陳云

摘 要：民機(jī)試飛由于其風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高的特點(diǎn)，對其運(yùn)行監(jiān)控是十分必要的。本文對民機(jī)試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行簡單探討。首先分析了智能監(jiān)控系統(tǒng)包含的功能模塊，并對各個(gè)功能模塊進(jìn)行介紹;然后對系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行淺析;最后對智能監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展方向進(jìn)行探討，供相關(guān)學(xué)者參考。

關(guān)鍵詞：民機(jī)試飛;智能監(jiān)控系統(tǒng);運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

0 引言

在民航業(yè)內(nèi)對于航班的運(yùn)行監(jiān)控是非常重視的，航班的運(yùn)行監(jiān)控不僅僅關(guān)系到運(yùn)行效率，也關(guān)乎飛機(jī)安全。民用飛機(jī)的試飛工作通?？梢苑譃榭蒲性囷w、設(shè)計(jì)優(yōu)化和批產(chǎn)試飛等幾個(gè)類別，由于試飛工作是對飛機(jī)的性能進(jìn)行驗(yàn)證，存在高風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的特性，因此對于試飛飛機(jī)運(yùn)行的監(jiān)控工作顯得更為重要。在試飛全過程中，不僅僅要監(jiān)控飛機(jī)本身各個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對于飛機(jī)的準(zhǔn)備情況、現(xiàn)場保障執(zhí)行、空中運(yùn)行狀態(tài)、氣象情報(bào)影響等因素也需要統(tǒng)籌兼顧，從航空安全的角度，不安全事件的發(fā)生往往是多個(gè)維度的風(fēng)險(xiǎn)疊加導(dǎo)致[1]。因此試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能多維度的兼顧，輔助工作人員高質(zhì)量、高效率地完成相關(guān)工作。此外，航班運(yùn)行有相對固定的航路航線和運(yùn)行時(shí)刻，試飛工作由于其對外界條件有特殊的科目要求，導(dǎo)致飛行計(jì)劃多變，且飛行區(qū)域和航路也經(jīng)常臨時(shí)變化。本文將對試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)問題加以討論，從系統(tǒng)所需的功能模塊、系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)未來發(fā)展三個(gè)方面進(jìn)行淺析。

1 系統(tǒng)功能模塊

試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控方面至少應(yīng)包含以下幾個(gè)部分：試飛氣象監(jiān)控、航行情報(bào)監(jiān)控、試飛現(xiàn)場監(jiān)控、飛機(jī)參數(shù)監(jiān)控、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、試飛任務(wù)監(jiān)控。并且基于以上功能模塊，引伸出系統(tǒng)交互模塊、用戶管理模塊等。下面分別對功能模塊進(jìn)行簡析。

試飛氣象監(jiān)控是智能監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，由于試飛任務(wù)對氣象的特殊要求，許多任務(wù)需要捕捉轉(zhuǎn)瞬即逝的氣象窗口，因此對氣象的監(jiān)控提出了高要求。試飛氣象監(jiān)控應(yīng)包含試飛任務(wù)開展地區(qū)一定范圍內(nèi)的詳細(xì)氣象數(shù)據(jù)，在呈現(xiàn)方式上最好能三維立體呈現(xiàn)和數(shù)值化呈現(xiàn)等多種方式。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在氣象監(jiān)控模塊不應(yīng)該局限于對現(xiàn)時(shí)刻氣象信息的呈現(xiàn)，更需要對未來一定時(shí)刻內(nèi)氣象的準(zhǔn)確預(yù)測。

航行情報(bào)監(jiān)控模塊需要對航行情報(bào)進(jìn)行收集并及時(shí)更新[2]。數(shù)據(jù)要需要收集NAIP、AIP、NOTAM等數(shù)據(jù)，并且需要對其深度融合;在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，最好能夠?qū)C(jī)場、空域、航路進(jìn)行三維構(gòu)建，并且情報(bào)限制數(shù)據(jù)能夠數(shù)字化展示和處理。航行情報(bào)的收集可以根據(jù)試飛任務(wù)的要求進(jìn)行篩選。

試飛現(xiàn)場監(jiān)控更多面向試飛多地開展的情況，由于試飛飛機(jī)經(jīng)常外場開展試驗(yàn)，針對外場的試驗(yàn)開展情況，地面保障情況，飛機(jī)維護(hù)情況等需要實(shí)時(shí)掌控。智能監(jiān)控系統(tǒng)可以在外場關(guān)鍵位置設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像實(shí)現(xiàn)對外場現(xiàn)場的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。同時(shí)也可以應(yīng)用遠(yuǎn)程塔臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在主基地對各個(gè)外場的遠(yuǎn)程指揮和監(jiān)控。

飛機(jī)參數(shù)監(jiān)控模塊是針對飛機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控。系統(tǒng)接入飛機(jī)遙測數(shù)據(jù)，提取飛機(jī)各個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，針對各個(gè)系統(tǒng)定義預(yù)警邏輯。當(dāng)飛機(jī)系統(tǒng)異常并達(dá)到預(yù)設(shè)閥值時(shí)，智能監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警，并直接定位到相關(guān)系統(tǒng)的所有參數(shù)，供現(xiàn)場監(jiān)控人員分析和決策。

運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控需要融合飛機(jī)遙測參數(shù)、ACARS數(shù)據(jù)、ADS-B數(shù)據(jù)[3]、北斗數(shù)據(jù)對飛行過程中飛機(jī)內(nèi)部和整體的信息進(jìn)行監(jiān)控。在整體系統(tǒng)中，通過關(guān)聯(lián)處理飛機(jī)參數(shù)與外界條件信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)告警功能，例如危險(xiǎn)天氣影響安全高度告警、飛機(jī)高度低于空域高度告警、飛機(jī)飛出空域范圍告警等。

其他模塊例如系統(tǒng)交互、用戶管理、數(shù)據(jù)管理等與其他系統(tǒng)差異較小，可以根據(jù)用戶特點(diǎn)、數(shù)據(jù)特點(diǎn)、場景需求等進(jìn)行個(gè)性化定制，在系統(tǒng)實(shí)際搭建過程中進(jìn)行具體定義，此處不加以詳細(xì)敘述。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)涉及多地試飛、不定時(shí)段試飛、不定地點(diǎn)試飛等情況，在系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)程訪問、系統(tǒng)24小時(shí)運(yùn)行的情況。由于數(shù)據(jù)量較大，并且實(shí)時(shí)計(jì)算、關(guān)聯(lián)處理的情況較多，因此采用B/S架構(gòu)，將數(shù)據(jù)處理集中在云端服務(wù)器執(zhí)行，用戶使用計(jì)算機(jī)在瀏覽器中遠(yuǎn)程讀取服務(wù)器處理結(jié)果并進(jìn)行展示是較好的選擇。同時(shí)也利于系統(tǒng)升級(jí)與維護(hù)。另外在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，由于試飛數(shù)據(jù)的保密要求，數(shù)據(jù)不能通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，需要建立專網(wǎng)或者利用企業(yè)內(nèi)網(wǎng)對系統(tǒng)進(jìn)行訪問，對系統(tǒng)的安全防護(hù)方面要加強(qiáng)建設(shè)。

根據(jù)第1章介紹的系統(tǒng)功能模塊，系統(tǒng)應(yīng)該包含一個(gè)運(yùn)行計(jì)算中心服務(wù)器，該服務(wù)器應(yīng)該連接企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，另需多臺(tái)服務(wù)器收集氣象、情報(bào)、視頻監(jiān)控等信息，供中心服務(wù)器提取數(shù)據(jù)。為了系統(tǒng)安全，在中心服務(wù)器與這些服務(wù)器之間需加入安全網(wǎng)閘等設(shè)備隔離，軟件層面也做好安全防護(hù)。用戶可以通過企業(yè)內(nèi)網(wǎng)對系統(tǒng)進(jìn)行訪問。

3 系統(tǒng)未來發(fā)展探討

試飛智能監(jiān)控的發(fā)展是與技術(shù)發(fā)展緊密相關(guān)的。早期飛行監(jiān)控系統(tǒng)可能只有飛機(jī)的位置、高度、速度等信息，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的定位即可[4]。隨著硬件性能的升級(jí)、軟件技術(shù)的進(jìn)步，對信息的收集速度、處理速度、處理方法都有較大提升。未來技術(shù)發(fā)展可能帶動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展，大體分為以下幾個(gè)方面。

（1）信息處理。技術(shù)升級(jí)帶來信息傳遞與處理速度的提升，因此系統(tǒng)的信息計(jì)算能力也會(huì)得到加強(qiáng)，對數(shù)據(jù)的挖掘與利用能力都會(huì)有大幅提升。例如隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在氣象方面對局部地區(qū)的短期氣象精準(zhǔn)預(yù)報(bào)能力有了很大提升;飛機(jī)參數(shù)也會(huì)隨著通信技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)全量參數(shù)的實(shí)時(shí)下傳和處理;這些都將給系統(tǒng)帶來大幅的提升。

（2）信息顯示。在用戶端使用體驗(yàn)中，信息交互與顯示是極為重要的方面。飛機(jī)運(yùn)行監(jiān)控以從二維顯示往三維顯示方向發(fā)展。隨著地圖建模與立體顯示技術(shù)成熟應(yīng)用，計(jì)算機(jī)CPU與GPU的處理性能提升，在三維建模的地圖平臺(tái)上疊加顯示實(shí)時(shí)的三維氣象信息已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，這能給用戶帶來更多的信息量。

（3）用戶交互。系統(tǒng)的流暢性、界面設(shè)計(jì)的友好程度、操作的便捷性都影響到系統(tǒng)與用戶交互的表現(xiàn)[5]。系統(tǒng)軟硬件的升級(jí)支持系統(tǒng)流暢運(yùn)行，系統(tǒng)界面和系統(tǒng)操作都會(huì)隨著系統(tǒng)投入應(yīng)用以后收集的用戶反饋不斷改進(jìn)與提升。而且技術(shù)的發(fā)展可能帶來新的交互方式，例如在未來監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視飛機(jī)運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)全息投影顯示，并加以手勢感應(yīng)控制。

4 總結(jié)

本文對民機(jī)試飛所用的試飛智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行探討，包含系統(tǒng)功能模塊、系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)未來發(fā)展三個(gè)方面。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新興技術(shù)投入應(yīng)用，試飛智能監(jiān)控應(yīng)該及時(shí)使用合適的技術(shù)，不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、更全面、更實(shí)時(shí)的試飛監(jiān)控功能。但是在應(yīng)用新技術(shù)時(shí)需要注意系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在試飛運(yùn)行監(jiān)控中是首要要求。在智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，對于交互、安全等方面也是需要著重考慮的點(diǎn)。交互設(shè)計(jì)需要在使用過程中進(jìn)行不斷改進(jìn)升級(jí)，在系統(tǒng)安全方面要及時(shí)更新相關(guān)設(shè)備，升級(jí)防護(hù)策略，保證系統(tǒng)安全、流暢運(yùn)行。

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