隨著人類文明的的進一步發(fā)展，航空運輸在整個綜合交通運輸體系中占有愈來愈重要的地位。但由于空域資源的有限性，飛行量的大幅增長使得飛行沖突變得日益嚴(yán)重，不僅限制了航班量的增加，也對現(xiàn)有航班造成了許多延誤。

隨著航空運輸?shù)牟粩喟l(fā)展，使得空中交通系統(tǒng)面臨著越來越嚴(yán)重的航線擁擠，并因此造成了巨大的經(jīng)濟損失，埋下了事故隱患。1999年，印度一架波音747客機在升空后不久，與一架小型客機在空中發(fā)生相撞事故，造成四百多人喪生，造成了極大的經(jīng)濟損失和社會影響。在我國，由于空中交通系統(tǒng)設(shè)備不完善，航路航線設(shè)計不合理，空中交通管制員和飛行員素質(zhì)不高等問題，每年也不可避免的要發(fā)生一些飛機空中危險接近的事故，雖然并沒有造成直接的經(jīng)濟損失，但卻為發(fā)生空難事故埋下了隱患。

為了防止飛機發(fā)生危險接近甚至碰撞，國際民航組織（ICAO）對飛機的橫向、縱向和垂直間隔作了明確規(guī)定.這些規(guī)定涉及 VFR（目視飛行)，IFR(儀表飛行)，機場區(qū)域飛行，航線飛行，進、離場飛行和使用二次雷達的監(jiān)視飛行等。例如IFR條件下區(qū)域管制員直接使用二次雷達顯示器監(jiān)視指揮飛機，若飛機同航跡同高度順向飛行，其雷達間隔不少于60km.然而在現(xiàn)實中，違反這些規(guī)定的現(xiàn)象也不少見，當(dāng)然這其中有儀器儀表顯示精度問題，氣象及航線數(shù)據(jù)不準(zhǔn)問題，也有管制員和飛行員人為指揮差錯和操作失誤等問題。但后果卻不尋常，輕則造成危險接近，重則兩機相撞。面對這些實際問題，科研人員多年來試圖從理論上研究飛機的飛行安全性，因此，需要從理論的高度來對這些人為的間隔規(guī)定提供理論依據(jù)，以求對那些不合理的間隔規(guī)定進行改進和完善。

1.2 國內(nèi)外有關(guān)研究的發(fā)展與現(xiàn)狀

在諸如美國等航空業(yè)發(fā)達國家，這方面的工作早在六七十年代就已經(jīng)開始進行了，并且取得了很多的研究成果。在這些國家，研究人員通過在實際的飛行試驗中取得的大量的實際數(shù)據(jù)，又通過對這些實際數(shù)據(jù)的研究分析，建立起了一整套比較完善的理論體系，并且經(jīng)過了多年的各種研究、會議，經(jīng)過歷次修改、補充，對現(xiàn)行國際上執(zhí)行的飛機最小間隔規(guī)定的制定，起到了指導(dǎo)性的作用，為國際民航組織（ICAO）制定一系列的間隔規(guī)定，以及各個國家的民航系統(tǒng)的航路設(shè)計、制定管制方法以及管制規(guī)定提供了理論上的依據(jù)。

國際上對這方面問題的研究早在六七十年代就已經(jīng)開始了，主要是分為沖突可能性分析和飛機保護區(qū)重合兩大方向進行的，沖突可能性分析方向是從概率論的角度入手，對飛機間發(fā)生危險情況的可能性進行分析；飛機保護區(qū)重合方向是從為飛機飛行的航路預(yù)設(shè)一個保護區(qū)來實現(xiàn)的，對飛機之間發(fā)生沖突只是從幾何的角度進行預(yù)測的。

在沖突可能性分析方面，美國密歇根大學(xué)交通管理技術(shù)研究所的Lyle D.Filkins和Joseph W.Little為美國民用航空局（FAA）所做的對飛機間隔標(biāo)準(zhǔn)的研究[10]，其重點都放在了用概率論的思想來討論飛機在航路飛行情況下，考慮所飛航路的幾何結(jié)構(gòu)，以及飛機在空中進行定位時可能存在的位置誤差，以側(cè)向間隔為主，對飛機之間發(fā)生碰撞的可能性進行分析，從概率的意義上對飛機間的安全間隔進行了討論。

在飛機保護區(qū)重合方面，美國國家技術(shù)信息服務(wù)部（NTIS）的Frank V.Giallanza、Charles P.Giallanza和James C.Brown為美國民用航空局（FAA）所作的報告中[11]，對飛機在洋區(qū)飛行時有可能發(fā)生的沖突進行了研究，研究的重點主要集中在為飛機所飛航路提供一個保護區(qū)上，找出航路有交叉的地方，當(dāng)飛機進入其他飛機的保護區(qū)并且該飛機正在該交叉點時，就判定兩架飛機之間發(fā)生了沖突。該研究基本上是從純幾何的角度對飛機之間可能發(fā)生的沖突進行預(yù)測，主要是依靠飛機飛行的航班時刻表和所飛的航路結(jié)構(gòu)，并考慮上飛機的飛行速度、高度，以及時間因素，來對飛機之間的沖突進行預(yù)測的。然而在該項研究中，作者對飛機速度、高度等信息沒有進行嚴(yán)格的討論，都以該型號飛機的標(biāo)準(zhǔn)值作為計算的參數(shù)進行計算，沒有考慮到飛機在空中的位置所受到的影響，因此，該研究所得到的成果只能是一個比較粗糙的計算方法。

另外，從九十年代開始，鑒于通訊、導(dǎo)航等方面技術(shù)的發(fā)展水平，美國等一些航空業(yè)發(fā)達國家提出了一個“自由飛行”的概念，在開放的天空中，飛機所飛的路徑由飛行員自己決定，這樣的一個思想為解決空中航路擁擠的局面，更高效率的利用空間資源開辟了另外一條新的道路。美國航空航天局（NASA）的Russell A.Paielli和Heinz Erzberger所做的對自由飛行中的飛機沖突預(yù)測的研究[13]，主要思想也是為在自由飛行中的飛機提供一個保護區(qū)，然而與第二種討論不同的是，這個保護區(qū)在能精確定位的地方是一個圓形的，但隨著飛機的移動，該保護區(qū)的形狀將發(fā)生變化，將沿著飛機飛行的方向拉長成為一個橢圓形，同樣的，在對飛機進行沖突預(yù)測時也是考慮飛機的保護區(qū)的重合的問題，只是該保護區(qū)考慮了飛機在空中位置的不確定因素，這樣得出的計算結(jié)果自然比單純的保護區(qū)重合法要精確得多。

在我國，在這方面的研究以往基本上還沒有開始進行，廣大研究人員的注意力主要也還是放在對空中交通流量進行管理的方向上，在這些基礎(chǔ)理論的方向上進行過的研究有，北方交通大學(xué)交通運輸學(xué)院的趙洪元所做的違反飛機縱向間隔概率模型的研究[9]，他主要是從統(tǒng)計學(xué)的角度給出了計算違反飛機縱向間隔的概率模型，并分析了這個概率與飛機幾何尺寸、飛行器縱向間隔、航線長度、飛行流量等影響因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，為航線的規(guī)劃、飛行流量的管制提供了一定的理論依據(jù)。

1.3 本篇研究的目的和內(nèi)容

空中交通管制系統(tǒng)的一項基本功能就是讓航空器之間互相間隔開來。在空中交通管制過程中，采用最小間隔來保證系統(tǒng)中的誤差和干擾不會導(dǎo)致航空器發(fā)生碰撞的間隔。通常，飛行活動在一定的空域內(nèi)進行，而空域是一種有限的資源。在一定的間隔標(biāo)準(zhǔn)和空中交通管制規(guī)則下，一定空域所能容納的交通量是有限的。對于有限的領(lǐng)空而言，日益增長的飛行量將受到嚴(yán)重的限制，如果不能夠?qū)�空域進行科學(xué)的規(guī)劃和合理的使用，就不能發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益，就不能保證空中交通活動的安全。在空中飛行的飛機之間的間隔，其大小直接決定了一個特定空域的容量大小，決定了該空域內(nèi)所能容納航空器的數(shù)量。如果間隔采用的過大，浪費空域資源，采用的過小，對于飛行的安全又是一種嚴(yán)重的威脅。因此，必須對空域飛行的最小間隔標(biāo)準(zhǔn)以及與其密切相關(guān)的飛機之間將會產(chǎn)生的沖突進行研究。