鲁达 在空中交通流量密集的复杂空域采用四维航迹（4D）运行,可以使飞机按照优化后的航迹高效飞行而不需要空管人员的过多介入。初始四维（i4D）航迹是迈向全部4D航迹运行的重要一步，也是实现可预测飞行的第一步。
国际民航组织（ICAO）在航空系统组块升级（ASBU）计划中，将基于航迹的运行（TBO）作为高效飞行轨迹性能改进领域的关键项目，其中四维航迹（4DT）建模、规划和实施等技术是TBO的基础与核心。
欧洲现有的空管系统即将达到容量极限，为避免空域拥堵并减少航空运输对环境的影响，欧盟正在积极开展4DT技术研究和验证工作。截至2014年3月，单一欧洲天空空管研究（SESAR）联合行动成员共进行了两次初始四维航迹（i4D）飞行测试，并于2015年4月利用飞往汉堡和图卢兹的多个航班向地面下传扩展投射剖面（EPP），来验证空地数据共享。
i4D航迹概念
i4D航迹是一种全新的空管技术，通过传统的三维空间和第四维（时间）来确定航空器航迹。这一技术要求航空器具有将飞行数据传输到地面的功能和预测功能，可以使航空器与地面系统协调后，精确地按照预定航迹飞行，减少战术干预，避免过多的空中等待，提高航班效率并减少燃油消耗和碳排放。
i4D航迹是面向全部4D航迹运行的重要一步，也是实现可预测飞行的第一步。其核心特点是确保空中和地面航迹共享与同步，并通过使用飞行管理系统（FMS）里的所需到达时间（RTA）功能自我管理速度，在控制到达时间（CTA）限制内到达融合点，以此提高交通排序能力。
i4D航迹运行内容包括飞机通过合同式自动相关监视（ADS-C）向地面发送当前航路上航路点的预计到达时间（ETA）窗口；终端区管制人员在ETA窗口内与所有参与者协调CTO/CTA，实现在指定航路点排序的目的。
即使当航空器处于航路管制部门管制时，地面系统的增强功能允许终端区管制员和航空器通过ADS-C进行联系，要求航空器报告到达到场管理（AMAN）融合点的时间窗，即 ETA窗口。基于此时间窗口，AMAN为航空器分配CTA，并通过增强的内部在线数据交换链路将其发送给航路管制部门，航路管制部门通过管制员和飞行员数据链通信（CPDLC）上传CTA时间限制给航空器。
欧洲在i4D航迹的研究中引入了EPP来实现空中和地面航迹共享与同步，EPP由机载FMS计算，通过ADS-C按需或者周期式向地面发送，有效地显示航空器预计到达航路点时的相关数据。其中EPP最多可以提供航路上128个航路点的数据，所含数据元素如下：预计到达航路点的位置和高度、预计到达航路点的时间、预计过航路点速度、定位点名称、航路点类型和航路点限制。
对设备的要求
基于i4D航迹运行需要对机载和地面设备进行升级，以满足运行需求。欧洲根据其仿真和试飞经验，总结了i4D航迹运行对机载和地面设备的性能要求。
对于机载设备来说，需要通过CPDLC接收与时间、速度和航向限制有关的管制许可，并传输与运行相关的回复；通过ADS-C按需或周期式向地面发送标准的EPP报告；通过ADS-C发送到达管制员指定点的ETA窗口；通过使用改进的气象模型、改进的风和温度预测功能、改进的RTA算法以及ETA窗口提高机载RTA管理能力，实现95%置信度下±10s的高融合精度。
对于地面设备来说，地面设备可通过ADS-C接收4D航迹数据，包含EPP和ETA窗口；AMAN系统计算在融合点的CTA，并且精度在±10s内；通过CPDLC上传和修正CTA；地面网络连接，实现管制单位间航迹信息交互；地面管理工具充分应用EPP，实现动态空域管理、一致性监视、交通排序、冲突探测与解脱等功能。
运行验证
空客作为SESAR的重要成员，采用验证、确认、再验证的方式，按照预定义、制定规范、功能集成、航空器集成、概念验证这样的步骤开展i4D航迹的研发。仿真阶段通过驾驶舱模拟器和管制中心互联，验证i4D航迹的可行性；飞行测试阶段采用A320在真实环境中验证i4D航迹的性能和可靠性。
仿真验证
欧洲民用航空设备组织（EUROCAE）的两个文件ED-147和ED-148对空中交通管理（ATM）仿真平台互操作做了详细规定。空客仿真平台遵照上述文件，根据仿真目的的不同采用不同的驾驶舱模拟器，并将模拟器与管制中心通过航空电信网（ATN）或者共享的虚拟天空（SVS）互联，交换监视数据和话音，进行模拟运行。在i4D航迹的仿真验证中主要采用以下4类模拟器：
台式机驾驶舱，即在普通的电脑上装载模拟器软件，模拟基于i4D航迹的运行，主要用来验证运行或功能需求，并展示基于新ATM概念运行所带来的好处；
模拟的飞机，即模块化的模拟器，具有很好的灵活性，主要是在原型设计前进行预定义和需求验证，并评估可行性和性能；
集成测试台，是在上述虚拟飞机中集成多个真实系统，在有代表性或灵活的环境中，与真实的地面管制中心互联进行端到端的测试，主要用作技术和预工业化验证；
集成模拟器，即真实的驾驶舱和航电设备，在仿真的航班运行环境中运行，主要用作预运行验证。
飞行测试
截至2014年3月，空客公司与SESAR联合行动成员共同进行了两次i4D航迹飞行测试。第二次飞行测试采用A320机型，从法国图卢兹起飞，经过马斯特里赫特高空管制区抵达丹麦哥本哈根，该航班与其他在欧洲飞行的航空器一样，必要时接收战术ATC指令。
飞机通过航空电信网与马斯特里赫特高空管制中心测试系统互联，通过ADS-C向地面下传EPP，并经过SESAR数据链前端和i4D航班数据处理器（FDPS）处理后，传输到管制员工作界面，同时可以通过数据网关与其他部门或系统进行数据交换。
地面管制通过CPDLC将CTA上传给航空器，飞行员在接受CTA前先将其导入FMS，计算飞机是否能在CTA±10s的容差内到达融合点。计算结果显示，飞机可以在此容差内到达融合点，飞行员接受CTA并告知地面，最后向地面下传新的EPP，按照CTA飞往哥本哈根进近融合点并着陆，完成飞行测试。
未来发展计划
SESAR1是SESAR在ATM运行概念方面的研究计划，于2012年开始，目前已利用机载和地面原型机验证了许多新的ATM运行概念。在4D航迹方面验证了i4D航迹概念，并开发了具备i4D航迹能力的飞行管理系统（FMS）、空中交通服务组件（ATSU）和电子信息显示系统（EIS）原型，该计划将于2016年完成。
SESAR2020是SESAR的演示计划，于2015年开始，将利用运营航班实施更大范围的演示（VLD），从未来部署角度进一步完善SESAR解决方案。在VLD中将全面验证i4D飞行，目标是100架飞机同时执行i4D航迹运行，并计划于2018年开始部署i4D航迹运行，全面提高飞机运行品质。（李鹏、齐鸣）