基于高通量衛星的智慧飛機應用

文|于楊 時紫劍 劉麗 何文婷 吳君妍 劉陽 張帆

1.星航互聯（北京）科技有限公司

2.中國衛通集團股份有限公司

一、前言

互聯飛機和智慧飛機是指將飛機作為網絡中的一個聯網節點，滿足航空公司運行部門、客艙服務和乘客消費性通信需要。乘客通過機上客艙WiFi解決方案，接入互聯網。乘客可以瀏覽網絡、聊天，或借助寬帶衛星網絡接收或傳輸音頻和視頻流，因此對客艙網絡通信所需的帶寬要求很高，并且需求還在不斷增加；而機艙乘務員用來管理機艙和乘客信息的應用所需的帶寬較低[1]。自2017年中星16號Ka 高通量衛星成功發射以來，已完成電信級通信網絡建設和機載終端適航取證，使航空互聯網進入商用階段，可為飛機提供200Mbit/s 和10Mbit/s以上的下載和回傳速率，使客艙乘客享受與地面同等的網絡體驗，也為智慧飛機帶來了可能。

接入高速網絡的同時，也使駕駛艙與乘務人員保持時時在線，可實現更好的飛行操作和安全要求。駕駛艙中使用的電子飛行包需要聯網以進行天氣監測和預報、飛行跟蹤、運行優化和健康監測（包括飛機和各設備健康監測，以增加組件的使用壽命）。

通過智慧飛機，航空公司不僅向乘客提供創新服務，增加輔營收入并提升服務質量，而且還可優化航班運營，減少成本消耗并提高運行效率。航空公司對聯網系統的興趣不僅在于提供航空互聯網（IFC）服務，同時還在于向飛行機組人員、機艙服務人員和地面人員之間提供數據通信，以改善維護和運營。

二、國際基于高通量衛星的智慧飛機應用

國際上對于智慧飛機的研究、應用起步較早，目前隨著高通量衛星網絡的應用推廣，聯網飛機數不斷增加，智慧飛機應用也在各航空公司機隊不斷普及。2017年，澳洲航空公司QANTAS 在波音737機隊（約75 架）應用衛訊公司（Viasat）的Ka 高通量衛星網絡，形成空地一體解決方案，使飛行期間的航空器通信尋址報告系統（ACARS）、電子飛行包（EFB）、快速存取記錄器（QAR）等飛機駕駛艙大流量數據的實時傳輸成為可能，相對于傳統的空地通信手段，高通量衛星網絡突破了帶寬限制，降低了通信傳輸成本。

除駕駛艙的智慧飛機應用外，國際上多家公司也基于高通量衛星網絡實現了客艙互聯網應用。以機上多媒體業務為例，美國GoGo 公司是市場上最早且擁有眾多具備交互式網絡電視（IPTV）商業飛機的航空互聯網服務商，在2019年推出了新一代機載網絡產品支持IPTV 業務。泰雷茲作為第二大IFE 系統制造商，具備利用高通量Ka 衛星網絡作為基礎設施向用戶提供互聯網娛樂、IPTV 等服務的能力。借助Viasat 的超高容量衛星網絡，捷藍航空（JetBlue）在紐約和倫敦之間運營的空客A321遠程飛機，配備國際直播電視節目為特色的椅背娛樂系統，節目包括BBC、CNBC、Sky News、CNN International 以及體育賽事直播內容。[2]

三、國內基于高通量衛星的智慧飛機應用

目前相較于國外，中國的飛機聯網數還較少，智慧飛機應用尚處于起步階段，未來國內航空互聯網市場有極大的發展潛力。

1.基于高通量衛星的飛機前后艙融合通信

目前飛機前艙數據傳輸主要使用ACARS，中國民航約有97%的運輸飛機安裝了甚高頻ACARS系統，衛星通信方式由L 波段的海事衛星完成，這兩種方式均為窄帶通信，無法進行高速實時傳送且流量費用很高，在窄體機覆蓋率很低。高通量衛星可為前艙提供大帶寬網絡，根據飛機的飛行階段將非安全信息通過低成本、高速率的寬帶衛星數據鏈路通道發送，以高性價比方式完成數據傳輸和交互。

基于前后艙融合的衛星通信網絡系統可支持前艙飛行數據和后艙乘客上網應用數據的協同傳輸，其架構如圖1 所示。

圖1 基于前后艙融合的衛星通信網絡架構

高通量機載衛星通信系統由綜合信息服務平臺、高通量衛星通信網絡、Ka 機載衛星終端、客艙WiFi 系統以及飛機數據接口設備組成。其中綜合信息服務平臺是智慧飛機前后艙應用的支撐平臺，通過地面專線與各航空公司互聯。客艙WiFi系統由機上服務器和無線接入點構成，為客艙娛樂和網絡接入提供入口。飛機的快速存取器（QAR）通過網絡隔離方式將多種飛機數據如飛行數據、艙音數據、EFB 電子飛行包等輔助數據實時回傳給航空運行控制中心（AOC）。AOC 作為航空公司的資源整合和信息整合核心，通過對數據進行實時監測和分析，對航班統一調度指揮和集中管理，可實現遠程客艙空防安全監控、遠程空中突發事件處置、遠程機務技術支持、遠程服務監督等各類應用，使飛行運行更加合理、高效；可提供實時位置和天氣信息，進行航班跟蹤，并決定其整個飛行趨勢，減少燃油消耗，優化飛行效率；通過數據的監控和大數據分析，預判飛機存在的故障，提前做出決策，優化航司運行流程和運行效率，有效輔助航司提升安全管理水平。

2.智慧飛機客艙互聯網應用

客艙互聯網的智慧應用包括乘客上網、網頁和媒體瀏覽、社交通訊、目的地信息等服務，這里重點論述通過衛星高通量化后賦予客艙服務的創新應用，如精準推送、機上醫療和機上互聯網多媒體客艙服務。

（1）大數據技術提升客艙服務

隨著互聯網和多媒體的迅速發展，大數據精準推送這一新的信息化處理技術應運而生。人們最先在網絡上看到的是新聞、視頻、置于優先位置的商品等，但隨著信息技術的發展以及大數據應用的興起，大數據精準推送發展得越來越全面，信息定制化、資訊分眾化也得到廣泛應用。

在航空領域，根據市場調研數據顯示，全年乘客中，男性占比略高于女性，達52.6%。航空乘客的出行目的主要包括兩類：商務出行和旅行探親。從年齡角度對乘客進行分析， 25至34 歲乘客占比達35.8%，是航空公司的主要受眾群體，35 至44 歲乘客占比達26.4%，為第二大用戶群體。從調研結果來看，航空乘客變得越來越年輕化、個性化，尤其是90 后、80后正在迅速地成為出行的中堅力量，消費觀念更超前，同時在消費過程中也更注重品質、安全、可靠等特性。他們不僅希望獲得舒適的環境和優質便捷的服務，同時也希望享受到差異化、個性化的服務和產品。

通過高通量衛星網絡，能將采集到的數據實時傳輸回地面，經過地面平臺進行數據清洗、數據轉換，并將處理后的數據通過指定的數據模型進行大數據分析。分析后的結果可應用于精準內容推送、精準廣告推送、精準電商產品推送等，通過對用戶和產品的詳細分析，能整合資源，提高效率，進而幫助航司在服務旅客、提升服務品質、實現智慧飛機等方面實現更大的價值。

精準推送首先要建立用戶畫像，通過大量原始數據的獲取，構建用戶畫像原始數據庫，將數據信息標簽化，構建形成用戶畫像標簽庫，通過標簽的組合、聚合和拓展，形成用戶畫像，后續結合推薦算法進行精準推送。在航空互聯網領域，通過對飛行中乘客的分析和定位，開展精準化推送和營銷，可以使航空公司獲得以下優勢：

1）構建一個可以直接觸達乘客的方式和渠道，用來提供個性化服務，最終使乘客轉化為實際用戶。

2）對于乘客在空中的所有在途時間，航司在為乘客提供個性服務過程中，可以通過電商、廣告、內容、目的地服務等方式獲得各項收益，同時獲取乘客的數據信息，為后續數據變現和運營打下基礎。

3）在航前和航后提供個性化服務，比如將機上網絡與機票銷售、航空餐食、升艙服務、機上廣播、行李送達、VIP 服務等進行結合，使得航司服務品質和運行效率獲得進一步提升。

（2）機上醫療助力提高服務能力和運營效益

隨著中國經濟快速發展，航空出行已經成為社會公眾的重要選擇，而空中乘客突發疾病事件也逐漸增多。據估計，每604 次航班中就發生一次某種形式的機上緊急醫療事件，2017年全球共發生6.1萬起緊急事件，因緊急情況導致的備降發生率為1%～13%不等。最近的研究表明，實際備降率在7%～13%。備降1%相當于610 次備降，7%相當于4270 次，13%相當于7921 次，根據乘客和航空公司機上緊急事件數據，每百萬名乘客的機上死亡率約為0.1%～0.8%。[3]

中國各航空公司幾乎在每個航班上配備了血壓計、聽診器、吸氧設備、針筒以及葡萄糖注射液、地塞米松注射液等為數不多的應急救治物品。然而飛機不同于陸地交通工具，在萬米高空之中，當乘客在飛行過程中突發急癥，主要依賴機上乘務組進行處理，上述配備的應急救治設備僅能應付一些簡單的病癥。但乘務員畢竟非醫療專業人士，當乘客突發不適特別是嚴重癥狀時，機上乘務組一般會通過機上廣播尋醫的方式來尋求醫生和其他醫療專業人員的專業幫助，以免錯誤施救使病人錯過最佳搶救時間。

基于高通量衛星的智慧飛機可支撐機上救援工作，可在機上發生緊急醫療事件時，通過機載設備與地面醫療專家創建溝通渠道，機組人員與醫療專家一起，第一時間開展專業救護工作，為挽救生命爭取黃金時間，同時避免耽誤其他乘客行程和減少航司不必要的經濟損失。網絡運營商可為機上醫療終端設置免認證登錄模式，保障乘務組及時與地面醫療救護中心建立連接；事件發生時通信（通話錄音、視頻影像、患者監護數據）過程應確保過程記錄完整。

高通量衛星機上救援系統一方面幫助社會公眾和廣大乘客提升乘機醫療防護知識，做好乘機前的預防和準備，盡量降低因空中醫療意外事件和因不及時救治導致的后果；還將有效提高機上救助效率，加快空地救助銜接的響應速度，系統提升航空公司的應急救助能力，更加有效地保障乘客安全出行；以及為航班減少不必要的備降，提升航司管理水平和運營效益，提升競爭優勢。

（3）機上互聯網多媒體服務提高乘客滿意度

由于機上上網功能的缺失，目前中國的機上IPTV 市場仍處于空白。隨著航空互聯網的發展，IPTV 業務作為機上高速互聯的典型應用場景，發展空間巨大。

機上互聯網多媒體服務，是一種利用寬帶網，集互聯網、多媒體、通信等技術于一體，與地面IPTV 類似，向空中用戶提供包括數字電視在內的多種交互式服務的技術。利用高通量衛星網絡為基礎設施，以機載服務器作為終端設備，通過互聯網絡協議提供包括電視節目在內的多種數字媒體服務，乘客可接入客艙WiFi 來訪問在機載服務器上呈現的直播視頻流和其他數字媒體信息服務。

按照傳統地面網絡的設計，作為承載視音頻業務的接入網絡勢必帶來帶寬的急劇消耗和網絡擁擠問題。因此，機上互聯網多媒體服務的應用，高帶寬保障是首要條件，而基于高通量衛星的通信網絡在解決了支持IP 組播技術、機上服務器安全、內容及信道加密傳輸等關鍵技術并滿足相應管理要求的同時，可為此業務的發展賦能。

智慧客艙引入互聯網多媒體服務可為航司帶來巨大優勢，可在不能連接地面網絡的飛行器上提供海量的、優質的信息服務，可為廣告宣傳、內容制作等產業提供橫向延展的能力，衍生出新的海量應用，如炒股、查找資料、醫院/景點/門票/電影預約、餐飲查詢、航班查詢、選秀投票等多種互動服務。這些提升了航司客艙運營的多樣性，帶來新的輔營收入，為乘客的機上長途旅行帶來便捷，提高了乘客滿意度，強化了品牌效應。

四、結束語

司提升管理水平和運營效益；機上互聯網多媒體服務提升了航司客艙運營的多樣性，帶來新的輔營收入，為乘客的機上長途旅行帶來便捷，提高了乘客滿意度，強化了品牌效應。

本文針對飛機接入高通量衛星網絡后成為互聯飛機和智慧飛機，提出了一種基于高通量衛星，使用飛機數據接口設備將飛機數據回傳給航空公司以及使用客艙WiFi 系統服務客艙互聯網接入的前后艙融合衛星通信的解決方案。分析了網絡接入后，航空運行控制中心可利用飛機運行信息，使飛行運行更加合理、高效，減少燃油消耗，也可輔助航司提升安全管理水平。

開展客艙互聯網創新應用形成智慧飛機，提出了基于大數據技術，通過精準推送建立用戶畫像，用互聯網思維進行分析研究和應用，幫助航司更好地了解乘客、服務乘客，從而達到提高服務品質的目的；機上醫療加快空地救助銜接的響應速度，系統提升航空公司的應急救助能力，更加有效地保障乘客安全出行，為航班減少不必要的備降，助力航