民用飛機試飛智能監控系統建設探討

陳云

摘 要：民機試飛由于其風險系數較高的特點，對其運行監控是十分必要的。本文對民機試飛智能監控系統的建設進行簡單探討。首先分析了智能監控系統包含的功能模塊，并對各個功能模塊進行介紹;然后對系統架構進行淺析;最后對智能監控系統未來的發展方向進行探討，供相關學者參考。

關鍵詞：民機試飛;智能監控系統;運行狀態監控

0 引言

在民航業內對于航班的運行監控是非常重視的，航班的運行監控不僅僅關系到運行效率，也關乎飛機安全。民用飛機的試飛工作通?？梢苑譃榭蒲性囷w、設計優化和批產試飛等幾個類別，由于試飛工作是對飛機的性能進行驗證，存在高風險系數的特性，因此對于試飛飛機運行的監控工作顯得更為重要。在試飛全過程中，不僅僅要監控飛機本身各個系統的工作狀態，對于飛機的準備情況、現場保障執行、空中運行狀態、氣象情報影響等因素也需要統籌兼顧，從航空安全的角度，不安全事件的發生往往是多個維度的風險疊加導致[1]。因此試飛智能監控系統在建設時應當盡可能多維度的兼顧，輔助工作人員高質量、高效率地完成相關工作。此外，航班運行有相對固定的航路航線和運行時刻，試飛工作由于其對外界條件有特殊的科目要求，導致飛行計劃多變，且飛行區域和航路也經常臨時變化。本文將對試飛智能監控系統建設問題加以討論，從系統所需的功能模塊、系統架構和系統未來發展三個方面進行淺析。

1 系統功能模塊

試飛智能監控系統在監控方面至少應包含以下幾個部分：試飛氣象監控、航行情報監控、試飛現場監控、飛機參數監控、運行狀態監控、試飛任務監控。并且基于以上功能模塊，引伸出系統交互模塊、用戶管理模塊等。下面分別對功能模塊進行簡析。

試飛氣象監控是智能監控系統的重要組成部分，由于試飛任務對氣象的特殊要求，許多任務需要捕捉轉瞬即逝的氣象窗口，因此對氣象的監控提出了高要求。試飛氣象監控應包含試飛任務開展地區一定范圍內的詳細氣象數據，在呈現方式上最好能三維立體呈現和數值化呈現等多種方式。隨著信息技術的發展，在氣象監控模塊不應該局限于對現時刻氣象信息的呈現，更需要對未來一定時刻內氣象的準確預測。

航行情報監控模塊需要對航行情報進行收集并及時更新[2]。數據要需要收集NAIP、AIP、NOTAM等數據，并且需要對其深度融合;在智能監控系統中，最好能夠對機場、空域、航路進行三維構建，并且情報限制數據能夠數字化展示和處理。航行情報的收集可以根據試飛任務的要求進行篩選。

試飛現場監控更多面向試飛多地開展的情況，由于試飛飛機經常外場開展試驗，針對外場的試驗開展情況，地面保障情況，飛機維護情況等需要實時掌控。智能監控系統可以在外場關鍵位置設置遠程監控攝像實現對外場現場的實時視頻監控。同時也可以應用遠程塔臺技術，實現在主基地對各個外場的遠程指揮和監控。

飛機參數監控模塊是針對飛機系統的監控。系統接入飛機遙測數據，提取飛機各個系統的關鍵參數，針對各個系統定義預警邏輯。當飛機系統異常并達到預設閥值時，智能監控系統自動發出預警，并直接定位到相關系統的所有參數，供現場監控人員分析和決策。

運行狀態監控需要融合飛機遙測參數、ACARS數據、ADS-B數據[3]、北斗數據對飛行過程中飛機內部和整體的信息進行監控。在整體系統中，通過關聯處理飛機參數與外界條件信息，實現自動告警功能，例如危險天氣影響安全高度告警、飛機高度低于空域高度告警、飛機飛出空域范圍告警等。

其他模塊例如系統交互、用戶管理、數據管理等與其他系統差異較小，可以根據用戶特點、數據特點、場景需求等進行個性化定制，在系統實際搭建過程中進行具體定義，此處不加以詳細敘述。

2 系統架構

試飛智能監控系統涉及多地試飛、不定時段試飛、不定地點試飛等情況，在系統架構建設時應考慮遠程訪問、系統24小時運行的情況。由于數據量較大，并且實時計算、關聯處理的情況較多，因此采用B/S架構，將數據處理集中在云端服務器執行，用戶使用計算機在瀏覽器中遠程讀取服務器處理結果并進行展示是較好的選擇。同時也利于系統升級與維護。另外在系統建設時，由于試飛數據的保密要求，數據不能通過互聯網傳輸，需要建立專網或者利用企業內網對系統進行訪問，對系統的安全防護方面要加強建設。

根據第1章介紹的系統功能模塊，系統應該包含一個運行計算中心服務器，該服務器應該連接企業內網，另需多臺服務器收集氣象、情報、視頻監控等信息，供中心服務器提取數據。為了系統安全，在中心服務器與這些服務器之間需加入安全網閘等設備隔離，軟件層面也做好安全防護。用戶可以通過企業內網對系統進行訪問。

3 系統未來發展探討

試飛智能監控的發展是與技術發展緊密相關的。早期飛行監控系統可能只有飛機的位置、高度、速度等信息，實現對飛機的定位即可[4]。隨著硬件性能的升級、軟件技術的進步，對信息的收集速度、處理速度、處理方法都有較大提升。未來技術發展可能帶動系統發展，大體分為以下幾個方面。

（1）信息處理。技術升級帶來信息傳遞與處理速度的提升，因此系統的信息計算能力也會得到加強，對數據的挖掘與利用能力都會有大幅提升。例如隨著深度學習技術的應用，現在氣象方面對局部地區的短期氣象精準預報能力有了很大提升;飛機參數也會隨著通信技術發展實現全量參數的實時下傳和處理;這些都將給系統帶來大幅的提升。

（2）信息顯示。在用戶端使用體驗中，信息交互與顯示是極為重要的方面。飛機運行監控以從二維顯示往三維顯示方向發展。隨著地圖建模與立體顯示技術成熟應用，計算機CPU與GPU的處理性能提升，在三維建模的地圖平臺上疊加顯示實時的三維氣象信息已經可以實現，這能給用戶帶來更多的信息量。

（3）用戶交互。系統的流暢性、界面設計的友好程度、操作的便捷性都影響到系統與用戶交互的表現[5]。系統軟硬件的升級支持系統流暢運行，系統界面和系統操作都會隨著系統投入應用以后收集的用戶反饋不斷改進與提升。而且技術的發展可能帶來新的交互方式，例如在未來監視系統監視飛機運行時，可能出現全息投影顯示，并加以手勢感應控制。

4 總結

本文對民機試飛所用的試飛智能監控系統建設進行探討，包含系統功能模塊、系統架構和系統未來發展三個方面。隨著信息技術的不斷發展，許多新興技術投入應用，試飛智能監控應該及時使用合適的技術，不斷進步，實現更準確、更全面、更實時的試飛監控功能。但是在應用新技術時需要注意系統的穩定性，系統穩定運行在試飛運行監控中是首要要求。在智能監控系統建設時，對于交互、安全等方面也是需要著重考慮的點。交互設計需要在使用過程中進行不斷改進升級，在系統安全方面要及時更新相關設備，升級防護策略，保證系統安全、流暢運行。

參考文獻：

[1]王永剛.航空公司運行風險因子交互作用規律研究[J].中國安全生產科學技術，2012（5）：111-115.

[2]曹燕.淺談航空情報在確保飛行安全的重要作用[J].中國戰略新興產業，2019（40）：241-242.

[3]張召悅，韓邦村，高春燕.基于數據融合的ADS-B/ACARS空域監視系統設計[J].航空計算技術，2013（4）：91-94.

[4]牟奇鋒.空中交通管理中的防撞策略問題研究[D].西南交通大學，2010.

[5]黃聰美.多屏互動的用戶需求及其交互設計研究[D].華中科技大學，2015.