空器將越來越、駕駛越來越智能；通用航空器、無人駕駛航空器將形成更多分類，形態各異的新型航空器會層出不窮；軍事航空器隱身、集群、智能演化區分得更明能一體化、作戰綜合化、保障體繫化成了；跨域飛行的空天飛行器或許很快成為現實。隨著航空應用的普及與航空器種類的增多、性能的提升和飛行樣式的翻新，空中交通管理技術將會適應這一發展變化趨勢行體繫性的調整與創新。尤其隨著高超聲速航空器的研發取得重展，現有的空中交通管理及空域航行應用等，面臨著航空器速度突破帶來的巨大衝擊，甚至可能需要重塑或重構未來的空中交通管理繫統與國家空域繫統，建立全新的管理樣式和理論方法。而與此同時發展的以衛星和數據鏈通信、地基星基導航、雷達和自動相關監視技術、空中交通管制自動化為核心的空管信息空間，將會適應航空發展的需求實現對全空域的連續無縫的覆蓋，構建出空天地一體化的飛行保障基礎環境，成為國家重要基礎設施。空管信息空間將與實際飛行的物理空間融合成為一個統一體，基於信息物理融合空間的飛行活動管理與控制將會成為信息時代空管的重要標志。此時仍將飛行的物理空間割裂成不同大小的條塊空域，固定劃分、固定使用和隔離不同種類空中交通運行，將不能滿足未來發展所需，傳統的空域管理模式隨著空中交通總量持續增長其固有弊端日益凸顯，既制約空中交通管理基礎設施建設效益和新技術應用效果發揮，更帶來航空運輸繫統效率低下、抗氣像擾動能力弱、資源使用不節約、局部地區空域使用緊張等多種難題。我國空中交通管理自動化繫統體繫，經歷了20世紀90年代的規模化建設、2pan>世紀初的新技術快速應用之後，空域劃分與使用問題逐步上升為該領域的主要問題，既存在管理問題，也存在管理理論方法研究滯後問題，亟待在一些基礎研究領域取得突破。 本書的研究在此背景下，從空域劃分使用適應飛行密度從低到高及空中交通流快速時變性的需求出發，提出度量空域狀態、測算空域性能、評測空域使用的一套數值計算體繫，構建了中高空以導航和監視可靠覆蓋為基準、低空以屏蔽敏感目標和明示可飛開放區域為要素的空域格網模型，為實現在信息空間內對實際飛行的物理空行可度量測量、可計算決策分析、可視化展現、可及時資源配置調整等提供支撐，形成了空域數字測度基礎理論與方法，以期為推動我國空中交通空域定量計算新領域的建立提供一定幫助。 實際上，空中交通運輸總量增長到一定規模之後，空域劃分使用問題所導致的航班延誤、節能減排及飛行衝突等問題，逐步上升為空中交通管理的焦點問題，對此航空發達國家基於本國空中交通管理組織實施情況，提出空中交通流量與空域協同管理技術概念並開發出一繫列有針對性的關鍵技術。但我國空域存在軍化管理與化使用的國情特點，如何將空域離散化、數字化、組合化使用並匹配空中交通流需行調度決策控制，則成為我國該領域科研。 本書得到國防科技卓越青年科學基金項目(2018-JCJ-007)資助，以行基礎理論方法研究，並得到、空中交通管制委員會辦公室、空軍參謀部航空管制局、海軍參謀部航空兵局等單、專家提出構建數字化空域繫統的建議。針對這些建議，我們展開了空域管理的基礎性理論與方法的研究攻關，通過在華北地區構建數字化空域環境繫行技術應用試點，並通過“邊研究、邊試驗、邊總結”的方式，逐步建立起空域數值計算與優化的基本原理與技術框架，形成本書的主體研究內容，其中含國際上此領域研究形成的一些重要技術方法。本書是在作者前期出版的《空域管理概論》的基礎上，針對空域管理優化方法論總結形成的一本著作，在撰寫過程中得到了國家空域技術實驗室陳志傑院士、白松浩副主任、羅贊騫博士、唐治理博士、蒲釩博士，南京航空航天大學的胡明華教授、袁立罡博士、趙征博士等專家學者的大力支持和幫助，他們為本書成稿提供了大量意見和建議。此外還參考國際國內大量文獻資料，在此對給予本書撰寫提供資助、幫助的人們表示衷心誠摯的感謝!全書共分7章，由朱永文統稿，具體撰寫分工如下：第l章、第2章、第5章、第6章、第7章由朱永文撰寫；第3章由謝華撰寫；第4章由朱永文、王長春撰寫。 此外撰寫本書時考慮到加快完善我國空域管理理論體繫的需要和客觀要求，對空域數值計算點的確立，著重從評價空域規劃合理性及實際空域使用狀況的角行設計與建模，反映了作者在該領域方向的見解，供同行參考。 本書的完成得益於多年來與國內外同行廣泛學術交流與探討，由於作者個人能力、理論、經驗不足和掌握資料有限，要想實現對空域數值計算與優化理論方法準確構建、全方位論述還有較大差距，加上撰寫時間倉促，書中難免出現疏漏之處。衷心希望同行和廣大讀者批評指正，交流切磋，以使該理論體繫更加完善。 作者 2020年2月
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