空中交通管制（Air traffic control, ATC）是由地面空中交通管制员提供的服务，他们将飞机引导到地面并通过受控空域，并可为非受控空域的飞机提供咨询服务。 全球ATC的主要目的是防止碰撞，组织和加快空中交通流量，并为飞行员提供信息和其他支持。 在一些国家，ATC扮演安全或防御角色，或由军方操作。
为防止碰撞，ATC执行交通分离规则，确保每架飞机始终保持最小的空闲空间。 许多飞机还具有防撞系统，当其他飞机距离太近时，通过警告飞行员提供额外的安全性。
在许多国家，ATC为在其空域内运营的所有私人，军用和商用飞机提供服务。 根据飞行类型和空域类别，ATC可以发出飞行员必须遵守的指令，或者飞行员可以自行决定忽视的建议（在某些国家称为飞行信息）。 指挥飞行员是飞机安全操作的最终权力机构，并且在紧急情况下，可以在保持飞机安全运行所需的范围内偏离ATC指令。
综述
空域被划分为飞行信息区域，称为FIR（来自英国航班信息区域），每个国家负责其责任区域内的服务。 在许多情况下，这一责任区域超出了一个国家的领海，因此包括在国际水域上空的空域具有信息服务。 提供空中控制服务的空域称为受控空域，负责提供空域的单位称为区域控制中心。 由于它们管理的空域很大，它们被分成控制部门，每个控制部门负责整个空间的一部分。 当飞机即将离开一个扇区时，它将被转移到下一个扇区，依此类推，直到降落到目的地。 目前，大多数航线都被雷达覆盖，从而可以永久跟踪航班。
在飞行中，信息区域是重要机场的终端区域，在它们之间，气道穿过飞机通过的走廊。 其他要素是禁止，限制或危险区域，这些区域是飞机飞行受到不同措施和不同原因限制的区域。
规范受控空域空中交通的规定包含在空中交通管制中。
语言
根据国际民用航空组织（ICAO）的要求，ATC的运行可以用英语或电台使用的语言进行。 在实践中，通常使用区域的本地语言; 但是，必须根据要求使用英语。
空中交通管制塔
控制直接机场环境的主要方法是从机场控制塔进行目视观察。 塔楼是一个高大的窗户结构，位于机场场地上。 空中交通管制员负责在机场的滑行道和跑道上操作的飞机和车辆的分离和有效移动，以及机场附近空中的飞机，通常为5至10海里（9至18公里），具体取决于机场手续。
大型机场的控制器也可以使用监控显示器来协助控制空中交通。 控制器可以使用称为二次监视雷达的雷达系统来接近和离开空中交通。 这些显示包括该区域的地图，各种飞机的位置以及包括飞机识别，速度，高度和本地程序中描述的其他信息的数据标签。 在恶劣天气条件下，塔台控制器还可以使用地面移动雷达（SMR），地面移动引导和控制系统（SMGCS）或先进的SMGCS来控制机动区域（滑行道和跑道）上的交通。
塔台控制器的责任范围分为三个一般操作学科; 当地控制或空中控制，地面控制和飞行数据/清关交付 – 其他类别，如停机坪控制或地面移动计划，可能存在于极其繁忙的机场。 虽然每个塔可能具有独特的机场特定程序，例如在具有多个跑道的主要或复杂机场的多个控制器团队（“机组人员”），但以下提供了塔式环境中责任分配的一般概念。
远程和虚拟塔（RVT）是一种基于空中交通管制员的系统，该系统位于本地机场塔以外的某处，并且仍然能够提供空中交通管制服务。 空中交通管制员的显示器可以是实时视频，基于监视传感器数据的合成图像，或两者。
地面控制
地面控制（有时称为地面移动控制）负责机场“移动”区域，以及未向航空公司或其他用户发布的区域。 这通常包括所有滑行道，非活动跑道，保持区域，以及飞机到达时的一些过渡停机坪或交叉路口，腾出跑道或登机口。 每个机场的当地文件和协议都明确规定了确切的区域和控制责任。 在这些区域内行走或工作的任何飞机，车辆或人员都必须与地面控制有间隙。 这通常通过VHF / UHF无线电完成，但可能存在使用其他程序的特殊情况。 没有无线电的飞机或车辆必须通过航空灯信号响应ATC指令，否则由带无线电的车辆引导。 在机场表面工作的人通常具有通信链路，通过该通信链路，他们可以通过手持无线电甚至手机与地面控制进行通信。 地面控制对于机场的顺利运行至关重要，因为这一位置会影响出发飞机的排序，影响机场运营的安全性和效率。
一些较为繁忙的机场有地面移动雷达（SMR），例如ASDE-3，AMASS或ASDE-X，旨在展示地面上的飞机和车辆。 这些被地面控制用作控制地面交通的额外工具，特别是在夜间或能见度差的情况下。 这些系统在进行现代化改造时具有广泛的功能。 较旧的系统将显示机场和目标的地图。 较新的系统包括显示更高质量的映射，雷达目标，数据块和安全警报的能力，以及与数字飞行带等其他系统的接口。
空气控制或本地控制
空气控制（飞行员称为“塔”或“塔控制”）负责主动跑道表面。 空中控制清除飞机起飞或着陆，确保始终存在规定的跑道分离。 如果空气控制器检测到任何不安全状况，则可以指示着陆飞机“复飞”并重新排序成着陆模式。 这种重新排序将取决于飞行类型，并可由空中控制器，进近或终端区域控制器处理。
在塔内，空气控制和地面控制之间的高度纪律的通信过程是绝对必要的。 空中控制必须确保地面控制知道任何将影响滑行道的操作，并与进近雷达控制器一起工作以在到达交通中产生“间隙”，以允许滑行交通穿越跑道并允许起飞飞机起飞。 地面控制需要让空气控制器知道通向其跑道的交通流量，以便通过有效的进近间距最大化跑道利用率。 船员资源管理（CRM）程序通常用于确保此通信过程高效和清晰。 在ATC中，它通常被称为TRM（团队资源管理），并且在不同的ATC组织中对TRM的关注程度各不相同。
飞行数据和清关交付
清关交付是指通常在开始滑行之前向飞机发出航线许可的位置。 这些许可包含飞机预计在起飞后飞行的路线的详细信息。 清关交付或在繁忙的机场，地面运动规划师（GMP）或交通管理协调员（TMC）将在必要时与相关的雷达中心或流量控制单元协调，以获得飞机的释放。 在繁忙的机场，这些发布通常是自动的，并由当地协议控制，允许“自由流动”离开。 当天气或对特定机场或空域的极高需求成为一个因素时，可能存在地面“停止”（或“时隙延迟”）或可能需要重新路由以确保系统不会过载。 清关交付的主要责任是确保飞机具有正确的机场信息，例如天气和机场状况，出发后的正确航线以及与该航班有关的时间限制。 该信息还与相关的雷达中心或流量控制单元和地面控制协调，以确保飞机及时到达跑道以满足相关单元提供的时间限制。 在一些机场，清关交付还计划飞机推回和发动机启动，在这种情况下，它被称为地面运动规划师（GMP）：这个位置在严重拥挤的机场特别重要，以防止滑行道和停机坪堵塞。
飞行数据（通常与清关交付相结合）是负责确保控制器和飞行员都拥有最新信息的位置：相关的天气变化，停电，机场地面延误/地面停靠，跑道关闭等。飞行数据可以在称为自动终端信息服务（ATIS）的特定频率上使用记录的连续循环来通知飞行员。
方法和终端控制
许多机场都有一个与机场相关的雷达控制设施。 在大多数国家，这被称为终端控制; 在美国，它被称为TRACON（终端雷达进近控制）。 虽然每个机场都有所不同，但终端控制器通常可以处理距离机场30至50海里（56至93公里）半径的交通。 如果有许多繁忙的机场靠近，一个综合终端控制中心可以为所有机场提供服务。 分配给终端控制中心的空域边界和高度，从机场到机场的差异很大，是基于交通流量，邻近机场和地形等因素。 一个庞大而复杂的例子是伦敦终端控制中心，该中心控制着5个主要伦敦机场的交通，最远可达20,000英尺（6,100米），最远可达100海里（190公里）。
终端控制器负责在其空域内提供所有ATC服务。 交通流量大致分为出发，到达和飞越。 当飞机进出终端空域时，它们被移交给下一个适当的控制设施（控制塔，航路控制设施或接壤终端或进近控制）。 终端控制负责确保飞机在交付时处于适当的高度，并且该飞机以适当的降落速度到达。
并非所有机场都有雷达方法或终端控制。 在这种情况下，航路中心或邻近航站楼或进近控制可以直接与机场上的塔架协调，并将入境航空器引导到它们可以在视觉上着陆的位置。 在这些机场中的某些机场，该塔可以为到达的飞机提供非雷达程序进近服务，这些飞机在它们可视地着陆之前从雷达单元移交。 一些单位还有一个专门的进近单位，无论出于何种原因，都可以随时或任何雷达中断期间提供程序进近服务。
在美国，TRACON还由三位字母数字代码指定。 例如，芝加哥TRACON被指定为C90。
途中，中心或区域控制
ATC还为机场之间的飞机提供服务。 飞行员根据两套分离规则之一飞行：视觉飞行规则（VFR）或仪表飞行规则（IFR）。 空中交通管制员对根据不同规则运行的飞机负有不同的责任。 虽然IFR航班受到积极控制，但在美国，VFR飞行员可以申请航班跟踪，在允许的时间内提供交通咨询服务，并且还可以提供避免天气和航班限制的协助。 在整个欧洲，飞行员可以要求提供“航班信息服务”，类似于航班跟踪。 在英国，它被称为“交通服务”。
航路空中交通管制员发布机载飞机的许可和指示，飞行员必须遵守这些指示。 航路控制器还为全国许多较小的机场提供空中交通管制服务，包括离开地面和通往机场的许可。 控制器遵循一套分离标准，这些标准定义了飞机之间允许的最小距离。 这些距离取决于提供ATC服务所使用的设备和程序。
一般特征
航路空中交通管制员在称为空中交通管制中心的设施中工作，每个设施通常被称为“中心”。 美国使用等效航空交通管制中心（ARTCC）。 每个中心负责数千平方英里的空域（称为航班信息区域）和该空域内的机场。 中心控制IFR飞机从机场或终点区域的空域到其他机场或终点区域的空域。 中心还可以“拾取”已经悬空的VFR飞机，并将它们整合到IFR系统中。 但是，这些飞机必须保持VFR，直到中心提供间隙。
中心控制器负责向飞行员发出指令，使飞机爬升到指定高度，同时确保飞机与附近区域内的所有其他飞机正确分离。 此外，飞机必须放置在与飞机航线一致的流量中。 过境交通，恶劣天气，需要大量空域分配的特殊任务以及交通密度使这项工作变得复杂。 当飞机接近目的地时，中心负责向飞行员发出指令，以便他们通过特定点满足高度限制，并为许多目的地机场提供交通流量，从而禁止所有到达的人员“聚集在一起” 。 这些“流量限制”通常在路线中间开始，因为控制器将飞机降落在同一目的地，这样当飞机靠近目的地时，它们就会被排序。
当飞机到达中心控制区域的边界时，它将“切换”或“移交”到下一个区域控制中心。 在某些情况下，这种“切换”过程涉及在控制器之间传输识别和细节，以便能够以无缝方式提供空中交通管制服务; 在其他情况下，当地协议可以允许“无声切换”，以便如果以商定的方式提供流量，接收中心不需要任何协调。 在切换之后，飞机被给予频率改变并开始与下一个控制器通话。 该过程一直持续到飞机被切换到终端控制器（“接近”）。
雷达覆盖范围
由于中心控制着一个大的空域区域，它们通常会使用远程雷达，它能够在更高的高度观测雷达天线200海里（370公里）范围内的飞机。 他们还可以使用TRACON雷达数据来控制何时提供更好的交通“图像”，或何时可以填充未被远程雷达覆盖的区域的一部分。
在美国系统中，在更高的海拔高度，超过90％的美国空域由雷达覆盖，通常由多个雷达系统覆盖; 但是，由于地形较高或距离雷达设施较远，未加压飞机使用的低海拔地区的覆盖范围可能不一致。 中心可能需要许多雷达系统来覆盖分配给它们的空域，并且还可能依赖于飞行在雷达覆盖层以下的飞机的飞行员位置报告。 这导致控制器可以使用大量数据。 为解决这个问题，我们设计了自动化系统来整合控制器的雷达数据。 这种整合包括消除重复雷达返回，确保每个地理区域的最佳雷达提供数据，并以有效格式显示数据。
在遥远的山的无人雷达
中心还控制着在世界海域旅行的交通。 这些区域也是航班信息区域（FIR）。 由于没有可用于海洋控制的雷达系统，海洋控制器使用程序控制提供ATC服务。 这些程序使用飞机位置报告，时间，高度，距离和速度来确保分离。 控制器记录飞行进度条的信息，并在专门开发的海洋计算机系统中记录飞机报告位置。 该过程要求飞机间隔较远，这会降低任何给定路线的总容量。 例如，参见北大西洋轨道系统。
飞行交通映射
实时飞行的映射基于空中交通管制系统。 1991年，联邦航空管理局向航空业提供了有关飞机位置的数据。 国家公务航空协会（NBAA），通用航空制造商协会，飞机所有者和飞行员协会，国际直升机协会和国家航空运输协会请求美国联邦航空局提供关于“需要知道”的ASDI信息基础。 随后，NBAA主张大规模传播空中交通数据。 飞机情景显示工业（ASDI）系统现在向航空业和公众传达最新的航班信息。 一些分发ASDI信息的公司是FlightExplorer，FlightView和FlyteComm。 每家公司都有一个网站，向公众提供有关航班状态的免费更新信息。 还可以使用独立程序在FAA空中交通系统的任何地方显示机载IFR（仪表飞行规则）空中交通的地理位置。 报告商业和通用航空交通的位置。 这些计划可以通过各种地图覆盖空中交通，例如地缘政治边界，空中交通管制中心边界，高空喷射路线，卫星云和雷达图像。
问题
交通
空中交通管制系统面临的日常问题主要与系统上的空中交通需求量和天气有关。 有几个因素决定了在给定时间内可以在机场降落的交通量。 每架着陆飞机在下一个穿越跑道的接近终点之前必须着陆，减速并退出跑道。 每个飞机至少需要一到四分钟。 允许在到达之间离开，每条跑道每小时可以处理大约30次到达。 在天气好的时候，一个有两条到达跑道的大型机场每小时可以处理大约60个到达。 当航空公司安排更多的机场到达机场时，或者当其他地方的延误导致飞机组 – 否则会及时分开 – 同时到达时，就会出现问题。 然后必须通过保持指定位置将飞机延迟到空中，直到它们可以安全地排序到跑道。 直到20世纪90年代，在许多机场都经常举行具有重大环境和成本影响的举办活动。 计算机的进步现在允许提前几小时对飞机进行排序。 因此，平面可能在它们甚至起飞之前被延迟（通过被给予“槽”），或者可能降低飞行速度并且进行得更慢，从而显着减少保持量。
当机载飞机之间的间隔（垂直或水平）低于美国联邦航空管理局规定的最小规定间隔（美国国内）时，会发生空中交通管制错误。 机场周围终端控制区域（TCAs）的最低分离率低于航路标准。 错误通常发生在激烈活动期间，当控制者倾向于放松并忽略导致失去最小分离的交通和条件时。
天气
除跑道容量问题外，天气是交通容量的主要因素。 跑道上的雨，冰，雪或冰雹导致着陆飞机需要更长时间才能减速并退出，从而降低了安全到达率并且需要在着陆飞机之间留出更多空间。 雾也需要降低着陆率。 反过来，这些增加了持有飞机的空中延迟。 如果安排的飞机数量可以安全有效地保持在空中，则可以建立地面延误计划，由于到达机场的条件，在起飞前将飞机延迟到地面。
在区域控制中心，主要的天气问题是雷暴，它对飞机造成各种危害。 飞机将在风暴周围偏离，通过每架飞机需要更多空间或导致拥堵而降低航路系统的容量，因为许多飞机试图穿过雷暴线中的单个孔。 由于雷暴导致路线关闭，天气考虑因素偶尔导致飞机在出发前延误。
呼号
安全空中交通分离的先决条件是分配和使用特殊呼号。 这些由国际民航组织根据要求永久分配给定期航班和一些空军和其他军事飞行军事服务。 它们是带有3个字母组合的书面呼号，如KLM，BAW，VLG，后跟航班号，如AAL872，VLG1011。 因此，它们出现在飞行计划和ATC雷达标签上。 在飞行员和空中交通管制之间的无线电联系中也使用了音频或无线电话呼号。 这些并不总是与他们的书面同行相同。 音频呼号的一个例子是“Speedbird 832”，而不是书面的“BAW832”。 这用于减少ATC和飞机之间混淆的可能性。 默认情况下，任何其他航班的呼号是飞机的登记号码（尾号），例如“N12345”，“C-GABC”或“EC-IZD”。 这些尾号的短无线电话呼号是使用北约语音字母表的最后3个字母（即用于C-GABC的ABC口语alpha-bravo-charlie）或最后3个号码（即N12345的三个四分之五）。 在美国，前缀可以是飞机类型，型号或制造商来代替第一登记字符，例如，“N11842”可以变为“塞斯纳842”。 只有在每个部门建立通信后才允许使用此缩写。
技术
许多技术用于空中交通管制系统。 一次和二次雷达用于增强控制器在其指定空域内的情况意识 – 当雷达能量从其皮肤反弹时，所有类型的飞机都将不同大小的主回波发送回控制器屏幕，并且配备有转发器的飞机回应二次雷达通过给出ID（模式A），高度（模式C）和/或唯一呼号（模式S）来进行询问。 某些类型的天气也可以在雷达屏幕上注册。
这些输入被添加到来自其他雷达的数据中，与建立空中情况相关联。 一些基本处理发生在雷达轨道上，例如计算地速和磁头。
通常，飞行数据处理系统管理所有与飞行计划有关的数据，一旦它们之间的相关性（飞行计划和轨道）建立，就以低或高的程度结合轨道的信息。 所有这些信息都分发给现代操作显示系统，使其可供控制器使用。
美国联邦航空局已经花费了30多亿美元用于软件，但是一个完全自动化的系统仍然存在。 2002年，英国在汉普郡斯旺威克的伦敦地区控制中心带来了一个新的区域控制中心，在伦敦希思罗机场以北的米德尔塞克斯西德雷顿，一个繁忙的郊区中心。 Lockheed-Martin的软件在伦敦地区控制中心占据主导地位。 然而，该中心最初受到软件和通信问题的困扰，导致延误和偶尔停机。
屏幕内容记录：基于硬件或软件的记录功能，它是大多数现代自动化系统的一部分，可捕获显示给ATCO的屏幕内容。 这些录音用于以后的重播以及用于调查和事后分析的录音。
通信导航监视/空中交通管理（CNS / ATM）系统是通信，导航和监视系统，采用数字技术，包括卫星系统和各种自动化水平，用于支持无缝的全球空中交通管理系统。
提议的更改
在美国，正在审查对交通管制程序的一些改动。
下一代航空运输系统探讨了如何彻底改革美国国家空域系统。
自由飞行是一种发展中的空中交通管制方法，它不使用集中控制（例如空中交通管制员）。 相反，空域的一部分是使用计算机通信以分布式方式动态和自动保留的，以确保飞机之间所需的间隔。
在欧洲，SESAR（单一欧洲天空ATM研究）计划计划开发新的方法，技术，程序和系统，以适应未来（2020年及以后）的空中交通需求。
已经提出了关于可能的ATC关于其眼屈光和通过技术进行校正的准入的变化。
私有化
许多国家还将其空中航行服务提供者私有化或公司化。 有几种型号可用于ATC服务提供商。 首先是让ATC服务成为政府机构的一部分，就像目前美国的情况一样。 这种模式的问题在于资金可能不一致，可能会破坏服务的开发和运营。 当立法者无法及时批准预算时，有时资金可能会消失。 私有化的支持者和反对者都认识到稳定的资金是成功升级ATC基础设施的主要因素之一。 一些资金问题包括项目的隔离和政治化。 支持者认为，将ATC服务转移到私营公司可以长期稳定资金，这将导致更可预测的规划和新技术的推出以及人员培训。
另一种模式是由政府公司提供ATC服务。 该模型在德国使用，通过用户费用获得资金。 另一种模式是让营利性公司运营ATC服务。 这是英国使用的模型，但该系统存在若干问题，包括2014年12月的大规模故障导致延误和取消，并归因于该公司实施的削减成本措施。 事实上，在那年早些时候，德国政府拥有的公司赢得了为英国盖特威克机场提供ATC服务的竞标。 最后一种模式，通常是美国过渡到的建议模式，是建立一个非营利组织来处理加拿大使用的ATC服务。
加拿大系统是私有化支持者最常用的模型。 随着Nav Canada的成立，空中交通管制私有化在加拿大取得了成功，Nav Canada是一家私营非营利组织，由于消除了大部分官僚主义的繁文缛节，降低了成本并允许更快地部署新技术。 这导致更短的航班和更少的燃料使用。 由于新技术，它还使航班更加安全。 Nav Canada的资金来自航空公司根据飞机重量和飞行距离收取的费用。
ATC法规在美国
美国联邦航空局控制塔操作员（CTO）/空中交通管制员使用FAA第7110.65号命令作为所有空中交通程序的权限。 有关空中交通管制规则和规定的更多信息，请参阅FAA的网站。