電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的應用研究

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、民用飛機和無人機的飛行及其管理過程中的廣泛應用進行了簡述，并就現(xiàn)在電子信息在航空領(lǐng)域方面應用的不足之處提供了改進方法與思路，同時對電子信息技術(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，無論是民航飛機的自動航行、客艙的環(huán)境適時調(diào)控，抑或軍用飛機對目標的識別、鎖定以及導彈的制導，以致地面調(diào)控中心對航線的適時調(diào)整和增減都顯示出電子信息的全面滲入。但與此同時，現(xiàn)今的電子信息技術(shù)在航空中的應用仍存在著許多可以改進的地方，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，對飛行過程中多個飛行器信息的匯總與集中處理能力的強化，仍是我們需要思考和改進的地方。

一、電子信息技術(shù)在航空領(lǐng)域的應用現(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實時電子數(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、降落期間的實時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轟炸機失事與其停放于恒溫機庫時機內(nèi)控制系統(tǒng)的平衡傳感器上凝水導致起飛時數(shù)據(jù)回饋不準確有直接關(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上多配有自動飛行系統(tǒng)，通過對飛機飛行狀態(tài)的實時回饋與調(diào)整，避免了飛行員因過度緊張或疲勞導致的操作失誤，極大降低了單次飛行的風險系數(shù)。

飛機的電子主控系統(tǒng)從由單個設(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算機網(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。使得飛行員進行分析與決策時能做到更全面、更完善地進行分析，提高了飛行器的工作效率。

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

1）實時數(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）飛機內(nèi)部（比如客機），飛機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以及飛機之間的協(xié)調(diào)、調(diào)度，飛行航線管理；

6）飛機對自身速度、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，故障的大致部位和部分信息會回饋給飛行員（對無人機而言就是操作員），飛行員視情況采取應急處理措施，如啟用備用設(shè)備，將電傳操縱切換為傳統(tǒng)液壓、機械操縱甚至飛行員跳傘逃生，電子信息的實時回饋使得飛行員能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并作出調(diào)整。

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

目前機上的顯示，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)實現(xiàn)的?？梢哉f沒有電子技術(shù)的支持，機上乘員的語音娛樂的實現(xiàn)，以及飛機與地面的通訊、地面對空中飛機飛行管理都無法進行，整個航空過程將變得極度復雜。正由于電子信息系統(tǒng)具有輕便、快速、準確、信息容量大等優(yōu)點，才極大的優(yōu)化了飛行過程。

5.無人機空地間通訊以及控制操作的應用

無人機通過以電子信息的方式，與地面控制站或操作人員實現(xiàn)信息交流，并將任務(wù)數(shù)據(jù)或監(jiān)控數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)竭_地面，同時，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)，對飛機進行遠距離的監(jiān)控和操作，管理無人機很好地執(zhí)行各種任務(wù)。

二、現(xiàn)有技術(shù)的不足和改進方向

1.故障狀態(tài)下的決策分析

航空領(lǐng)域的設(shè)備都是及其復雜的，飛機飛行過程中出現(xiàn)故障在所難免，但是及時有效的應急反應可以極大地提升故障處理速度，保證任務(wù)的正常進行。但有的飛機存在故障狀態(tài)下只能顯示故障，而不能根據(jù)數(shù)據(jù)提供進一步的解決方案等的問題，不能很好提供各種運行狀態(tài)以及故障狀態(tài)下的及時、自動分析，并推薦對問題的解決方案供決策者使用。此時，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)錄入負責主控的計算機，在遇到緊急情況時快速綜合各類數(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日量子計算機的成功構(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

對于民用航空飛機而言，比如飛機客艙內(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通訊、上網(wǎng)、電子在線閱讀、在線娛樂、在線購物等實時互動的良好體驗服務(wù)，這可以采取單獨特殊技術(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，筆者從下面幾個方面進行大膽預測：

1.智能化電子信息處理、分析及其應用

當下，計算機技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是計算機處理能力的日漸提高再次將人工智能推到輿論的風口浪尖，不管其利弊多少，人工智能將或多或少地在某些領(lǐng)域代替人進行決策分析。在航空領(lǐng)域，無人機技術(shù)的發(fā)展也需要電子信息和計算機技術(shù)的跟進。視野內(nèi)物體的識別，飛行軌跡的控制以及多個無人機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)合應用，實現(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)則能夠匯總各個飛行器的數(shù)據(jù)，以求達到管理的最優(yōu)化。全自動駕駛現(xiàn)在更多的應用于汽車領(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，例如對客機速度的微小調(diào)整可以增大空中的客機容納量，實現(xiàn)資源的優(yōu)化。

3.對飛機運行狀態(tài)及其“健康”狀態(tài)的實時監(jiān)控與分析處理

電子信息技術(shù)應用到飛行器的飛行過程中時，可以對飛行器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，并就異常數(shù)據(jù)作出故障判斷，確認其是否處于“健康”狀態(tài)，提出解決方案，達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現(xiàn)的微調(diào)，從而修正干擾，保證飛行的穩(wěn)定可靠。

4.應用電子信息技術(shù)，提升乘客旅行體驗

長途客運飛行中，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)實和增強現(xiàn)實技術(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)和計算機技術(shù)甚至可以和神經(jīng)科學結(jié)合，通過模擬神經(jīng)系統(tǒng)的電信號輸入創(chuàng)造一個更舒適的虛擬空間，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

進入信息時代以來，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)中的應用[J].電光與控制,2005,(4):40-43.

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