信息物理系統(tǒng)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

黃煜文

摘要：物理是我們高中階段所需要學(xué)習(xí)的重要科目。物理的應(yīng)用范圍非常廣泛，不僅在我們的生活中隨處可以看到物理的作用，而且對于航空領(lǐng)域來說，物理同樣產(chǎn)生著極為重要的作用。基于此，本文對信息物理系統(tǒng)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究，希望可以為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供借鑒，也希望可以為學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供動力。

關(guān)鍵詞：信息物理；系統(tǒng)應(yīng)用；航空領(lǐng)域；應(yīng)用探索

信息物理最初起源于美國，其由美國自然基金委提出，并得到廣泛的關(guān)注和重視，成為國際信息技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。我國對于該技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也非常關(guān)注，國家愛自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃都將其納入重點(diǎn)研究項(xiàng)目。信息物理系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)智能化信息系統(tǒng)與物理元素融為一體，通過相應(yīng)的計算的應(yīng)用，以及物理對象的研究，促使系統(tǒng)在信息處理、實(shí)時通信、遠(yuǎn)程監(jiān)控方面達(dá)到自主協(xié)調(diào)的能力。信息物理系統(tǒng)的應(yīng)用為航空領(lǐng)域的發(fā)展帶來更大的突破，讓航空的發(fā)展得到更大程度的提升。

一、信息物理系統(tǒng)特點(diǎn)

信息物理系統(tǒng)具有可靠性、實(shí)時性和自主性的特點(diǎn)。信息物理系統(tǒng)所囊括的范圍非常廣闊，大到地球的能源開發(fā)、人類的基礎(chǔ)建設(shè)，以及人類復(fù)雜的各種系統(tǒng)構(gòu)建，小到納米技術(shù)應(yīng)用，無一不需要對信息物理系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，這就對系統(tǒng)的可靠性提出較高的要求，只有穩(wěn)定可靠地系統(tǒng)，才能夠支持各種建設(shè)的需要，才能夠滿足各種研究的標(biāo)準(zhǔn)要求。

其次，信息物理系統(tǒng)對于實(shí)時性要求較高，其需要系統(tǒng)按時完成預(yù)定的任務(wù)，并對相應(yīng)的信息進(jìn)行及時操作，一旦相應(yīng)的操控?zé)o法按時完成，極有可能造成計算的誤差，進(jìn)而影響各項(xiàng)系統(tǒng)工程的構(gòu)建，其所產(chǎn)生的影響將是無法估量的。

第三，信息物理系統(tǒng)還具有自主性的特點(diǎn)，其所存在的運(yùn)行環(huán)境具有極大的不確定性以及不可控因素，系統(tǒng)只有具有強(qiáng)大的自主性才能夠更好地面對不可預(yù)測的問題發(fā)生，才能夠保證既定目標(biāo)的完成，才能夠?qū)崿F(xiàn)策略的優(yōu)化。

二、信息物理系統(tǒng)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

機(jī)載嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)是當(dāng)前航空領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的系統(tǒng)，其可以分成為兩類，一種為飛機(jī)的飛行服務(wù)計算機(jī)，另一類則為完成飛機(jī)飛行任務(wù)服務(wù)的計算機(jī)。前者比如發(fā)控計算機(jī)、飛控計算機(jī)，后者則比如通訊導(dǎo)航計算機(jī)、任務(wù)管理計算機(jī)等。在航空電子系統(tǒng)中，這些計算機(jī)都與網(wǎng)絡(luò)相連接，并依照不同的功能進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域的劃分，并協(xié)助飛機(jī)完成任務(wù)。

具有不同功能的計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，彼此之間相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，其內(nèi)部通過傳感器和作動器進(jìn)行連接，讓區(qū)域內(nèi)部的計算機(jī)通過傳感器和動作器得以完成相應(yīng)的功能。同時，通過網(wǎng)絡(luò)的形式對計算機(jī)進(jìn)行命令支配，并得到傳感器信息的支配，通過相應(yīng)計算完成動作的命令。（其簡化如圖1）

信息物理系統(tǒng)不同區(qū)域的功能支配還需要同過布線的優(yōu)化予以完善，布線的方式不同，對于電纜重量的增加也有所不同。因此，需要做好相應(yīng)的計劃，防止因?yàn)椴季€而過分增加機(jī)身的重量。

信息物理系統(tǒng)并非單純強(qiáng)調(diào)計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，其同時還強(qiáng)調(diào)計算機(jī)系統(tǒng)與物理元素的結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)的形式對物理世界予以感知，并對物理世界進(jìn)行適當(dāng)控制，以達(dá)到更好的應(yīng)用效能。正是基于此特點(diǎn)，航空領(lǐng)域在應(yīng)用信息物理系統(tǒng)時候，需要進(jìn)行相應(yīng)方案的預(yù)設(shè)和選擇，從而達(dá)到使用目標(biāo)。其簡化的模型如圖2：

此模型構(gòu)建的核心思想則是依照功能進(jìn)行系統(tǒng)的分割，依照傳感器/動作器的安裝區(qū)域分割促使系統(tǒng)與飛機(jī)物理的聯(lián)系更加親密。不同區(qū)域的傳感器/動作器與信息物理系統(tǒng)想聯(lián)系，達(dá)到動作的交互，完成飛機(jī)的控制。

此種布線方式最大的特點(diǎn)就是省卻了布線的繁瑣性，對于電纜的重量來說起到了重要的降低效用，并在應(yīng)用性上予以有效提升。傳感器與動作器的應(yīng)用效能是我們所學(xué)習(xí)的物理知識中的重點(diǎn)，其包括自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象，這對于信息物理系統(tǒng)的應(yīng)用來說促使了其關(guān)聯(lián)性的存在。

信息物理系統(tǒng)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用，既囊括了重要的計算機(jī)知識，更加融入了多樣化的物理知識，從根本上來說其應(yīng)用最為重要的則是物理知識，并將物理知識融為一體，達(dá)到靈活應(yīng)用的效能。

三、結(jié)語

隨著信息物理系統(tǒng)的深入研究和發(fā)展，其所應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)訌V闊，所帶來的信息化程度也將會予以加劇。相關(guān)人員還需要對此系統(tǒng)予以深入研究和探索，對其應(yīng)用進(jìn)行不斷探究，開拓信息物理系統(tǒng)應(yīng)用的思路，構(gòu)建更好的應(yīng)用平臺，讓我國的航天事業(yè)因?yàn)樾畔⑽锢硐到y(tǒng)的加入而獲得更大程度的發(fā)展，讓我國的航天發(fā)展越來越好，同時也更好的推動航空電子系統(tǒng)處理平臺水平的提升。

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