基于性能的导航PBN技术是最新研发的空中交通航行技术,依靠全球导航卫星系统GNSS、先进的机载设备和信息技术,航空器实现高精度飞行,能提高飞行安全、增加空域容量。PBN技术使得空中交通进入了发展的新阶段。考虑空中交通所有航班全部飞行阶段均全面应用PBN技术,本文针对地基增强系统GBAS技术和航班高密度运行管理两个方面展开了相关前瞻研究,为未来空中交通管理提供基础理论指导。本文研究工作主要包括:终端区精密PBN主要通过GBAS技术实现,基于民航规范对导航系统性能的严格要求,必须评估GNSS的GBAS的性能。由于对GBAS完好性指标要求最为严格,因此GBAS的完好性评估是工作重点。分析了LAAS地面站和用户端数据处理算法与流程,以及完好性监视算法和完好性性能评估方法。完好性风险分配将可能的风险分为了3类假设下的风险,针对H0和H1下的完好性评估,提出了改进拉普拉斯尾部包络模型和基于包络优度选择阈值的方法,减少了模型偏差,使得模型更为合理。构建了基于北斗的GBAS,给出设计方案和开发程序图。可以通过测试分析所采集数据,验证信号增强的效果,并给出了评估系统完好性的流程方法。全面应用PBN技术可能出现“瓶颈航路”航班高密度运行情况,研究了航班跟驰飞行排队的识别与度量管理。给出航班流跟驰飞行排队的相关定义,提出相关度量指标:航班交通流基本参数、航路所容纳航班数、出入流率比、航路负荷、汇聚排队指标等;能辅助空中交通管理人员快速识别航路热点,采取合适管制措施改善航路状况;应用相关指标对航路容量进行研究;研究前后跟驰航班飞行过程,对前机减速导致的后机减速度约束进行建模、算法设计和控制。全面应用PBN技术可能出现终端空域航班高密度运行情况,点融合PM程序能提高进场航班流的可预测性,在航班高密度运行中其管理优势明显。针对PM程序下航班管理,应用智能Agent技术对进场航班运行过程建模,提出建立保持航班安全间隔的后续航班负责制;通过程序化管制Agent和航班Agent协作工作,提高进港航班流的管理效率;PM程序调整航班排序的可操作性较强,研究了PM程序多Agent系统中高密度航班排序策略问题。全面应用PBN技术可能出现核心枢纽机场跑道拥堵情况,应用随机服务系统理论,建立繁忙高峰时刻航班跑道起降运行模型,研究起降航班队列非线性动态演化延误水平模型及其求解方法;研究最佳跑道数量设置和起降航班排队方式。研究PBN技术下,理想化状态核心枢纽机场跑道数量合理设置以及航班排队方式对跑道的营运影响等问题。在空中交通将广泛运用PBN技术的背景下,本课题为提高航班运行安全,提高空中交通系统的运行效率做了初步研究工作。课题立足于未来所有航班全部飞行阶段均采用PBN技术,研究该状态下的相关关键问题,能为航空交通运输规划和管理提供新思路,为空中交通全面运行PBN提供管理方案和理论导引,对我国民航早日实现PBN全面运行有现实意义。