Joseph Post

1. 引言

美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）掌握著全世界最大的空中交通管制系統(tǒng)。該系統(tǒng)每天管控近5萬次航班，覆蓋面積接近7.61×107km2，相當(dāng)于地表面積的15%。如何在保證這些航班安全的情況下，同時(shí)保持高效率和低延誤，始終是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

為了解決空中交通流量增長產(chǎn)生的問題，并運(yùn)用新技術(shù)提高服務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)各類新的空域用戶（如商業(yè)空間和無人機(jī)運(yùn)營商），F(xiàn)AA及其合作伙伴啟動(dòng)了一個(gè)名為“下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)”（NextGen）的現(xiàn)代化項(xiàng)目。NextGen項(xiàng)目包括各種改進(jìn)通信、導(dǎo)航、監(jiān)控和空中交通管理（ATM）自動(dòng)化系統(tǒng)的工作，也包含大量利用新技術(shù)和先進(jìn)的空中交通管理科學(xué)的程序性改進(jìn)工作。

2. NextGen項(xiàng)目的發(fā)展愿景和計(jì)劃

為了解決交通擁堵及延誤問題，F(xiàn)AA于2004年提出了發(fā)展NextGen項(xiàng)目[1]。NextGen項(xiàng)目旨在增大空域系統(tǒng)的交通容量，提高飛行效率，增強(qiáng)系統(tǒng)可預(yù)測性，增強(qiáng)通航能力，提高系統(tǒng)復(fù)原力并保持或提高航空運(yùn)輸?shù)陌踩?。該?xiàng)目最關(guān)鍵的特點(diǎn)在基于衛(wèi)星的監(jiān)控和導(dǎo)航、數(shù)字通信、信息交流、空中交通管理決策支持輔助工具（如基于時(shí)間的管理工具）以及新的尾流分離標(biāo)準(zhǔn)等方面。

FAA的NextGen計(jì)劃在國家空域系統(tǒng)（NAS）的企業(yè)架構(gòu)（EA）中進(jìn)行了詳細(xì)描述。我們的架構(gòu)模型是在美國國防部架構(gòu)框架（DODAF）1.5版的基礎(chǔ)上改良得到的[2]。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的要求，“架構(gòu)描述由創(chuàng)建、使用和管理現(xiàn)代系統(tǒng)的各方使用，以改進(jìn)通信和合作，使他們能夠以集成且一致的方式工作”[3]。NAS EA是組成國家空域系統(tǒng)的各種服務(wù)、運(yùn)營活動(dòng)和系統(tǒng)的一種分級表示，并由一組描述國家空域系統(tǒng)各要素之間關(guān)系的圖來說明。我們的規(guī)劃過程描述了這個(gè)架構(gòu)將如何從當(dāng)前狀態(tài)發(fā)展到理想的“未來”狀態(tài)，即我們在這里所說的NextGen。這些計(jì)劃的出發(fā)點(diǎn)是FAA的服務(wù)等級制度。該制度描述了FAA的核心服務(wù)及其組成能力。這些服務(wù)在時(shí)間上是不變的（盡管隨著FAA任務(wù)的發(fā)展，可能會(huì)有定期變化），并且與解決方案無關(guān)。管理者繪制了一系列服務(wù)路線圖來描繪國家空域系統(tǒng)從當(dāng)前狀態(tài)發(fā)展到未來NextGen狀態(tài)的戰(zhàn)略。這些服務(wù)路線圖描述了NextGen發(fā)展愿景中的“運(yùn)營改進(jìn)”，即能使整個(gè)行業(yè)和飛行公眾受益的新的空中交通管制能力。

目前，NextGen包含了65個(gè)運(yùn)營改進(jìn)項(xiàng)目。國家空域系統(tǒng)部門實(shí)施計(jì)劃（歸納在NextGen實(shí)施計(jì)劃中）將這些業(yè)務(wù)改進(jìn)項(xiàng)目分解為關(guān)于開發(fā)、集成和實(shí)施新的管制能力所需的步驟或增量，并確定了相關(guān)的資本投資[4]。最后，企業(yè)架構(gòu)基本建設(shè)路線圖說明了系統(tǒng)部署、投資和重大收購中關(guān)鍵決策點(diǎn)的進(jìn)展情況[5]。

NextGen中很多的項(xiàng)目改進(jìn)在功能上都是獨(dú)立的。例如，最小尾流間隔的改變在功能上不同于幫助航線管制員的自動(dòng)化工具。因此，很多改進(jìn)都可以獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)施。不過，雖然功能是獨(dú)立的，但其運(yùn)行效果可能是相關(guān)的。例如，由于交通容量與延誤之間的非線性關(guān)系，多個(gè)與交通容量有關(guān)的改進(jìn)將對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生非線性影響。為此，我們使用了能夠覆蓋整個(gè)系統(tǒng)的模型分析，同時(shí)改進(jìn)對交通容量的影響，并據(jù)此決定投資的順序。

對于一些非獨(dú)立的功能，如不同的交通流控制手段（或基于時(shí)間的管理），利用模型和人機(jī)回圈（HITL）模擬來驗(yàn)證整個(gè)開發(fā)生命周期中的新理念。例如，F(xiàn)AA的William J. Hughes技術(shù)中心可利用現(xiàn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)硬件和軟件對新理念進(jìn)行跨域HITL模擬。目前正在進(jìn)行的航站樓空域計(jì)量評估實(shí)驗(yàn)可以包含6名途中管制員和8名航站樓管制員以及兩名交通管理員和飛行員同時(shí)工作。

3. 商業(yè)案例

2010年，我們完成了NextGen的首個(gè)商業(yè)案例并于2017年更新了該案例[6]。這一商業(yè)案例反映了與Next-Gen投資成本和效益相關(guān)的現(xiàn)金流，針對這些投資，已按照政府標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)行政管理和預(yù)算的規(guī)定）進(jìn)行了適當(dāng)?shù)馁N現(xiàn)。費(fèi)用包括FAA主要基礎(chǔ)建設(shè)投資的資金成本、維持投資以及程序性改進(jìn)的運(yùn)營成本以及運(yùn)營商成本（如為飛機(jī)配備新的航空電子設(shè)備）。FAA必須在成本或效益計(jì)算中考慮所有的利益主體，即運(yùn)營商、乘客、政府和整個(gè)社會(huì)。在該商業(yè)案例中，將效益具體分為以下幾類：

· FAA內(nèi)部成本節(jié)省

· 乘客旅行時(shí)間縮短

· 飛機(jī)運(yùn)營成本降低

· 避免航班取消

· 增加計(jì)劃航班次數(shù)

· 減少二氧化碳排放

· 減少事故導(dǎo)致的受傷、死亡和飛機(jī)損失/損壞

如前文所述，國家空域系統(tǒng)具有耦合關(guān)聯(lián)性和非線性特征，這說明必須針對整個(gè)項(xiàng)目來計(jì)算效益而不是分別計(jì)算項(xiàng)目各個(gè)組成部分的效益再求和。FAA的Next-Gen商業(yè)案例符合上述要求，并采取了集成方法對全系統(tǒng)效益進(jìn)行了建模。NextGen利用了NAS的系統(tǒng)級數(shù)學(xué)模型來評估整個(gè)項(xiàng)目的效益，體現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)的相互依賴性和非線性。雖然近年來FAA的建模能力得到了很大的提高，但其建模仍存在著局限性，例如，許多運(yùn)營上的改進(jìn)無法在模型中相應(yīng)地體現(xiàn)。為此，在必要時(shí)FAA項(xiàng)目辦公室需要開展詳盡的離散研究來增強(qiáng)模型的效益預(yù)測能力。

據(jù)我們估計(jì)，從2007年至2030年期間，NextGen的總成本為350億美元，其中FAA為220億美元，運(yùn)營商為130億美元。從2007年至2019年，F(xiàn)AA已經(jīng)花費(fèi)了82 億美元。

據(jù)我們估計(jì)，到2030年，總效益約為1000億美元。到目前為止，共計(jì)20多種能力已經(jīng)為整個(gè)行業(yè)和社會(huì)累計(jì)創(chuàng)造了73億美元的效益，具體如下：

· 其他飛機(jī)運(yùn)營成本節(jié)省15億美元

· 乘客旅行時(shí)間節(jié)省42億美元

· 安全方面節(jié)省4億美元

一般情況下，成本是前期投入的，而大部分效益是在生命周期后期產(chǎn)生的。隨著交通數(shù)量的增加，空中交通延誤往往呈幾何級數(shù)增加。同樣，交通容量的提升會(huì)減少延誤，因此NextGen相關(guān)效益也會(huì)隨著時(shí)間的推移而呈幾何級數(shù)增長。

4. 迄今為止的實(shí)施情況

下文舉例說明迄今為止已經(jīng)實(shí)施的部分NextGen功能。

監(jiān)視FAA全面部署了一個(gè)由大約630個(gè)地面廣播式自動(dòng)監(jiān)視（ADS-B）收發(fā)器組成的網(wǎng)絡(luò)。這些收發(fā)器接收來自飛機(jī)全球定位系統(tǒng)（GPS）的定位廣播（被稱為“ADS-B OUT”），為空中交通管制員提供更精確、及時(shí)的信息。這些收發(fā)器也用于向飛機(jī)傳輸天氣、空域和交通信息，這些信息將顯示在駕駛艙內(nèi)，飛行員可以從顯示器上看到鄰近的其他飛機(jī)（被稱為“ADS-B IN”），從而大大提高了安全性，特別是在通用航空運(yùn)營中。自2020年1月1日起，在美國大部分管制空域中飛行的飛機(jī)都必須使用ADS-B收發(fā)器。

導(dǎo)航GPS導(dǎo)航改善了飛行操作并極大地提高了飛行安全性、機(jī)場準(zhǔn)入和飛行效率。FAA已經(jīng)公布了超過17 000個(gè)區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）儀表進(jìn)近程序最小值（一個(gè)程序可包括多個(gè)最小值，每個(gè)最小值適用于不同的飛機(jī)能力），其中約有4500個(gè)程序利用了天基增強(qiáng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)類似儀表著陸系統(tǒng)的性能。此外，還有685個(gè)所需導(dǎo)航性能（RNP）進(jìn)近程序。RNP將駕駛艙內(nèi)的監(jiān)控和警報(bào)功能整合并進(jìn)行特殊飛行人員培訓(xùn)，確保了飛機(jī)符合極其嚴(yán)格的精度要求。FAA公布了大約1000個(gè)區(qū)域?qū)Ш狡痫w或降落程序和大約270條區(qū)域?qū)Ш铰肪€。最后，F(xiàn)AA完成了8項(xiàng)“大都會(huì)”實(shí)施工作，其中的每項(xiàng)工作都為涵蓋多個(gè)城市的主要大都市地區(qū)重新設(shè)計(jì)了程序和空域。

梨花和桃花捧著熱火火的骨灰盒，在黑傘下回到各自的拖拉機(jī)上，又被突突突地拉回谷村。拖拉機(jī)每到一個(gè)岔路口，桃花和梨花都要叫幾聲亡靈，叫他們跟著往這兒走，千萬別走錯(cuò)了路，回不了家。梨花喊一聲：“媽，回家了！”桃花也跟著喊一聲：“方竹，回家了！”梨花在喊過母親之后，和著桃花的喊聲，也在心里喊一聲：“哥哥，回家了！”

通信FAA目前正在使用甚高頻數(shù)據(jù)鏈路（VDL）模式2實(shí)施管制員與飛行員間的數(shù)據(jù)鏈路通信（CPDLC）。目前有62個(gè)機(jī)場使用該系統(tǒng)執(zhí)行離場許可。最近，印第安納波利斯、堪薩斯城和華盛頓地區(qū)的控制中心也開始投入使用這些功能，還有8個(gè)中心將在2020年開始使用該功能。航途服務(wù)包括頻率和海拔分配、改變線路和測高儀設(shè)置等。

信息管理FAA建設(shè)了一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和信息共享系統(tǒng)，稱為“廣域信息管理”（SWIM）。在廣域信息管理中，F(xiàn)AA內(nèi)部和外部的用戶可訂閱所需的數(shù)據(jù)并以標(biāo)準(zhǔn)化、文件化的形式使用信息。廣域信息管理降低了整合信息系統(tǒng)的成本，并大大增加了獲取信息的機(jī)會(huì)。

自動(dòng)化NextGen項(xiàng)目還包括加強(qiáng)一些自動(dòng)化和決策支持系統(tǒng)。值得一提的是，該項(xiàng)目對計(jì)量繁忙機(jī)場交通能力的時(shí)間流量管理系統(tǒng)（TBFM）進(jìn)行了若干改進(jìn)。利用“航班起飛容量”，可將外圍機(jī)場的出港時(shí)間安排到樞紐機(jī)場的航班到達(dá)流中。利用“綜合起飛/降落容量”，塔臺(tái)管制員能夠以電子方式請求放行時(shí)間。

機(jī)場交通容量FAA一直在努力利用程序手段和技術(shù)手段提高機(jī)場的有效交通容量。我們與美國國家航空航天局（NASA）、國際民用航空組織和其他機(jī)構(gòu)合作制定了新的同跑道尾流間隔，從而增加了很多機(jī)場的吞吐量。FAA也修改了平行跑道的間隔標(biāo)準(zhǔn)。最后，F(xiàn)AA通過程序性修改、增加跑道能見度傳感器、增強(qiáng)飛行視覺系統(tǒng)和平視顯示系統(tǒng)等一系列措施，降低了升限和最低能見度。

運(yùn)營者花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間向基于衛(wèi)星的技術(shù)過渡。美國共有20多萬架飛機(jī)，其中約有4400架飛機(jī)由定期航班運(yùn)營[7]。2008年，F(xiàn)AA公布了一項(xiàng)規(guī)定，要求在大部分管制空域中運(yùn)行的飛機(jī)在2020年1月1日前必須配備ADS-B航空電子設(shè)備，這就給了制造商和運(yùn)營商足夠的時(shí)間來開發(fā)和安裝設(shè)備?，F(xiàn)在，F(xiàn)AA所有的自動(dòng)化系統(tǒng)都可以以ADS-B數(shù)據(jù)為主、雷達(dá)信號為輔進(jìn)行監(jiān)視。如今，幾乎全部的航空公司飛機(jī)都裝備了區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，但有多少通用航空飛機(jī)可以使用GPS仍是未知。

5. 挑戰(zhàn)

在NextGen項(xiàng)目下實(shí)施新的改進(jìn)能力時(shí)也會(huì)遇到各種挑戰(zhàn)。其中最重大的挑戰(zhàn)就是公眾是否接受新的區(qū)域?qū)Ш浇德?、進(jìn)近和起飛程序。目前，鑒于公眾對噪聲問題的關(guān)注（無論是現(xiàn)實(shí)的還是預(yù)想的），對于發(fā)布新程序，F(xiàn)AA能做的十分有限。在某些情況下，F(xiàn)AA甚至不得不在法庭作出對公眾有利的判決后放棄新實(shí)施的程序。新程序可在不同的區(qū)域上空之間切換飛行路徑。這一過程雖然可能不會(huì)增加噪聲暴露的大小，但“新的噪聲”可能被認(rèn)為比“舊的噪聲”更糟糕。還有人擔(dān)心，區(qū)域?qū)Ш匠绦虮仁褂玫孛鎸?dǎo)航輔助設(shè)備的傳統(tǒng)程序讓噪聲更加集中。目前運(yùn)營者仍不斷對飛行技術(shù)改進(jìn)以減少噪聲，在過去的43年里，受嚴(yán)重噪聲影響（即在65 dB晝夜噪聲水平等量線內(nèi)）的人數(shù)減少了94%。然而，對飛行技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)需要很長的時(shí)間。根據(jù)波音公司的商業(yè)市場展望，每年大約有3%的飛機(jī)退役，平均退役年齡超過20年[8]。最近，F(xiàn)AA制定了新的公眾參與戰(zhàn)略，希望能在所有利益相關(guān)者之間達(dá)成進(jìn)一步的相互理解和有益的結(jié)果。

運(yùn)營商能夠在何種程度上采用與NextGen相關(guān)的新型航空電子設(shè)備仍然是一個(gè)問題。2020年1月1日強(qiáng)制要求使用ADS-B設(shè)備的規(guī)則開始生效，在這一規(guī)則提出的初期還不能保證運(yùn)營商會(huì)遵守，后來航空公司作出了積極的回應(yīng)并按期完成了任務(wù)，但一些其他飛機(jī)（特別是軍用飛機(jī)和公共服務(wù)飛機(jī)）仍未遵守該規(guī)則。飛機(jī)和機(jī)組人員沒有能力執(zhí)行RNP程序，飛行管理系統(tǒng)在處理轉(zhuǎn)彎、垂直導(dǎo)航和預(yù)計(jì)著陸時(shí)間（RTA）功能時(shí)的方式也不一致。最近，機(jī)載航空電子設(shè)備組件無法處理管制員和飛行員間的數(shù)據(jù)鏈路通信信息也成為了一個(gè)重要問題。設(shè)備的混雜和航電性能的不一致，導(dǎo)致了空中交通管制設(shè)備無法具備新的功能。

為了解決設(shè)備問題，NextGen顧問委員會(huì)（NAC）（專門負(fù)責(zé)就空管現(xiàn)代化問題向FAA提供建議的行業(yè)組織）提出了飛機(jī)航電設(shè)備最低能力列表（MCL）。核心列表包括：

· ADS-B OUT

· 采用VDL模式2的管制員和飛行員間的數(shù)據(jù)鏈路通信，推動(dòng)加載裝置

· RNP 0.3，具有固定半徑和垂直耦合導(dǎo)航能力

· 一個(gè)用于彈性操作的慣性測量裝置（IRU）

還有一份包括了另外12個(gè)項(xiàng)目的補(bǔ)充列表。FAA要求NextGen顧問委員會(huì)與其他利益相關(guān)團(tuán)體（包括飛機(jī)和設(shè)備制造商以及區(qū)域航空公司）討論這些列表并提出建議以鼓勵(lì)采用最低能力列表。

最后，盡管自動(dòng)化改進(jìn)已成為NextGen的一個(gè)關(guān)鍵要素，但仍有一些功能由于缺乏自動(dòng)化支持而無法正常使用。例如，沒有進(jìn)一步采用RNP進(jìn)近程序的原因之一就是缺乏能夠幫助管制員管理綜合機(jī)隊(duì)的終端自動(dòng)化能力。此外，時(shí)間流量管理系統(tǒng)未能得到進(jìn)一步采用的原因在于能夠幫助管制員操縱飛機(jī)以遵守計(jì)量進(jìn)度表的工具尚未得到部署。

6. 未來方向

FAA還有幾項(xiàng)尚未實(shí)施的NextGen功能有待充分開發(fā)和部署，其中一些功能將解決上述挑戰(zhàn)。FAA與NextGen顧問委員會(huì)展開合作，共同確定近期工作的優(yōu)先級。這些優(yōu)先事項(xiàng)每年都會(huì)公布在聯(lián)合執(zhí)行計(jì)劃中[9]。目前分為5個(gè)方案組合：多跑道運(yùn)行（MRO）、數(shù)據(jù)通信、地面和數(shù)據(jù)共享、基于性能的導(dǎo)航（PBN）和東北走廊線改進(jìn)。

任何能夠直接增加機(jī)場吞吐量的改進(jìn)措施都會(huì)帶來最高的回報(bào)，因?yàn)闄C(jī)場跑道基礎(chǔ)設(shè)施的擁擠問題往往是制約整個(gè)系統(tǒng)性能的最大因素。在這些機(jī)場修建新的跑道無法增加交通容量，因此必須改變流程和改進(jìn)管理工具。多跑道運(yùn)行側(cè)重于統(tǒng)一尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)（CWT），目的是統(tǒng)一所有機(jī)場的跑道標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，F(xiàn)AA已在5 個(gè)機(jī)場實(shí)施了統(tǒng)一的尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)。在未來的兩年中，F(xiàn)AA希望在另外12個(gè)機(jī)場實(shí)施這些標(biāo)準(zhǔn)。

目前，已有62個(gè)機(jī)場和3個(gè)在途中心的數(shù)據(jù)通信項(xiàng)目實(shí)施了管制員和飛行員間的數(shù)據(jù)鏈路通信。在剩余的17個(gè)在途中心實(shí)施管制員和飛行員間的數(shù)據(jù)鏈路通信就成為了亟待完成的任務(wù)。

2020年，F(xiàn)AA將開始部署一個(gè)新塔臺(tái)（地面）自動(dòng)化平臺(tái)，即終端飛行數(shù)據(jù)管理器（TFDM）。TFDM將為空中交通管制塔臺(tái)實(shí)施電子飛行進(jìn)程單，從而將地面運(yùn)行與時(shí)間流量管理系統(tǒng)完全整合，并實(shí)現(xiàn)起飛隊(duì)列管理能力，以減少地面擁堵。

在基于性能的導(dǎo)航方面，F(xiàn)AA的工作重點(diǎn)在于完成大都會(huì)區(qū)項(xiàng)目和空間再設(shè)計(jì)。丹佛、拉斯維加斯和佛羅里達(dá)大都會(huì)項(xiàng)目將在未來兩年內(nèi)完成。此外，F(xiàn)AA還正在實(shí)施“基于所需導(dǎo)航性能”（EoR）的概念。EoR可讓采用RNP進(jìn)近程序的飛機(jī)減少在終端空域中的雷達(dá)最小間隔，這可縮短起落航線下風(fēng)邊、節(jié)省燃料和時(shí)間并減少噪聲暴露。

美國東北部有著全美最擁擠的機(jī)場和空域，包括紐約大都會(huì)區(qū)。運(yùn)營者計(jì)劃在該區(qū)域進(jìn)行各種改進(jìn)，包括最初的基于軌跡的運(yùn)行（TBO）。TBO是NextGen的一個(gè)重要概念，它是基于軌跡運(yùn)行的空中交通管理方法。該方法利用基于時(shí)間的管理、航空系統(tǒng)與地面系統(tǒng)之間的信息交換以及飛機(jī)在時(shí)間和空間上按照精確行駛路徑的能力對航班進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃、管理和優(yōu)化。FAA希望通過對時(shí)間流量管理系統(tǒng)以及途中和終端自動(dòng)化平臺(tái)進(jìn)行一系列升級，在未來十年內(nèi)全面實(shí)施基于軌跡的運(yùn)行。第一個(gè)階段即初步基于軌跡的運(yùn)行，目前正在東北部開發(fā)。未來，F(xiàn)AA將實(shí)施下列改進(jìn)[9]：

改進(jìn)計(jì)量參數(shù)和擴(kuò)大范圍，納入更多的區(qū)域控制中心，從而改進(jìn)和評估抵達(dá)費(fèi)城國際機(jī)場（PHL）的機(jī)載計(jì)量；

對來自8個(gè)區(qū)域管制中心的PHL到港航班實(shí)施起飛前調(diào)度；

增強(qiáng)起飛前改道或空中改道能力，對不同飛機(jī)實(shí)現(xiàn)有針對性的改道。

基于軌跡的運(yùn)行工作經(jīng)驗(yàn)說明了以下重要方面：

為了成功運(yùn)行，管制員必須充分了解基于軌跡的運(yùn)行的目標(biāo)，這是因?yàn)榛谲壽E的運(yùn)行影響著管制員的工作量和執(zhí)行的功能；

對于多跑道機(jī)場（如PHL），算法必須考慮所有主要機(jī)場的結(jié)構(gòu)；

自動(dòng)化算法必須能在非正常情況下工作，例如，在對流天氣條件下；

必須考慮到需求的不確定性，特別是接近起飛時(shí)（儀表確定到港時(shí)間難以預(yù)測）。

除了近期的NextGen顧問委員會(huì)的優(yōu)先工作外，F(xiàn)AA繼續(xù)研究ADS-B在航班間隔管理（FIM）等方面的應(yīng)用。航班間隔管理是保證準(zhǔn)確遵守時(shí)間流量管理系統(tǒng)計(jì)劃時(shí)間的另一個(gè)辦法。系統(tǒng)完全部署后，F(xiàn)AA將增強(qiáng)航班飛行途中飛行員與管制員間的數(shù)據(jù)鏈路通信能力，例如，增加新的信息以更好地控制飛機(jī)軌跡。

早在20年前管理者就開始設(shè)想NextGen項(xiàng)目，而人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)直到最近才取得了突破。因此，NextGen項(xiàng)目并沒有在任何方面納入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)。盡管如此，NextGen和FAA在數(shù)據(jù)共享（即SWIM）、企業(yè)信息管理和大數(shù)據(jù)分析方面的相關(guān)舉措已經(jīng)為人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在空中交通管理中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。FAA和NASA多年來也一直在研究人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在交通流管理方面的應(yīng)用。近來，各界對利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)將無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）和城市空中交通（UAM）納入空域產(chǎn)生了濃厚的興趣。FAA也正在研究人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)能夠進(jìn)一步提高空中交通管理的安全性、效率和成本效益，以及減少對環(huán)境的影響。