通用航空典型機(jī)型CBT系統(tǒng)智能生成技術(shù)研究

許冀威　何超

【摘 要】通用航空高速發(fā)展，帶來(lái)機(jī)務(wù)維修培訓(xùn)的較大需求，通用航空的機(jī)務(wù)CBT系統(tǒng)的研制迫在眉睫。本文首先介紹了機(jī)務(wù)CBT國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，然后研究了通用航空典型機(jī)型CBT系統(tǒng)智能生成的相關(guān)技術(shù)，為CBT智能生成平臺(tái)的建立提供了理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】通用航空；CBT；智能生成

0 引言

2010年底《關(guān)于深化我國(guó)低空空域管理改革的意見(jiàn)》的發(fā)布，對(duì)深化我國(guó)低空空域管理改革做出部署，意味著我國(guó)航空業(yè)的制度性變革正式開(kāi)啟，未來(lái)十年，我國(guó)通用航空工業(yè)將迎來(lái)大繁榮、大發(fā)展的黃金時(shí)代。[1]

由于通用航空機(jī)型繁多，飛行時(shí)間段不確定，飛行作業(yè)項(xiàng)目多樣化，使用空域隨意性大等特征，與運(yùn)輸航空比在飛機(jī)維護(hù)上有較大的區(qū)別，這將給通用航空的機(jī)務(wù)維修培訓(xùn)帶來(lái)較大需求。[2]

1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

機(jī)務(wù)CBT（Computer Based Training）是一種基于計(jì)算機(jī)的，集飛機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)培訓(xùn)、考試為一體的軟件系統(tǒng)。它廣泛應(yīng)用于航空公司機(jī)務(wù)培訓(xùn)及和航空院校的專(zhuān)業(yè)教學(xué)。

在歐洲，一個(gè)由航空公司及維修商組成的聯(lián)合體正在歐共體資助下制定了虛擬維修培訓(xùn)計(jì)劃；美國(guó)飛行安全波音國(guó)際公司（FSB）探索了虛擬培訓(xùn)的巨大潛在優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)一臺(tái)桌上計(jì)算機(jī)裝置用于維修培訓(xùn)；石家莊軍械學(xué)院設(shè)計(jì)的大型復(fù)雜裝備虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)由虛擬樣機(jī)和虛擬維修過(guò)程仿真控制2部分組成，虛擬維修仿真控制又包括虛擬環(huán)境生成和輸出、人機(jī)交互、維修任務(wù)控制和虛擬樣機(jī)及工具行為狀態(tài)控制等4個(gè)模塊。[3-5]

在目前已有的技術(shù)條件下，單純靠人工花費(fèi)大量的時(shí)間開(kāi)發(fā)、制作CBT軟件的技術(shù)已經(jīng)比較成熟。各行業(yè)很多商用CBT軟件制作已經(jīng)非常完美，從人機(jī)交互界面到教學(xué)內(nèi)容本身都設(shè)計(jì)的非常精美，但是這些商用軟件的最大問(wèn)題在于價(jià)格相對(duì)較高，通航企業(yè)承受能力有限。同時(shí)，通用航空由于其用途不同，機(jī)型品種繁多，使其維修模式和機(jī)型相對(duì)單一的運(yùn)輸航空有較大區(qū)別。因此針對(duì)通用航空的機(jī)務(wù)CBT系統(tǒng)的研制迫在眉睫。

2 系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)

該系統(tǒng)的研制，涉及數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、三維建模等技術(shù)。主要涉及的工具包括建模工具軟件、編程開(kāi)發(fā)工具軟件、圖像識(shí)別及處理軟件等。

整個(gè)通用航空典型機(jī)型機(jī)務(wù)CBT智能快速生成平臺(tái)由“通用航空典型機(jī)型相關(guān)教學(xué)資源的數(shù)字化錄入”開(kāi)始，將系統(tǒng)原理圖、三維數(shù)字樣機(jī)（整機(jī)）、各零（部）件三維模型、維護(hù)手冊(cè)等文本資料導(dǎo)入到平臺(tái)中，系統(tǒng)運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、三維建模技術(shù)等對(duì)導(dǎo)入的資料進(jìn)行處理，提取出感興趣的知識(shí)；通過(guò)對(duì)知識(shí)的組織優(yōu)化并存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中等待機(jī)務(wù)CBT快速生成平臺(tái)根據(jù)操作者所錄入的需求，按需調(diào)用并生成符合法規(guī)和培訓(xùn)要求的通用航空典型機(jī)型機(jī)務(wù)CBT系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 通用航空典型機(jī)型相關(guān)教學(xué)資源的數(shù)字化錄入技術(shù)研究

教學(xué)資源數(shù)字化錄入技術(shù)研究，是整個(gè)基于虛擬維修的CBT系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的第一步，也是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，相關(guān)研究集中在平面圖形和三維圖形的制作及重構(gòu)上。進(jìn)一步細(xì)分其技術(shù)難點(diǎn)還可以分為如下三個(gè)方面：

2.1.1 通用航空典型機(jī)型的系統(tǒng)原理圖的數(shù)字化錄入技術(shù)

通用航空典型機(jī)型的系統(tǒng)原理圖是機(jī)務(wù)維修的重要依據(jù)，對(duì)于整個(gè)CBT系統(tǒng)的自動(dòng)生成非常重要，可以說(shuō)是CBT系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)的靈魂。相對(duì)于民航大型客機(jī)來(lái)說(shuō)，通航主力機(jī)型的系統(tǒng)原理圖資料目前大多還停留在紙質(zhì)保留階段。如何將這些資料進(jìn)行高效的、高質(zhì)量的數(shù)字化錄入是必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)院所已進(jìn)行了大量的研究。但通航主力機(jī)型的系統(tǒng)原理圖大多未采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械制圖，各飛機(jī)制造廠商繪圖的風(fēng)格略有差異。針對(duì)以上情況，本研究擬計(jì)劃針對(duì)通航典型機(jī)型系統(tǒng)原理圖數(shù)字化錄入技術(shù)進(jìn)行研究，運(yùn)用圖像處理、模式識(shí)別等理論和方法，結(jié)合通航典型機(jī)型系統(tǒng)原理圖的實(shí)際情況，最終達(dá)到針對(duì)通航典型機(jī)型的系統(tǒng)原理圖能夠進(jìn)行高質(zhì)量、高速度、智能化的數(shù)字化錄入。

2.1.2 基于通用航空典型機(jī)型的三維整機(jī)、零（部）件模型的數(shù)字化錄入技術(shù)

在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，采用人海戰(zhàn)術(shù)，花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，人工繪制出三維整機(jī)、零（部）件模型，并直接導(dǎo)入到CBT系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中直接調(diào)用中已經(jīng)不是什么難事。但是，作為低成本的，服務(wù)于通用航空典型機(jī)型的CBT快速生成系統(tǒng)，是直接調(diào)用模型還是在系統(tǒng)中快速的、動(dòng)態(tài)的重構(gòu)模型，這也是非常值得研究的技術(shù)難點(diǎn)。

2.1.3 基于文本的通用航空典型機(jī)型相關(guān)知識(shí)提取技術(shù)研究

作為CBT系統(tǒng)快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)，系統(tǒng)的各種功能和應(yīng)用都是以知識(shí)作為紐帶，自動(dòng)的、智能的將各種資源緊密的聯(lián)系在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶的需求。而通用航空典型機(jī)型相關(guān)知識(shí)提取技術(shù)可以預(yù)見(jiàn)其難度從技術(shù)層面上講相對(duì)較小。主要原因在于通用航空培訓(xùn)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)的語(yǔ)言句式比較固定。關(guān)鍵詞，字相對(duì)比較固定且范圍較小。只要通過(guò)對(duì)大量的通用航空典型機(jī)型實(shí)際培訓(xùn)、工作語(yǔ)料進(jìn)行分析就可以得出特有的詞和句法、語(yǔ)法類(lèi)型特點(diǎn)，從而總結(jié)出適合通用航空的特點(diǎn)信息的提取規(guī)則。[6]

2.2 通用航空典型機(jī)型知識(shí)庫(kù)的存儲(chǔ)技術(shù)研究

對(duì)于已經(jīng)處理（抽取）的知識(shí)，從用戶層面上來(lái)講，如何根據(jù)這些知識(shí)快速的、高質(zhì)量的生成CBT系統(tǒng)才是用戶最關(guān)心問(wèn)題。本研究使用現(xiàn)有的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)知識(shí)進(jìn)行組織、存儲(chǔ)相對(duì)更加規(guī)范，可以相對(duì)非常完美的解決索引、安全性、數(shù)據(jù)完整性、多用戶處理、事務(wù)處理等相關(guān)問(wèn)題。

2.3 通用航空典型機(jī)型CBT系統(tǒng)智能生成技術(shù)研究

CBT系統(tǒng)智能快速生成技術(shù)研究作為前述研究的最頂層研究，它負(fù)責(zé)將前述各核心技術(shù)整合到一起，完成用戶的需求。對(duì)用戶，該技術(shù)主要研究如何更加友好、智能的人機(jī)交互；對(duì)系統(tǒng)核心，該技術(shù)主要研究如何更高效、更高質(zhì)量、更智能的將生成CBT系統(tǒng)所需的各種元素整合在一起。

CBT系統(tǒng)智能生成技術(shù)一直是CBT領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于研究涉及面非常廣泛，包括了人工智能技術(shù)、軟件工程技術(shù)、多媒體技術(shù)、教學(xué)理論等很多方面。

作為通用航空典型機(jī)型CBT智能快速生成技術(shù)的研究，可以在一定程度上，根據(jù)通用航空典型機(jī)型培訓(xùn)、使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，將系統(tǒng)進(jìn)行可接受的簡(jiǎn)化。根據(jù)實(shí)際需要，將生成的CBT系統(tǒng)限制在幾個(gè)固定的模塊，例如：“通用航空典型機(jī)型機(jī)型培訓(xùn)模塊”、“通用航空典型機(jī)型維護(hù)實(shí)訓(xùn)模塊”、“通用航空典型機(jī)型考試評(píng)估模塊”等。這樣，即契合了實(shí)際工作需要，也滿足了相關(guān)法規(guī)的規(guī)定。

3 展望

本文研究了通用航空典型機(jī)型的CBT智能快速生成平臺(tái)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，為CBT智能生成平臺(tái)的建立提供了理論基礎(chǔ)。但由于自身的水平、時(shí)間、經(jīng)驗(yàn)、精力及外部條件的限制，本文有些內(nèi)容并不完整，還需要進(jìn)一步完善。

【參考文獻(xiàn)】

[1]許民樂(lè)，胡文洲.通用航空產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)大發(fā)展的黃金時(shí)代[R].北京：中銀國(guó)際證券有限責(zé)任公司，2010：11.

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[6]魏磊.CBT開(kāi)發(fā)平臺(tái)中的知識(shí)抽取技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2006：37.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]