随着全球经济一体化进程的加快，航空运输业已成为世界经济持续发展的重要支柱。面对民航业持续、迅猛的发展趋势，如何适应未来空中交通需求的变化，解决可能造成空中交通系统崩溃的严重延误问题，已成为国际航空业界关注与研究的焦点。协同式空中交通流量管理是美国航空航天局致力于解决未来空中交通问题的新技术之一，其研究目标是如何在保障安全、公平的条件下，让航空公司更多地参与流量管理方案的制定，以减轻流量管理部门的工作负担，提高流量管理效率，降低航班延误带来的损失，增加航空公司满意度。本文在借鉴国外先进研究成果的基础上，采用多Agent系统建模与仿真的方法研究了协同式空中交通流量管理技术。通过综合审视运控层面的空中交通行为，剖析流量管理部门、航空公司及航空器的运行目标与准则，建立了具有智能反应能力的多种Agent模型，搭建了动态、随机的系统运行环境，并利用仿真试验分析、评估协同式流量管理概念在具体运控中的效果，为未来空中交通流量管理提供前瞻性研究。本文的主要研究内容包括：1）系统论述了本文的理论研究基础。首先，阐述了协同式空中交通流量管理理论研究的起源、内容、研究目标及发展现状，剖析了现行空中交通系统具体存在的问题，描述了四个阶段协同流量管理过程。其后，在Agent系统建模理论的基础上，对多Agent系统及其通信方式进行分类。最后，重点介绍了仿真模型与原理，对建模过程中的关键技术做出详细解释。2）研究了基于多Agent的航班协同规划问题。首先，提出了以飞行流量管理部门之间相互协同、区域飞行流量管理部门与航空公司相互协同为主的多Agent层级航班协同规划模式。其后，采用基于Agent的建模方法，对层级航班协同规划模式中最关键的区域飞行流量管理部门Agent进行深入研究，并实例化其内部最核心的协同建模和协调推理模块。最后，将我国2008年夏秋航班时刻表作为主要数据源，以北京首都、上海虹桥以及广州白云三大机场为主要研究对象，在同时考虑不同Agent的多个规划目标情况下，采用多Agent层级航班协同规划模式进行推理求解，并对算法中的关键参数进行敏感性分析。3）研究了基于多Agent的航路协同管理问题。首先，提出了以区域飞行流量管理部门与航空公司相互协同为主的多Agent交互航路协同管理模式。其后，采用基于Agent的建模方法，对交互航路管理模式中最关键的航空公司运控中心Agent进行深入研究，并实例化其内部最核心的运控建模和协调推理模块。最后，将中南地区2009年7月7日的雷达数据统计结果作为主要依据，以恶劣气象发生时的京广航线（中南地区）为研究对象，在随机、动态的空域仿真环境下，采用多Agent交互航路协同管理模式进行推理求解，并对算法中的关键参数进行敏感性分析。4）研究了基于多Agent的航空器协同运行问题。首先，提出了以相邻航空器相互协同为主的多Agent自适应航空器协同运行模式。其后，采用基于Agent的建模方法，对航空器Agent进行深入研究，以美国下一代空中交通系统提出的空中走廊概念为依托，将欧美空中交通管制中常用的点质量模型结合比例微分反馈控制器，实例化其内部最核心的运动建模和协调推理模块。最后，将EUROCONTROL发布的“航空器基础性能数据”作为主要依据，以Google Earth为可视化验证平台，采用混合式仿真方法测试航空器Agent在航路中的协同运行，并对算法中的关键参数进行敏感性分析。最后，论文总结了基于多Agent的协同流量管理研究的主要成果，指出本文可将博弈论以及航空公司竞争的研究引入，并展望了今后的研究前景。