大數(shù)據(jù)在民航飛行訓練中的應用

摘?要：信息時代下，互聯(lián)網(wǎng)與社會生產生活的各個領域高度融合，大數(shù)據(jù)的行業(yè)應用受到的關注度日漸提升，并且在各個行業(yè)領域中發(fā)揮著重要作用。在民航飛行訓練中，大數(shù)據(jù)的應用為訓練單位的管理工作和訓練方式注入了新的活力，對飛行訓練工作的有效性提升起著助推作用，使得經(jīng)濟效益增加的同時，民航飛行訓練計劃更加完善，也確保了飛行訓練的安全性。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);民航飛行訓練;具體應用

所謂大數(shù)據(jù)，是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術快速發(fā)展而在近年來受到廣泛關注的一個新的技術理念，有研究指出，面對當前社會生活的中大量又復雜且增長率持續(xù)上升的信息資產，對這些信息資產進行處理和管理需要新模式才可以提升效率。大數(shù)據(jù)對比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工具在獲取、儲存、管理和分析信息等方面有著無可比擬的優(yōu)勢，其顯著表現(xiàn)主要包括高速性、大量性、多樣性和真實性，大數(shù)據(jù)處理模式的應用指明了數(shù)據(jù)分析在信息資產中的核心價值?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下，大數(shù)據(jù)和各行各業(yè)的融合與應用越來越受到重視，在現(xiàn)階段的社會經(jīng)濟生活以及未來的社會發(fā)展中起到的作用會更加顯著。

一、大數(shù)據(jù)在民航飛行中的發(fā)展

最早在民航飛行中出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)應用是美國民用航空局在1958年提出的FDR計劃，即飛行記錄器。當時的數(shù)據(jù)分析非常簡單，時間也比較短，只能記錄一些基本的飛行參數(shù)和條件變量。進入60年代，英國實施了一項名為FDM的航空項目，該項目后來被稱為飛行數(shù)據(jù)監(jiān)控，由此開始，飛行數(shù)據(jù)被用于完善飛機安全管理工作。日本航空公司從70年代開始也著手了飛行數(shù)據(jù)分析的工作，并且有著豐富的飛行數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗，荷蘭等歐洲其他國家的一些航空公司也在這一時期陸續(xù)展開了對飛行數(shù)據(jù)進行監(jiān)控的工作。在我國民航飛行領域中，雖然很早就引進了飛行數(shù)據(jù)分析技術，但實際上的應用很少，真正開始大規(guī)模研究和應用在90年代中后期，邁入21世紀后，飛行數(shù)據(jù)分析與飛行品控工作才逐漸發(fā)展開來，但這一發(fā)展趨勢也只是在民航系統(tǒng)中比較明顯，在通用航空領域則顯得比較落后。當前飛行訓練在通用航空市場中占到了三分之二的份額，因此文章就對如何在飛行訓練領域中更好地利用和管理大數(shù)據(jù)，以期為優(yōu)化飛行訓練的管理和監(jiān)控工作，確保飛行訓練中人員的人身安全提供一些理論支持。

二、民航飛行訓練單位數(shù)據(jù)存儲和管理現(xiàn)狀

中國民航飛行學院是我國民航最大的飛行訓練培養(yǎng)單位，其訓練配套設施齊全，將航空服務和飛行訓練充分地結合起來，不僅年旅客吞吐量達到百萬人次，更配備了種類繁多，便于滿足不同階段訓練需求的教練機，以及配置了高標準的飛行模擬機和練習器。另外，我國民航機長大多畢業(yè)于此，因此中國民航飛行學院又被譽為中國民航飛行員的“搖籃”。學校發(fā)展至今已有了近60年的歷史，積累了多個維度的海量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)分類整理后，存儲在數(shù)據(jù)倉庫之中，供學校有關人員查詢和分析，對這些數(shù)據(jù)進行更有效率地分析和管理必然需要變革以往的管理方式。需要注意的是，大數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)庫是兩個概念，學校的內部人員需要使用這些數(shù)據(jù)時需要經(jīng)歷繁復的工作程序，換言之，就是某些數(shù)據(jù)需要特定的用戶或者部門才能申請訪問，很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。總體而言，當前民航飛行訓練單位的數(shù)據(jù)存儲和管理現(xiàn)狀的主要特征表現(xiàn)為：

（一）數(shù)據(jù)項目多，存放凌亂，缺乏有序管理

隨著我國民航飛行的迅速壯大，民航學校的培訓人數(shù)增加，飛行人員的檔案資料、學校的課程設計、以往的教學數(shù)據(jù)等信息量增長呈上升趨勢，但與此相對應的是，學校的數(shù)據(jù)處理配套設施建設進度滯后，雖有計算機系統(tǒng)轉化數(shù)據(jù)流，并提供了大量的數(shù)據(jù)記錄，但數(shù)據(jù)的存放仍然是比較混亂的，缺乏有序的管理。

（二）數(shù)據(jù)倉庫只具備存儲功能，調用數(shù)據(jù)程序復雜

數(shù)據(jù)倉庫的管理者大多不是專業(yè)的信息技術工程師，而是學校的管理人員，他們熟悉的業(yè)務流程和數(shù)據(jù)分析并不匹配，存儲數(shù)據(jù)時難免會產生誤差。學校的管理制度也使得調用數(shù)據(jù)的程序比較復雜，耗時耗力，不利于工作效率的提升。

（三）過于刻板，忽視了數(shù)據(jù)的全面性

對大數(shù)據(jù)的應用要避免形式化，避免刻板，要依照自身實際情況有所調整和改進，考慮到飛行人員的想法和需求，展現(xiàn)人文價值，看到大數(shù)據(jù)的全面性，才可以切實提高大數(shù)據(jù)應用成效。

三、大數(shù)據(jù)在民航飛行訓練中的應用

（一）大數(shù)據(jù)為飛行訓練安全提供保障

航空飛行對安全性有著高要求，特別是通航飛行訓練，其特殊性質決定了它的高風險性，因此對我國通航飛行訓練工作實效性的提高是一個挑戰(zhàn)，也就意味著要想實現(xiàn)我國飛行訓練培養(yǎng)工作的快速發(fā)展，必然需要培養(yǎng)單位積極就自身飛行訓練培養(yǎng)進行創(chuàng)新。

培養(yǎng)單位要想將大數(shù)據(jù)真正使用好，首要做的工作就是順應時代發(fā)展潮流，思維與時俱進，在自身已有大規(guī)模數(shù)據(jù)的基礎上，結合更多外來數(shù)據(jù)的獲取，然后對其合理整合，對不同的數(shù)據(jù)含義明確把握，發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘的科學思想，研發(fā)數(shù)據(jù)挖掘的有用工具，真正讓數(shù)據(jù)指導飛行訓練工作，使數(shù)據(jù)價值集中展現(xiàn)，從而推動飛行訓練工作以計劃為導向，逐步向系統(tǒng)靠攏，切實提高飛行訓練的安全性，最大限度地開發(fā)空域資源的利用率，使得飛行訓練效率在各種綜合條件的支持下得到提升。其次，為進一步保障飛行人員在訓練過程中的安全，利用大數(shù)據(jù)監(jiān)控加強對飛機的維護工作至關重要。相關工作人員基于多年來的海量飛行訓練數(shù)據(jù)的積累定期就飛機發(fā)動機的使用狀態(tài)進行研究，對飛行訓練數(shù)據(jù)的其他功能進行深度挖掘，進而調整飛行員培養(yǎng)方案，改進教學工作質量，監(jiān)控飛行過程，改進操作程序，由此可以讓意外事故的發(fā)生率降低，保障飛行人員的人身安全，也降低了不必要的成本消耗。再者，在飛行員的初級訓練中，半數(shù)的情況下主要由學員自己來完成訓練任務，比如學生進行單人單飛或者機長訓練。因此，在對學生訓練管理的過程中，將所有數(shù)據(jù)整理和分析，補充和完善原有的培訓工作，增加學生應對特殊情況應急處理的訓練及其他相關的安全教育，可以讓現(xiàn)有資源數(shù)據(jù)的重要價值最大化體現(xiàn)，學生在飛行訓練中的安全得到了充分的保障，培養(yǎng)單位的教學工作效率也得到提高，為今后的飛行員培養(yǎng)工作注入了活力，提供了新的思路，為飛行員更好更快地成為符合培養(yǎng)標準和社會需求的優(yōu)秀人才起到了積極的作用。當然，大數(shù)據(jù)流轉迅速，數(shù)據(jù)龐雜，個體數(shù)據(jù)價值密度不高的特點也使得它在應用于民航飛行訓練工作時，需要培養(yǎng)單位立足于自身實際，對大數(shù)據(jù)應用要求和原則要準確地把握，對數(shù)據(jù)特點深入研究，考慮到數(shù)據(jù)變化波動的因素靈活調整。

（二）大數(shù)據(jù)為民航飛行訓練發(fā)展助力

當下大數(shù)據(jù)時代已然到來，在民航和通航領域已經(jīng)展開了新一輪的競爭，國家有關部門也對促進通用航空業(yè)的發(fā)展提出了新的指導意見，站在全新的角度對通航發(fā)展計劃指明了方向，在2016年提出了“大數(shù)據(jù)驅動”下推進民用航空數(shù)據(jù)中心的設立，加強信息集中統(tǒng)一管理等要求，旨在引領民航改革工作跟上時代步伐，對大數(shù)據(jù)進行高效利用，提高相關工作效率。因此，在外部客觀環(huán)境的推動下，加上飛行訓練培養(yǎng)單位自身能動作用的發(fā)揮，大數(shù)據(jù)的應用在民航飛行訓練中必然可以有一番成就。

（三）民航飛行訓練中大數(shù)據(jù)的分析與處理

在飛機飛行訓練中，飛機發(fā)動機的參數(shù)是飛機飛行數(shù)據(jù)中的重要組成部分，其參數(shù)數(shù)據(jù)能夠有效反映隱藏問題，所以，在民航飛行訓練中，大數(shù)據(jù)還應用于對該參數(shù)數(shù)據(jù)的分析與處理。具體而言，在使用大數(shù)據(jù)對飛行訓練數(shù)據(jù)進行分析和處理時，主要使用的技術模型有支持向量機和關聯(lián)挖掘算法，前者屬于二類分類模型，能夠對飛行數(shù)據(jù)進行分類和預測;后者屬于無監(jiān)督學習算法，主要是對大規(guī)模飛行訓練數(shù)據(jù)進行處理，并對數(shù)據(jù)屬性之間的關系進行探索，從而對飛行員操作時的不規(guī)范行為進行衡量，提升民航飛行訓練的安全性和實效性。

在使用支持向量機對飛行訓練數(shù)據(jù)進行分析和處理時，主要是以邏輯回歸為基礎構建線性分類器對數(shù)據(jù)進行預處理，開展預處理是因為飛行訓練數(shù)據(jù)的存儲結構和保存具有一定特點，無法在該模型上直接應用原始數(shù)據(jù)，在此過程中，數(shù)據(jù)的預處理需要經(jīng)過特征值的選取、數(shù)據(jù)的清洗以及數(shù)據(jù)特征的縮放。在開展特征值的選取時，主要選取飛行環(huán)境、發(fā)動機性能以及飛行姿態(tài)狀態(tài)等參數(shù)，數(shù)據(jù)選取結束后，由于原始數(shù)據(jù)中可能存在空缺以及無效等問題數(shù)據(jù)，所以，需要對選取的數(shù)據(jù)進行清洗。首先，刪除無效數(shù)據(jù)，主要是將地面熱身等待時間段的數(shù)據(jù)進行剔除，從而保證后續(xù)模型建立的有效性;其次，處理空缺數(shù)據(jù)，由于電子元件數(shù)據(jù)傳輸存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象，所以在選取的原始數(shù)據(jù)中存在特征值缺少的情況，所以，需要進行空缺數(shù)據(jù)的補全。為強化數(shù)據(jù)補全的合理性，主要是對空缺部分前后數(shù)據(jù)進行平均值的計算，將計算結果插入到空缺處，從而強化數(shù)據(jù)的有效性;最后，處理異常數(shù)據(jù)，一般情況下可將其直接刪除，并使用均值法進行補全。在數(shù)據(jù)清洗完畢后，對數(shù)據(jù)特征進行縮放，將數(shù)據(jù)的特征屬性控制在一定區(qū)間內，主要使用的方法有比例調節(jié)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)歸一化。在數(shù)據(jù)預處理結束后，需要對其進行精度分析，對模型誤差進行修改，從而保證數(shù)據(jù)的有效性，強化飛行訓練的實效性。關聯(lián)分析算法同樣需要進行數(shù)據(jù)的預處理，因與支持向量機算法的預處理步驟相同，故不做贅述。在數(shù)據(jù)預處理結束后，關聯(lián)分析算法需要對頻繁項集以及關聯(lián)規(guī)則進行挖掘，從而通過數(shù)據(jù)判斷飛行操作中存在的問題。在進行頻繁項集的挖掘時，主要使用Apriori算法和FPGrowth技術，對不符合標準的數(shù)據(jù)進行剔除，并進行計數(shù)統(tǒng)計，直到算法完成。在對關聯(lián)規(guī)則進行挖掘時，主要是在頻繁項集的基礎上進行關聯(lián)規(guī)則的搜尋，通過進行層次搜索以及層列表合并，從而獲得數(shù)據(jù)集，再構建單個頻繁項集元素集合生成候選關聯(lián)規(guī)則集，直到?jīng)]有新的候選集結束。通過該技術，能夠對操作失誤進行有效判斷，加強數(shù)據(jù)反饋。

四、結語

本文對大數(shù)據(jù)的概念和顯著特征做了簡要闡述，具體對大數(shù)據(jù)在民航飛行訓練管理工作優(yōu)化和安全問題改進中的應用進行了分析，以為培養(yǎng)單位工作的改革和創(chuàng)新提供強有力的支持。筆者相信，隨著我國民航飛行訓練的不斷發(fā)展，將大數(shù)據(jù)分析的價值最大化利用，可以實現(xiàn)飛行效率的有效提升，促進飛行訓練計劃性和安全性的提高，讓民航飛行訓練邁入新的發(fā)展階段。

參考文獻：

[1]劉鍵.從后緣襟翼監(jiān)控看大數(shù)據(jù)對民航維修的影響[J].中國民航飛行學院學報，2020，31（06）：5658+63.

[2]陳毓夔.淺析大數(shù)據(jù)和人工智能在民航維修安全管理的應用[J].科技資訊，2020，18（22）：4546+50.

作者簡介：張通喜（1975—?），男，漢族，山西襄汾人，本科，二級飛行員，研究方向：飛行訓練、飛行安全。