民用飛機(jī)智能化航電系統(tǒng)淺析

葉軍暉+馬雙云

摘 要：航電系統(tǒng)是現(xiàn)代民用飛機(jī)的重要組成部分，本文簡(jiǎn)要介紹了民用飛機(jī)航電系統(tǒng)，重點(diǎn)詳細(xì)介紹了基于智能化航電系統(tǒng)的綜合模塊化航空電子技術(shù)、先進(jìn)導(dǎo)航與監(jiān)視技術(shù)、先進(jìn)顯示技術(shù)以及空地一體化技術(shù)。智能化航電系統(tǒng)旨在降低飛行機(jī)組和維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)的智能駕駛和智能維護(hù)，對(duì)于民用飛機(jī)航電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究具有參考價(jià)值與指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī) 智能化 航電系統(tǒng) 飛行機(jī)組 維護(hù)

中圖分類號(hào)：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0022-02

隨著科技水平與信息化水平的不斷發(fā)展與進(jìn)步，智能化科學(xué)已經(jīng)成為了一門新興的自然學(xué)科，并吸引了眾多科研人員的廣泛興趣和研究。近年來，依托于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及傳感器技術(shù)的不斷深入和研究，智能化技術(shù)在民用飛機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用研究不斷地受到越來越多的重視與青睞。正是在這種智能化技術(shù)的不斷研究的趨勢(shì)下，作為民用飛機(jī)及其重要的機(jī)載系統(tǒng)，智能化航電系統(tǒng)旨在為智能飛機(jī)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支持，其滿足的目標(biāo)如下：（1）實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)的智能駕駛，最大程度地降低飛行機(jī)組的負(fù)擔(dān)；（2）實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)的智能維護(hù)，提高飛機(jī)的維護(hù)效率、降低飛機(jī)的維護(hù)成本、減少機(jī)務(wù)的工作負(fù)擔(dān)。

1 民用飛機(jī)航電系統(tǒng)介紹

航電系統(tǒng)是民用飛機(jī)的重要組成部分，被喻為飛機(jī)的“大腦”與“五官”，具備提供飛機(jī)狀態(tài)與參數(shù)顯示功能、提供飛機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能、提供飛機(jī)與外部通信功能、提供飛機(jī)安全準(zhǔn)確且準(zhǔn)時(shí)地沿既定路線飛行的引導(dǎo)功能、以及提供飛機(jī)健康管理功能等?，F(xiàn)代民用飛機(jī)航電系統(tǒng)包括了綜合處理處理系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、飛行記錄系統(tǒng)等機(jī)載電子系統(tǒng)組成。

2 智能化航電系統(tǒng)技術(shù)

依托于不同的航電系統(tǒng)的機(jī)載系統(tǒng)/設(shè)備，智能化航電系統(tǒng)技術(shù)主要應(yīng)用于綜合模塊化航空電子技術(shù)、先進(jìn)導(dǎo)航與監(jiān)視技術(shù)、先進(jìn)顯示技術(shù)以及空地一體化技術(shù)，具體如下。

2.1 綜合模塊化航空電子技術(shù)

為降低民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)及設(shè)備的成本，綜合化和模塊化的航空電子體系架構(gòu)研制已經(jīng)成為航空系統(tǒng)供應(yīng)商的研制重點(diǎn)，最具代表性的即為綜合模塊化航空電子系統(tǒng)（Integrated Modular Avionics，IMA）。采用了IMA技術(shù)后，使得機(jī)載航電電子設(shè)備得到了極大程度地優(yōu)化，能實(shí)現(xiàn)模塊的標(biāo)準(zhǔn)化、重復(fù)使用和可互換性，其將許多獨(dú)立的系統(tǒng)功能的設(shè)備綜合到“機(jī)箱內(nèi)”，并通過總線互連、共享計(jì)算資源、容錯(cuò)處理等機(jī)制形成綜合的航空電子體系。

2.2 先進(jìn)導(dǎo)航與監(jiān)視技術(shù)

民用飛機(jī)的智能駕駛是指能夠?qū)崿F(xiàn)飛行計(jì)劃的自動(dòng)上傳，飛機(jī)能夠自動(dòng)沿著滑行路線達(dá)到起飛跑道，并按照既定的計(jì)劃與路線進(jìn)行爬升、巡航、下降等飛行，直至自動(dòng)地面滑行到停機(jī)坪。得益于智能化航電系統(tǒng)的先進(jìn)導(dǎo)航與監(jiān)視技術(shù)，其為飛機(jī)的智能駕駛提供了技術(shù)支持與支撐，具體體現(xiàn)為以下幾種。

（1）基于性能導(dǎo)航（Performance Based Navigation， PBN）技術(shù)：PBN技術(shù)將飛機(jī)的航電系統(tǒng)/設(shè)備與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合，為全飛行階段的飛機(jī)提供精準(zhǔn)的飛行技術(shù)，通過PBN技術(shù)使得飛機(jī)在航跡選擇上更精確和更具靈活性，能夠完成飛機(jī)在山區(qū)等復(fù)雜地形條件下的安全且精確飛行。

（2）廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)（Automatic Dependent Surveillance Broadcast，ADS-B）：ADS-B技術(shù)是基于GPS和空空、地空數(shù)據(jù)鏈通信的飛機(jī)運(yùn)行監(jiān)視技術(shù)，ADS-B的信息主要有包括飛機(jī)經(jīng)度、緯度等四維位置信息、航速、風(fēng)速等。通過ADS-B技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備接收來自其他飛機(jī)的ADS-B信息，以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)感知、位置識(shí)別和自動(dòng)間隔。

（3）先進(jìn)場(chǎng)面活動(dòng)引導(dǎo)和控制系統(tǒng)（Advanced Surface Movement Guidance and Control Systems，A-SMGCS）技術(shù)：A-SMGCS技術(shù)能夠確保飛機(jī)在低能見度、復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下能夠高效并且安全的進(jìn)行機(jī)場(chǎng)運(yùn)行活動(dòng)，提供全天候條件下對(duì)機(jī)動(dòng)區(qū)域的無縫隙跟蹤和監(jiān)測(cè)。

2.3 先進(jìn)顯示技術(shù)

良好和自然的人機(jī)交互頁(yè)面能夠提供高效、便捷以及舒適的飛行運(yùn)行體驗(yàn)，這對(duì)于減少飛行機(jī)組的飛行負(fù)擔(dān)具有重要的意義。通過先進(jìn)顯示技術(shù)，將能夠?yàn)闄C(jī)組提供一個(gè)交互式的飛行操作環(huán)境，減少飛行機(jī)組的操作，進(jìn)而減輕飛行機(jī)組的負(fù)擔(dān)。先進(jìn)顯示技術(shù)主要體現(xiàn)在通過顯示觸摸屏技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵操作技術(shù)，以此提供更為自然的人機(jī)接口界面，減少和降低人為差錯(cuò)的影響；同時(shí)，頭戴顯示技術(shù)已發(fā)展成為新一代的航電電子技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)虛擬和實(shí)景的有機(jī)結(jié)合。

2.4 空地一體化技術(shù)

空地一體化技術(shù)主要依托于智能化航電系統(tǒng)中先進(jìn)維護(hù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等，旨在實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的智能維護(hù)，提高飛機(jī)的維護(hù)效率和降低飛機(jī)的維護(hù)成本。通過空地一體化技術(shù)，將飛機(jī)的維護(hù)模式由傳統(tǒng)的被動(dòng)維護(hù)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的維護(hù)模式，即通過部署先進(jìn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)多維度的監(jiān)控飛機(jī)系統(tǒng)/設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，將監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)參數(shù)信息通過衛(wèi)星或者數(shù)據(jù)鏈以及無線網(wǎng)絡(luò)等多種傳輸方式實(shí)時(shí)地下傳至地面系統(tǒng)，通過地面系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的融合、分析以及綜合處理， 能夠?qū)︼w機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備開展性能和故障預(yù)測(cè)，并形成快速、敏捷、準(zhǔn)確的維護(hù)決策與方案。除此之外，空地一體化技術(shù)還可與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)全球飛行機(jī)隊(duì)的信息共享，使得維護(hù)人員在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)均能獲得充分的飛機(jī)信息，進(jìn)而提高飛機(jī)的維護(hù)效率。

3 總結(jié)與展望

本文立足于降低飛行機(jī)組和維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，為實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)的智能駕駛和智能維護(hù)的目標(biāo)，介紹了基于智能化航電系統(tǒng)的綜合模塊化航空電子技術(shù)、先進(jìn)導(dǎo)航與監(jiān)視技術(shù)、先進(jìn)顯示技術(shù)以及空地一體化技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹了PBN技術(shù)、ADS-B技術(shù)、A-SMGCS技術(shù)等先進(jìn)導(dǎo)航與監(jiān)視技術(shù)，觸摸屏技術(shù)、頭戴顯示技術(shù)等先進(jìn)顯示技術(shù)以及提高飛機(jī)維護(hù)效率的空地一體化技術(shù)。通過本文的研究，能夠?yàn)槲磥碇悄芑诫娤到y(tǒng)的設(shè)計(jì)具有指引作用，為智能駕駛和智能維護(hù)的實(shí)現(xiàn)提供了重要的技術(shù)支持與支撐，對(duì)于實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)的智能化具有重要意義。

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