電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用研究

成都七中 呂冬旭

電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用研究

成都七中 呂冬旭

本文就電子信息技術(shù)在作戰(zhàn)飛機(jī)、民用飛機(jī)和無人機(jī)的飛行及其管理過程中的廣泛應(yīng)用進(jìn)行了簡述，并就現(xiàn)在電子信息在航空領(lǐng)域方面應(yīng)用的不足之處提供了改進(jìn)方法與思路，同時(shí)對電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的發(fā)展前景做出展望。

電子信息；航空；弊端；發(fā)展

引言

隨著20、21世紀(jì)航空領(lǐng)域的快速發(fā)展，電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的作用日益重要，無論是民航飛機(jī)的自動航行、客艙的環(huán)境適時(shí)調(diào)控，抑或軍用飛機(jī)對目標(biāo)的識別、鎖定以及導(dǎo)彈的制導(dǎo)，以致地面調(diào)控中心對航線的適時(shí)調(diào)整和增減都顯示出電子信息的全面滲入。但與此同時(shí)，現(xiàn)今的電子信息技術(shù)在航空中的應(yīng)用仍存在著許多可以改進(jìn)的地方，對信息回饋、分析、處理能力的提升，對信息收集的精度與完善程度的加強(qiáng)，對飛行過程中多個(gè)飛行器信息的匯總與集中處理能力的強(qiáng)化，仍是我們需要思考和改進(jìn)的地方。

一、電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.起飛著陸的調(diào)控、監(jiān)測與管理

飛行器的起飛和降落是飛行員在收集分析飛機(jī)實(shí)時(shí)電子數(shù)據(jù)回饋，與地面調(diào)控中心發(fā)射的信息與指令的結(jié)合而產(chǎn)生的一種綜合行為，其中電子信息技術(shù)起到不可或缺的輔助作用。目前的現(xiàn)有技術(shù)還是不足以實(shí)現(xiàn)起飛與著陸的自動化；但電子信息技術(shù)在起飛、著陸前的數(shù)據(jù)監(jiān)測與起飛、降落期間的實(shí)時(shí)信息回饋仍直接決定起飛與降落的成功與否。2008年2月23日美軍的B-2轟炸機(jī)失事與其停放于恒溫機(jī)庫時(shí)機(jī)內(nèi)控制系統(tǒng)的平衡傳感器上凝水導(dǎo)致起飛時(shí)數(shù)據(jù)回饋不準(zhǔn)確有直接關(guān)系，足見電子信息在起飛、著陸過程中的重要作用。

2.飛行中的動態(tài)控制與信息處理

現(xiàn)今的民用與軍用飛機(jī)上多配有自動飛行系統(tǒng)，通過對飛機(jī)飛行狀態(tài)的實(shí)時(shí)回饋與調(diào)整，避免了飛行員因過度緊張或疲勞導(dǎo)致的操作失誤，極大降低了單次飛行的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

飛機(jī)的電子主控系統(tǒng)從由單個(gè)設(shè)備所構(gòu)成的離散式結(jié)構(gòu)到多設(shè)備組成的集中分布結(jié)構(gòu)，再到由分布式集中控制的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。采用電子信息技術(shù)為主控方式的聯(lián)合式控制結(jié)構(gòu)和綜合共享式結(jié)構(gòu)，極大提高了信息數(shù)據(jù)的共享、分析、匯集能力。使得飛行員進(jìn)行分析與決策時(shí)能做到更全面、更完善地進(jìn)行分析，提高了飛行器的工作效率。

在飛機(jī)飛行過程的動態(tài)運(yùn)行控制與處理中，電子信息技術(shù)主要用于以下幾個(gè)方面：

1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的感知、采集、傳輸和處理；

2）對地面?zhèn)鱽淼拿?、信息的接收和?zhí)行；

3）接受飛行員的操作指令和信息的傳輸和驅(qū)動執(zhí)行；

4）飛機(jī)內(nèi)部（比如客機(jī)），飛機(jī)與地面塔臺等的語音/信息通訊，數(shù)據(jù)信息交換；

5）地面指揮中心對飛機(jī)以及飛機(jī)之間的協(xié)調(diào)、調(diào)度，飛行航線管理；

6）飛機(jī)對自身速度、飛行高度、位置、方位等相關(guān)信息的獲取，分析，處理，以及飛機(jī)對所有電子信息的記錄、傳輸、存儲等。

3.緊急狀態(tài)下的信息傳輸與處理

遇到特殊緊急情況，比如重要設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障的大致部位和部分信息會回饋給飛行員（對無人機(jī)而言就是操作員），飛行員視情況采取應(yīng)急處理措施，如啟用備用設(shè)備，將電傳操縱切換為傳統(tǒng)液壓、機(jī)械操縱甚至飛行員跳傘逃生，電子信息的實(shí)時(shí)回饋使得飛行員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并作出調(diào)整。

4.機(jī)上或民航飛機(jī)客艙內(nèi)的與乘員直接相關(guān)的電子信息系統(tǒng)

目前機(jī)上的顯示，以及客人語音、視頻娛樂設(shè)備系統(tǒng)中電子信息的傳輸、處理、顯示、過程管理和控制，都是由電子信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。可以說沒有電子技術(shù)的支持，機(jī)上乘員的語音娛樂的實(shí)現(xiàn)，以及飛機(jī)與地面的通訊、地面對空中飛機(jī)飛行管理都無法進(jìn)行，整個(gè)航空過程將變得極度復(fù)雜。正由于電子信息系統(tǒng)具有輕便、快速、準(zhǔn)確、信息容量大等優(yōu)點(diǎn)，才極大的優(yōu)化了飛行過程。

5.無人機(jī)空地間通訊以及控制操作的應(yīng)用

無人機(jī)通過以電子信息的方式，與地面控制站或操作人員實(shí)現(xiàn)信息交流，并將任務(wù)數(shù)據(jù)或監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)竭_(dá)地面，同時(shí)，操作人員利用以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)制造出的通訊與控制系統(tǒng)，對飛機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的監(jiān)控和操作，管理無人機(jī)很好地執(zhí)行各種任務(wù)。

二、現(xiàn)有技術(shù)的不足和改進(jìn)方向

1.故障狀態(tài)下的決策分析

航空領(lǐng)域的設(shè)備都是及其復(fù)雜的，飛機(jī)飛行過程中出現(xiàn)故障在所難免，但是及時(shí)有效的應(yīng)急反應(yīng)可以極大地提升故障處理速度，保證任務(wù)的正常進(jìn)行。但有的飛機(jī)存在故障狀態(tài)下只能顯示故障，而不能根據(jù)數(shù)據(jù)提供進(jìn)一步的解決方案等的問題，不能很好提供各種運(yùn)行狀態(tài)以及故障狀態(tài)下的及時(shí)、自動分析，并推薦對問題的解決方案供決策者使用。此時(shí)，可以將分析設(shè)想到的各種情況形成數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)和一定程度的人工智能技術(shù)錄入負(fù)責(zé)主控的計(jì)算機(jī)，在遇到緊急情況時(shí)快速綜合各類數(shù)據(jù)和記錄分析得出可能的解決方案并回饋給飛行員。2017年5月3日量子計(jì)算機(jī)的成功構(gòu)建為其快速分析決策提供了可能。

2.現(xiàn)有電子信息技術(shù)與飛行安全的沖突

對于民用航空飛機(jī)而言，比如飛機(jī)客艙內(nèi)的電子信息系統(tǒng)，由于安全和技術(shù)原因，還不能為客人提供飛行中的電話手機(jī)通訊、上網(wǎng)、電子在線閱讀、在線娛樂、在線購物等實(shí)時(shí)互動的良好體驗(yàn)服務(wù)，這可以采取單獨(dú)特殊技術(shù)處理的頻段技術(shù)，或與衛(wèi)星電子信息技術(shù)結(jié)合，利用衛(wèi)星作為空間基站，提供相應(yīng)的電子信息支持等。這既能為客人提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，也能避免因信息通訊的干擾可能引起的安全問題。

三、發(fā)展展望

未來，電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域?qū)⒂懈蟮陌l(fā)展空間。通過對現(xiàn)狀和不足的分析，筆者從下面幾個(gè)方面進(jìn)行大膽預(yù)測：

1.智能化電子信息處理、分析及其應(yīng)用

當(dāng)下，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)處理能力的日漸提高再次將人工智能推到輿論的風(fēng)口浪尖，不管其利弊多少，人工智能將或多或少地在某些領(lǐng)域代替人進(jìn)行決策分析。在航空領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展也需要電子信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)的跟進(jìn)。視野內(nèi)物體的識別，飛行軌跡的控制以及多個(gè)無人機(jī)的相互配合都需要電子信息的智能化處理分析

2.采用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)空中互聯(lián)網(wǎng)以及地空互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)已經(jīng)不是一個(gè)陌生的詞匯了，通過網(wǎng)絡(luò)信息的交換和傳遞能夠極大的優(yōu)化資源的配置和提高效率。而在航空領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)則能夠匯總各個(gè)飛行器的數(shù)據(jù)，以求達(dá)到管理的最優(yōu)化。全自動駕駛現(xiàn)在更多的應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，但在航空領(lǐng)域，由于路徑是在三維空間中進(jìn)行規(guī)劃，因而電子信息技術(shù)能發(fā)揮出更大的優(yōu)勢，例如對客機(jī)速度的微小調(diào)整可以增大空中的客機(jī)容納量，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化。

3.對飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及其“健康”狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析處理

電子信息技術(shù)應(yīng)用到飛行器的飛行過程中時(shí)，可以對飛行器的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并就異常數(shù)據(jù)作出故障判斷，確認(rèn)其是否處于“健康”狀態(tài)，提出解決方案，達(dá)到防患于未然的作用。還可以對不致命的微小干擾作出飛行員無法實(shí)現(xiàn)的微調(diào)，從而修正干擾，保證飛行的穩(wěn)定可靠。

4.應(yīng)用電子信息技術(shù)，提升乘客旅行體驗(yàn)

長途客運(yùn)飛行中，娛樂設(shè)備是不可或缺的因素，能夠減緩乘客的枯燥感和不安感，使飛行過程更加舒適。電子信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是現(xiàn)在熱門的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，給了航空娛樂更大的發(fā)展空間，未來的電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)甚至可以和神經(jīng)科學(xué)結(jié)合，通過模擬神經(jīng)系統(tǒng)的電信號輸入創(chuàng)造一個(gè)更舒適的虛擬空間，不僅消除了旅行的枯燥，還有利于為乘客提供健康、舒適環(huán)境，提升快樂和舒適感，保證飛行過程的順利。

四、結(jié)束語

進(jìn)入信息時(shí)代以來，電子信息的發(fā)展廣泛而深入，航空作為人類生活和國家經(jīng)濟(jì)軍事發(fā)展的重要方面，其發(fā)展也與電子信息技術(shù)緊密相關(guān)。筆者相信，快速發(fā)展的電子信息技術(shù)與航空航天的結(jié)合將為人類帶來更大的福利與便利。

[1]周代忠,張安楊,史志富.微電子技術(shù)在航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電光與控制,2005,(4):40-43.

[2]周其煥.民用飛機(jī)自動飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展(上)[J].航空電子技術(shù),2001,(4):43-47.