大型飛機(jī)安全監(jiān)控與教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)研究

徐琳，周勇，安文國，魏偉

(1.中國航空研究院，北京 100012；2.中國人民解放軍95437部隊(duì)，四川 南充 637105)

0 引言

飛行安全一直是國家和部隊(duì)關(guān)注的重點(diǎn)。尤其是大型飛機(jī)，往往乘員數(shù)較多，承載物資量較大，一次事故死亡人數(shù)甚至?xí)^200人[1]，造成無法估量的嚴(yán)重后果。且飛機(jī)價格昂貴，服役年限較長，往往會達(dá)到十幾年甚至幾十年[2]，就會造成部分服役飛機(jī)航電系統(tǒng)信息化和綜合化程度低，進(jìn)行數(shù)字化改造難度大，費(fèi)用高，周期長。隨著空中運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，大型飛機(jī)航線密度和空域的擁擠度逐年上升[3]，飛行安全壓力更是與日俱增。

影響飛機(jī)安全的因素主要包括飛機(jī)系統(tǒng)本身、人員和外界環(huán)境3個方面。數(shù)據(jù)表明，約70%的空難是由人為因素引起的[4-5]，而10%的嚴(yán)重事故被證明是源于飛機(jī)本身[6-7]。人為因素主要包括操作失誤、身體狀態(tài)不佳、人員協(xié)調(diào)配合不佳以及機(jī)組人員對資源管理方式不恰當(dāng)?shù)确矫鎇8]?？梢酝ㄟ^優(yōu)化飛行教學(xué)訓(xùn)練、飛行任務(wù)管理系統(tǒng)等方式來預(yù)防和減少人為因素對飛行安全的威脅。飛機(jī)本身的安全性是飛機(jī)本身所具有的一種固有質(zhì)量特性，它在飛機(jī)設(shè)計、制造階段就被固化在飛機(jī)上，并在使用和維修保障階段具體體現(xiàn)出來[1]。

飛行事故原因的調(diào)查主要依據(jù)是當(dāng)時的飛行數(shù)據(jù)[9]。飛行數(shù)據(jù)包含飛機(jī)飛行姿態(tài)、主要設(shè)備狀態(tài)信息以及飛行人員操作量等[10]，通過分析可以得出人員操作、設(shè)備狀態(tài)等對于飛行的影響，充分發(fā)揮飛行數(shù)據(jù)的實(shí)時和事后價值對于優(yōu)化飛機(jī)安全及教學(xué)系統(tǒng)都有著重要意義。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建大型飛機(jī)安全監(jiān)控與教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)，結(jié)合無線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)上地面數(shù)據(jù)實(shí)時互通，通過分析、處理、評估和顯示，對安全隱患及時告警，并形成快速應(yīng)急機(jī)制，機(jī)上地面同步處理突發(fā)情況，在飛機(jī)降落之前就可以做維護(hù)準(zhǔn)備，對于飛行安全具有重要意義；將飛行姿態(tài)、操作信息等下傳至講評大廳，用于飛行訓(xùn)練質(zhì)量評估，是訓(xùn)練教學(xué)的有效輔助機(jī)制；通過對大量歷史數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析及應(yīng)用，建立起教學(xué)訓(xùn)練和設(shè)備健康管理系統(tǒng)，從而推進(jìn)大型飛機(jī)飛行的安全化、教學(xué)訓(xùn)練的信息化、設(shè)備維護(hù)的智能化。本文將對該系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計及其關(guān)鍵支撐技術(shù)進(jìn)行研究。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計

大型飛機(jī)安全監(jiān)控與教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)可以劃分為2個平臺。

(1) 實(shí)時安全監(jiān)控平臺

對機(jī)上數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、解算，為機(jī)組人員提供直觀的飛行狀態(tài)實(shí)時顯示、安全告警、輔助應(yīng)急決策、飛行品質(zhì)評估等功能；同時結(jié)合無線通信技術(shù)，將機(jī)上數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至地面指揮中心，地面同步綜合顯示空中三維態(tài)勢、狀態(tài)信息等，同時對飛行動作和飛行質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時評估。實(shí)現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)機(jī)上與地面實(shí)時共享，機(jī)組人員與地面指揮人員實(shí)時共享的安全監(jiān)控機(jī)制。

(2) 大數(shù)據(jù)平臺

結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，進(jìn)行歷史飛行訓(xùn)練數(shù)據(jù)的存儲、管理、關(guān)聯(lián)和挖掘，開發(fā)訓(xùn)練、教學(xué)及裝備維護(hù)的相關(guān)應(yīng)用。以實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控、指揮引導(dǎo)、航線導(dǎo)航等訓(xùn)練、輔助訓(xùn)練、教學(xué)管理功能，全面推進(jìn)大飛機(jī)訓(xùn)練、教學(xué)的信息化、智慧化程度。具體架構(gòu)如圖1所示。

大型飛機(jī)安全監(jiān)控與教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)按照功能模塊可劃分為機(jī)上安全監(jiān)控及教學(xué)分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、地面安全監(jiān)控及教學(xué)分系統(tǒng)、教學(xué)訓(xùn)練管理分系統(tǒng)以及健康管理分系統(tǒng)5個分系統(tǒng)組成。系統(tǒng)各設(shè)備安裝位置如圖2所示。

1.1 機(jī)上安全監(jiān)控及教學(xué)分系統(tǒng)

本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集計算設(shè)備、數(shù)據(jù)顯示設(shè)備組成。在不影響原機(jī)系統(tǒng)的前提下，通過在機(jī)上加裝數(shù)據(jù)采集計算設(shè)備對飛行參數(shù)包括飛機(jī)位置信息、姿態(tài)信息、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)信息(發(fā)動機(jī)、油箱、起落架、襟翼等)、人員操作信息等進(jìn)行實(shí)時采集和記錄，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、解析和解算，并將結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)顯示設(shè)備進(jìn)行實(shí)時顯示。飛行結(jié)束后，將機(jī)上記錄的歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至大數(shù)據(jù)平臺。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖如圖3所示。數(shù)據(jù)解算主要包括4部分：

圖1 飛行數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)各設(shè)備安裝位置示意圖

(1) 安全告警模型解算

設(shè)置故障判斷的標(biāo)準(zhǔn)和門限，當(dāng)飛行或設(shè)備狀態(tài)超出門限時，發(fā)出異常告警信息；根據(jù)飛行或者設(shè)備性能的發(fā)展趨勢進(jìn)行危險預(yù)判，當(dāng)達(dá)到危險預(yù)判準(zhǔn)時，發(fā)出危險預(yù)警信息，為飛行特情處理爭取更多的時間。同時對危險等級進(jìn)行判斷，根據(jù)等級判斷結(jié)果進(jìn)行分級告警：提示、警示、告警。

(2) 輔助應(yīng)急措施模型解算

以飛行員應(yīng)急手冊、飛行手冊為依據(jù)，建立輔助應(yīng)急措施模型，對應(yīng)安全告警模型解算結(jié)果進(jìn)行解算，輸出相應(yīng)的應(yīng)急措施建議。

(3) 飛行品質(zhì)評估模型解算

設(shè)置飛行品質(zhì)評估準(zhǔn)則，根據(jù)飛行任務(wù)及飛行員操作數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行品質(zhì)實(shí)時評估和顯示，為機(jī)上教員和學(xué)員教學(xué)提供智能化和數(shù)字化支撐。

(4) 飛行導(dǎo)航及監(jiān)控模型解算

根據(jù)飛機(jī)位置信息及任務(wù)信息，實(shí)現(xiàn)飛行路線規(guī)劃及導(dǎo)航；同時采用三維動畫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)視，以突出的形式監(jiān)控顯示飛機(jī)重要信息的變化過程。

圖3 機(jī)上安全監(jiān)控及教學(xué)分系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖

1.2 通信分系統(tǒng)

本系統(tǒng)由機(jī)上數(shù)據(jù)通信設(shè)備、地面數(shù)據(jù)通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)空地數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸。其架構(gòu)圖如圖4所示。機(jī)上數(shù)據(jù)通信設(shè)備按照專用的消息格式、波形及組網(wǎng)協(xié)議將機(jī)上數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至地面數(shù)據(jù)通信設(shè)備，地面接收后經(jīng)過地面光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備。網(wǎng)管設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控管理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況監(jiān)控以及數(shù)據(jù)的接收校驗(yàn)、譯碼和分發(fā)等處理。對于特殊用途的飛機(jī)，可以通過在通信設(shè)備中增加保密模塊的方式，對通信鏈路中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，來實(shí)現(xiàn)空地通信的安全保密要求。

圖4 通信分系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 地面安全監(jiān)控及教學(xué)分系統(tǒng)

本系統(tǒng)由安全態(tài)勢顯示設(shè)備和飛行評估顯示設(shè)備組成。其架構(gòu)圖如圖5所示。

安全態(tài)勢顯示設(shè)備初步設(shè)計放置在指揮大廳，主要實(shí)現(xiàn)以下3個功能：

(1) 飛行態(tài)勢顯示

根據(jù)實(shí)時接收的飛行數(shù)據(jù)結(jié)合可視化技術(shù)進(jìn)行所有入網(wǎng)飛機(jī)的狀態(tài)、航姿、航態(tài)等要素的實(shí)時三維態(tài)勢顯示，地面指揮員依據(jù)可視化的體系態(tài)勢進(jìn)行指揮和引導(dǎo)，通過建立安全調(diào)控模型，實(shí)時高效地進(jìn)行空域安全調(diào)控，將系統(tǒng)冗余度壓縮到最低。

(2) 輔助安全監(jiān)控

顯示飛行及關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)、趨勢、變化量等信息以及機(jī)上告警信息，并給出相應(yīng)地面應(yīng)急保障方案，輔助安全監(jiān)督員進(jìn)行實(shí)時安全監(jiān)控，為地面人員應(yīng)急準(zhǔn)備提供支撐。

(3) 飛行任務(wù)管理

根據(jù)錄入的飛行任務(wù)信息，結(jié)合實(shí)際飛行數(shù)據(jù)生成飛行任務(wù)執(zhí)行情況記錄，并入庫。

飛行評估顯示設(shè)備初步設(shè)計放置在教學(xué)講評室，主要實(shí)現(xiàn)以下2個功能：

(1) 飛行品質(zhì)評估

跟據(jù)實(shí)時接收的飛行數(shù)據(jù)以及評估準(zhǔn)則進(jìn)行飛行品質(zhì)評估，并結(jié)合三維飛行顯示畫面進(jìn)行顯示，為學(xué)員教學(xué)及科目訓(xùn)練考評提供信息化的支撐。

(2) 學(xué)員訓(xùn)練任務(wù)管理

根據(jù)學(xué)員、飛行科目、飛行品質(zhì)評估結(jié)果等生成學(xué)員訓(xùn)練情況記錄，并入庫。

圖5 地面安全監(jiān)控及教學(xué)分系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.4 教學(xué)訓(xùn)練管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)是建立在大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上的，用于教學(xué)訓(xùn)練管理，主要功能如下：

(1) 飛行員檔案管理

對飛行員教學(xué)訓(xùn)練的“全生命”周期的數(shù)據(jù)管理，根據(jù)訓(xùn)練教學(xué)模型，輔助制作飛行員個人訓(xùn)練計劃及建議，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練管理的智能化。

(2) 飛行回放

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，生成多視角飛行畫面，將飛行場景全面“復(fù)盤”，為飛行員提供更直觀的飛行講評環(huán)境。

(3) 飛行評估

構(gòu)建飛行評估規(guī)則庫，根據(jù)不同的考評要求，對歷史飛行任務(wù)進(jìn)行評估，并形成詳細(xì)的飛行分析報告，為學(xué)員技術(shù)能力評估、分析、作訓(xùn)提供支撐。

1.5 健康管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)也是建立在大數(shù)據(jù)平臺基礎(chǔ)上的，其功能是通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)上關(guān)鍵設(shè)備的健康管理，分析影響裝備性能各因素之間的關(guān)聯(lián)性，通過對關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行、檢測和維修的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，構(gòu)建該設(shè)備的損傷模型，以分析其性能衰減趨勢，并進(jìn)行壽命累計，發(fā)現(xiàn)設(shè)備不良狀態(tài)并進(jìn)行故障診斷與壽命預(yù)測，制定相應(yīng)的維修保障方案。實(shí)現(xiàn)從以往的定期檢修、事后維修向主動維修、壽命預(yù)測轉(zhuǎn)變，全面加強(qiáng)機(jī)載裝備健康管理。

2 關(guān)鍵支撐技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)圖如圖6所示。

圖6 關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)圖

2.1 數(shù)據(jù)采集處理

飛行數(shù)據(jù)采集需要在不影響原機(jī)系統(tǒng)的前提條件下，采集機(jī)上關(guān)鍵設(shè)備以及飛行狀態(tài)的數(shù)據(jù)并分析，主要需要關(guān)注的問題包括采集電路的設(shè)計、采集點(diǎn)的優(yōu)選、采集數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換與分析處理等。數(shù)據(jù)處理最重要的是需要建立起準(zhǔn)確可靠的時空基準(zhǔn)，選取穩(wěn)定可信的時空數(shù)據(jù)源及處理方式，保證各類數(shù)據(jù)的時空一致性。本系統(tǒng)擬采用GPS(global positioning system)/BDS(BeiDou navigation satellite system)作為時間基準(zhǔn)，GDGC2000作為空間基準(zhǔn)。并采用高效數(shù)據(jù)處理算法，以保證數(shù)據(jù)處理的實(shí)時與準(zhǔn)確性。

(1) 高可靠性時間數(shù)據(jù)源

飛機(jī)數(shù)據(jù)的趨勢是實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警的關(guān)鍵因素，沒有對應(yīng)時間的數(shù)據(jù)采集是沒有任何意義的。在數(shù)據(jù)處理時為保證機(jī)上實(shí)時數(shù)據(jù)的順序性，需對采集到的機(jī)上數(shù)據(jù)使用高可靠性時間源增加時戳。本系統(tǒng)采用GPS/BDS作為時間基準(zhǔn)，對于未加裝衛(wèi)導(dǎo)模塊的飛機(jī)，擬在數(shù)據(jù)顯示設(shè)備中加裝衛(wèi)導(dǎo)模塊。

衛(wèi)星時間雖具有高精度，但在遇到遮擋或干擾時，接收到的時間數(shù)據(jù)會產(chǎn)生跳變甚至無效。為解決這個問題，在數(shù)據(jù)采集計算設(shè)備中增加高精度守時模塊(現(xiàn)有設(shè)備的守時精度可達(dá)到24 h累積誤差小于0.8 ms[11])。在數(shù)據(jù)采集開始時，采集有效的衛(wèi)星時間作為守時模塊的時間基準(zhǔn)，之后守時模塊進(jìn)行守時并輸出高精度的時間，并按照固定的時間間隔進(jìn)行校準(zhǔn)，以提供精確、連續(xù)的時間服務(wù)，具體工作流程如圖7所示。

圖7 守時模塊校時邏輯圖

(2) 高精度位置數(shù)據(jù)源

目前飛機(jī)多采用慣導(dǎo)與衛(wèi)星導(dǎo)航的組合導(dǎo)航方式，優(yōu)勢互補(bǔ)，共同實(shí)現(xiàn)目標(biāo)機(jī)的高精度組合導(dǎo)航定位定向[12]。其方案框圖如圖8所示。慣性組合導(dǎo)航方案的基本思路是采用一體化的最優(yōu)估計算法將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(inertial navigation system，INS)與衛(wèi)星的信息統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最優(yōu)估計算法得到的狀態(tài)量估計值同時對INS與衛(wèi)星的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行反饋校正。最優(yōu)估計算法采用慣導(dǎo)輸出的位置和速度信息、衛(wèi)星的偽距和偽距率信息來進(jìn)行融合。

圖8 慣導(dǎo)/衛(wèi)星緊組合導(dǎo)航方案框圖

對于采用慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航的飛機(jī)，其機(jī)上實(shí)時導(dǎo)航數(shù)據(jù)提供的參考坐標(biāo)可靠性好，精度高，可供直接采集使用；對于僅有慣性導(dǎo)航的老舊飛機(jī)為防止因漂移帶來的位置誤差，通過在數(shù)據(jù)顯示設(shè)備中加裝衛(wèi)導(dǎo)模塊，引入衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到高精度的飛機(jī)位置數(shù)據(jù)。

(3) 高效處理算法

常用的數(shù)據(jù)處理算法是通過對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，以便于一組一組地從緩沖池內(nèi)進(jìn)行取數(shù)，有序地處理。但是這種算法在瞬時數(shù)據(jù)激增時，容易出現(xiàn)丟包率增加、應(yīng)用程序死屏的風(fēng)險。因此，需要對該算法進(jìn)行優(yōu)化，采用多線程和緩存隊(duì)列。實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化后的算法可以有效地解決瞬時數(shù)據(jù)激增時帶來的丟包和死屏問題。

2.2 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

高更新率、高動態(tài)的無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)上地面數(shù)據(jù)實(shí)時共享的重要保障。組網(wǎng)協(xié)議采用短時隙輕量化設(shè)計、時分加頻分的復(fù)用接入方式，有效利用時域和頻域資源。短時隙輕量化設(shè)計在降低時隙的同時，提高協(xié)議效率，降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)開銷。地面控制信息和飛機(jī)業(yè)務(wù)信息采用時分方式，地面業(yè)務(wù)信息采用頻分方式，降低了地面多站點(diǎn)時隙占用率，提高了網(wǎng)絡(luò)容量。通過需求驅(qū)動網(wǎng)管控制的動態(tài)時隙分配技術(shù)，支持信息傳輸更新率動態(tài)調(diào)整、座艙重構(gòu)信息動態(tài)監(jiān)控等應(yīng)用能力。

高動態(tài)分集收發(fā)可靠傳輸是機(jī)上數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵。系統(tǒng)要求所需的飛行姿態(tài)、設(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵信息在實(shí)時監(jiān)控過程中必須穩(wěn)定、可靠傳輸，需盡量將丟包率降到最低；另一方面，在起降等過程中，參訓(xùn)飛機(jī)會進(jìn)行一定的高機(jī)動飛行，對鏈路的通信穩(wěn)定可靠性提出了更為苛刻的要求。針對上述應(yīng)用特點(diǎn)，鏈路設(shè)計采取雙天線、雙通道、頻率分集收發(fā)處理技術(shù)，充分利用機(jī)載平臺上、下天線全向覆蓋特性，并具備同時分集收發(fā)、獲得分集增益的特點(diǎn)，在提高傳輸可靠性的條件下仍能高效利用信道。

2.3 安全告警模型

安全告警功能是安全監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。準(zhǔn)確可靠的安全告警模型是該功能的核心。本系統(tǒng)的安全告警模型包括3部分，如圖9所示。

(1) 門限告警

根據(jù)飛行手冊等，建立超限檢測模塊，基于實(shí)時機(jī)上數(shù)據(jù)對飛行員的操作量以及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評估。

(2) 飛行軌跡趨勢預(yù)警

包含動力學(xué)模塊以及軌跡外推模塊。動力學(xué)模塊可依據(jù)當(dāng)前的飛行狀態(tài)參數(shù)，輸出對應(yīng)的氣動力系數(shù)和導(dǎo)數(shù)；軌跡外推模塊依據(jù)相應(yīng)的氣動力參數(shù)進(jìn)行六自由度方程解算，得出未來一段時間內(nèi)飛機(jī)的軌跡。

(3) 設(shè)備性能趨勢預(yù)警

建立基于大數(shù)據(jù)的裝備性能趨勢模型，根據(jù)設(shè)備實(shí)時狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障預(yù)判，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備性能趨勢預(yù)警。

最后由告警模塊通過分析飛行員的操作意圖，進(jìn)行飛行趨勢推算，判斷有可能由人為誤操作導(dǎo)致的危險后果，最后根據(jù)預(yù)判作出相應(yīng)告警。

圖9 安全告警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.4 大數(shù)據(jù)存儲[13]

隨著飛行訓(xùn)練強(qiáng)度和頻次的提高，訓(xùn)練數(shù)據(jù)每天都在多地高速地產(chǎn)生，這對訓(xùn)練數(shù)據(jù)的存儲提出了更高的要求。如果將飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的堆放存儲，造成存儲資源浪費(fèi)的同時，對于后續(xù)數(shù)據(jù)的分析也會帶來麻煩。對于大數(shù)據(jù)的存儲需要考慮以下幾個方面：存儲前，需要對冗余的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，篩選掉無關(guān)數(shù)據(jù)，并按照規(guī)定的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、集成，在整理完成后，按照數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分類存儲；存儲時，為實(shí)現(xiàn)大量突發(fā)數(shù)據(jù)的高效存儲，采用分布式架構(gòu)；存儲后，建立高效數(shù)據(jù)索引，支持智能查詢，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析時的高效關(guān)聯(lián)讀取。

2.5 大數(shù)據(jù)挖掘[13]

大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)包括數(shù)據(jù)量大、產(chǎn)生速度快且種類繁多，要在可接受的時間內(nèi)完成大數(shù)據(jù)挖掘分析，需要采用針對性的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提高挖掘速度，主要從以下幾個方面考慮：

(1) 構(gòu)建數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系

由于機(jī)上設(shè)備的研制廠家常存在各自為營、標(biāo)準(zhǔn)各異的問題，很多裝備之間，甚至同類裝備的數(shù)據(jù)類型和格式差異較大、標(biāo)準(zhǔn)各異[14]。為便于作訓(xùn)大數(shù)據(jù)的研究，需要加強(qiáng)頂層數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，建立航空系統(tǒng)的裝備數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析能力[15]

對于數(shù)據(jù)分析來講，圖片、音視頻等這樣的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的特性和模式，難以快速分析，需要加強(qiáng)自然語言處理、動態(tài)擴(kuò)展表示等技術(shù)，提升系統(tǒng)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析能力。

(3) 建立訓(xùn)練大數(shù)據(jù)工具庫

針對不同的應(yīng)用場景，結(jié)合人工智能技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)的大數(shù)據(jù)挖掘工具，建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)工具庫；同時，結(jié)合分布式系統(tǒng)架構(gòu)，建設(shè)并行計算環(huán)境，為數(shù)據(jù)分析提供高速的解算環(huán)境。

2.6 大數(shù)據(jù)安全[13]

訓(xùn)練數(shù)據(jù)的安全問題是大數(shù)據(jù)平臺的重中之重。首先應(yīng)建立大數(shù)據(jù)平臺安全獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，并依據(jù)用戶類型設(shè)置相應(yīng)的訪問權(quán)限，通過密鑰或生物的方式對用戶身份進(jìn)行鑒別，定期安全維護(hù)，以保障大數(shù)據(jù)平臺的安全性。

3 應(yīng)用前景及結(jié)論

本系統(tǒng)能夠通過機(jī)上地面實(shí)時數(shù)據(jù)共享以及飛行安全預(yù)警，為日常訓(xùn)練中指揮、引導(dǎo)提供實(shí)時、直觀的飛行監(jiān)控，提升飛行訓(xùn)練的安全性；為飛行教學(xué)提供格式化數(shù)據(jù)和視頻材料，并通過專用分析、評估軟件進(jìn)行精確、客觀的飛行分析，為掌握每個空勤人員的技術(shù)操作特點(diǎn)提供了技術(shù)保證，可依據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)為每個空勤人員后續(xù)的訓(xùn)練、教學(xué)制定計劃，極大地提高空勤人員的訓(xùn)練、教學(xué)效率；通過建立飛機(jī)健康狀態(tài)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，向主動維修、壽命預(yù)測轉(zhuǎn)變。通過這個系統(tǒng)能全面推進(jìn)大型飛機(jī)飛行的安全化、教學(xué)訓(xùn)練的信息化、設(shè)備維護(hù)的智能化。