民用飛機(jī)空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸方法研究

郭晉之

摘要：隨著新一代飛機(jī)研制技術(shù)和信息化技術(shù)的高速發(fā)展，民用飛機(jī)機(jī)載信息系統(tǒng)為飛行員、乘務(wù)員和航線維護(hù)人員提供了越來越多的人機(jī)接口和應(yīng)用程序，方便飛行、維護(hù)和客艙機(jī)組操作，提升飛行和維修品質(zhì)和效率，減少飛機(jī)停場時(shí)間。為支撐機(jī)載信息系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序，在航空公司和機(jī)場布置一套可以向飛機(jī)發(fā)送現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包并接受飛機(jī)下行傳輸數(shù)據(jù)的地面支持系統(tǒng)非常重要，能夠?qū)崿F(xiàn)空地互聯(lián)，確保飛機(jī)運(yùn)行所需數(shù)據(jù)的有效性和安全性，并滿足飛行、維護(hù)、客艙機(jī)組操作等多方面需求。本文選取空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸為對象，重點(diǎn)研究地面支持系統(tǒng)向飛機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包的流程方法，證明了數(shù)據(jù)傳輸方法在下一代民機(jī)研制及客戶服務(wù)保障中的應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)傳輸;工具

1 先進(jìn)實(shí)踐介紹

國外民機(jī)主制造商針對新一代飛機(jī)采用了大量信息技術(shù)，將飛機(jī)機(jī)載信息系統(tǒng)與地面支持系統(tǒng)之間建立了連通渠道，實(shí)現(xiàn)了信息共享，為飛行員、乘務(wù)員和航線維護(hù)人員提升了操作體驗(yàn)和操作效率，并提升了飛機(jī)運(yùn)行的安全水平，降低了飛機(jī)運(yùn)行維護(hù)成本。

波音公司為各航空公司提供了E化服務(wù)支持系統(tǒng)（E-EGS），主要負(fù)責(zé)波音787機(jī)型現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包向飛機(jī)上行傳輸工作，并接受飛機(jī)向地面?zhèn)鬏旓w機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)。E-EGS系統(tǒng)由一些列安裝在波音公司、航空公司、機(jī)場和機(jī)載系統(tǒng)的軟件構(gòu)成。波音公司將現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包簽名、打包，發(fā)送給航空公司，航空公司使用E-EGS相關(guān)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)包進(jìn)行簽名、打包，再上傳飛機(jī)進(jìn)行加載。

空客公司為航空公司提供了地面管理系統(tǒng)（GAS），主要負(fù)責(zé)空客A350機(jī)型現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包向飛機(jī)上行傳輸工作，并接受飛機(jī)向地面?zhèn)鬏旓w機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)。GAS系統(tǒng)通過Airlink模塊實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)機(jī)載通信系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，GAS系統(tǒng)還能用于機(jī)載軟件構(gòu)型和數(shù)據(jù)管理，加強(qiáng)人員及操作過程的管控，及時(shí)對過程環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整。

2 數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)

地面支持系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾d體，系統(tǒng)需要與飛機(jī)機(jī)載通信（ACARS是通信系統(tǒng)，IP是信息系統(tǒng)）系統(tǒng)連通，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

2.1 現(xiàn)場可加載軟件（FLS）定義

現(xiàn)場可加載軟件（FLS）主要包括機(jī)載軟件數(shù)據(jù)包、電子飛行包（EFB）數(shù)據(jù)包、電子手冊數(shù)據(jù)包等。機(jī)載軟件主要包括飛控系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、動(dòng)力裝置系統(tǒng)以及機(jī)載信息系統(tǒng)等軟件應(yīng)用。EFB主要包括起飛性能、著陸性能、飛行中性能、載重平衡計(jì)算以及交互式飛行運(yùn)行類手冊瀏覽等功能。電子手冊主要包括飛機(jī)維修類手冊、飛行類手冊、客艙乘務(wù)員手冊等。

2.2 空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)

1）實(shí)現(xiàn)FLS數(shù)據(jù)包客戶化

各架飛機(jī)之間的實(shí)物構(gòu)型和運(yùn)行需求均不不一致，每架飛機(jī)需要使用的現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包也不完全一致，需要地面支持系統(tǒng)針對不同飛機(jī)制定不同的客戶化FLS數(shù)據(jù)包。地面支持系統(tǒng)需要集成電子手冊、電子飛行包以及相關(guān)機(jī)載軟件數(shù)據(jù)包的客戶化工具，對FLS數(shù)據(jù)包進(jìn)行定制化和客戶化，并且對數(shù)據(jù)包的更新或者變更進(jìn)行有效控制，確保向飛機(jī)上傳正確的目標(biāo)構(gòu)型數(shù)據(jù)包。

2）實(shí)現(xiàn)FLS數(shù)據(jù)包裝載

首先，地面支持系統(tǒng)要能夠通過網(wǎng)絡(luò)通信或者物理方式接收主制造商或者第三方服務(wù)商提供的FLS數(shù)據(jù)包，并且存放到指定位置。其次，地面支持系統(tǒng)要能夠與航電系統(tǒng)發(fā)生通信聯(lián)系，向飛機(jī)發(fā)送FLS數(shù)據(jù)包，并且能夠接收和讀取飛機(jī)回傳的加載結(jié)果報(bào)告和的構(gòu)型報(bào)告文件。

3）實(shí)現(xiàn)飛機(jī)單機(jī)構(gòu)型控制

飛機(jī)運(yùn)行過程中，機(jī)載軟硬件構(gòu)型不斷發(fā)生變化，對飛機(jī)單機(jī)構(gòu)型管控尤其是現(xiàn)場可加載軟件全生命周期管控和跟蹤是航空公司的核心工作。地面支持系統(tǒng)要能夠?qū)虞d的目標(biāo)構(gòu)型和試飛構(gòu)型進(jìn)行對比和記錄，確保飛機(jī)安裝正確的目標(biāo)構(gòu)型。

3 數(shù)據(jù)傳輸流程及方案

3.1 FLS數(shù)據(jù)傳輸流程

從地面支持系統(tǒng)向飛機(jī)進(jìn)行FLS數(shù)據(jù)包加載的數(shù)據(jù)傳輸流程主要包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)傳輸、機(jī)上確認(rèn)、數(shù)據(jù)發(fā)送、加載報(bào)告回收等流程。數(shù)據(jù)傳輸流程要考慮數(shù)據(jù)傳輸和接受失敗等異常情況。

3.2 地面支持系統(tǒng)功能架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)FLS數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸過程，地面支持系統(tǒng)需要具備可加載項(xiàng)數(shù)據(jù)庫、客戶化工具、EFB管理工具、通信連接工具、日志管理工具、構(gòu)型管理工具等功能。具體地面支持系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖1。

1）可加載項(xiàng)數(shù)據(jù)庫

FLS數(shù)據(jù)包需要保存在地面支持系統(tǒng)中的可加載項(xiàng)數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫需要具備較大的存儲(chǔ)容量，按照ARINC665規(guī)范格式進(jìn)行存儲(chǔ)，并確保機(jī)載軟件存儲(chǔ)的安全性。此外，還需要對FLS數(shù)據(jù)包進(jìn)行備份。

2）客戶化工具

客戶化工具實(shí)現(xiàn)兩方面功能，一是對主制造商提供給航空公司用戶的數(shù)據(jù)及應(yīng)用進(jìn)行客戶化的選擇和配置功能，可客戶化的內(nèi)容包括技術(shù)出版物、性能計(jì)算軟件、載重平衡軟件等;二是對機(jī)載設(shè)備進(jìn)行客戶化配置，主要是通信配置，包括空地通信相關(guān)系統(tǒng)及部分航電系統(tǒng)的通信方式、優(yōu)先級、有效時(shí)間等。

3）EFB管理工具

EFB管理工具主要用于對電子飛行包的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分發(fā)和數(shù)據(jù)包的管理工作。

4）通信連接工具

通信連接工具負(fù)責(zé)與機(jī)載系統(tǒng)之間的接口，管理飛機(jī)與地面系統(tǒng)上下行數(shù)據(jù)的傳輸。通信連接工具應(yīng)具備3G/4G以及機(jī)場無線等通信功能，為確保數(shù)據(jù)傳輸安全，地面通信連接工具應(yīng)能夠與機(jī)載通信設(shè)備之間建設(shè)VPN通聯(lián)鏈接的能力。

5）構(gòu)型管理工具

構(gòu)型管理工具可以通過接口調(diào)用日志管理工具的數(shù)據(jù)接口，獲取每一架飛機(jī)的單機(jī)實(shí)飛構(gòu)型報(bào)告，作為與目標(biāo)構(gòu)型進(jìn)行比對的輸入，該功能還需提供構(gòu)型的比對記錄功能點(diǎn)。

此外構(gòu)型管理工具還需要具備數(shù)據(jù)包加載記錄管理、確認(rèn)加載結(jié)果等功能。數(shù)據(jù)包加載記錄管理主要是對FLS數(shù)據(jù)包加載的執(zhí)行狀態(tài)進(jìn)行記錄，讀取飛機(jī)上下載的構(gòu)型報(bào)告等文件，經(jīng)過構(gòu)型比對，可以進(jìn)行執(zhí)行結(jié)果反饋。確認(rèn)加載結(jié)果功能是能夠生成數(shù)據(jù)包裝載前后的飛機(jī)構(gòu)型文件對比結(jié)果，輸出FLS構(gòu)型符合性報(bào)告，將產(chǎn)生的通知消息發(fā)送運(yùn)控管理人員，用于確認(rèn)是否裝機(jī)完成，如果存在問題，可以發(fā)起重新裝載流程。

4 總結(jié)

實(shí)現(xiàn)空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸是面向新一代飛機(jī)運(yùn)行的重要需求，如何滿足飛行員、乘務(wù)員和航線維護(hù)人員對于使用方便和安全的需求是航空公司和民機(jī)主制造商的重要工作。結(jié)合局方規(guī)章、航空公司需求和新技術(shù)的發(fā)展，為客戶提供空地互聯(lián)的運(yùn)行支持環(huán)境，旨在提升航空公司運(yùn)營飛機(jī)的效率，降低運(yùn)營成本，是民機(jī)主制造商核心競爭力的體現(xiàn)。本文研究了民用飛機(jī)空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ撟C了FLS數(shù)據(jù)包由地面支持系統(tǒng)向飛機(jī)裝載的可行性。

參考文獻(xiàn)：

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