我國智慧航空發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究

韓麗

（浙江育英職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310018）

0 引言

隨著信息化時代的發(fā)展，我國航空業(yè)取得了長足進(jìn)步，且在信息化轉(zhuǎn)型中取得了顯著成效。隨著航空業(yè)的不斷轉(zhuǎn)型，為了適應(yīng)智能航空行業(yè)提出的新要求，相關(guān)企業(yè)開始應(yīng)用智能航空技術(shù)，以推動航空業(yè)的高效、穩(wěn)定發(fā)展。然而，在智慧航空實踐中仍然存在一些問題需要解決，尤其是人工智能與航空業(yè)務(wù)的有機(jī)融合。基于此，對我國智慧航空發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行分析，以期促進(jìn)智慧航空發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。

1 智慧航空概述

人工智能技術(shù)帶動了多個產(chǎn)業(yè)的變革，展現(xiàn)出顯著的溢出帶動效應(yīng)。與此同時，移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算等技術(shù)，也在產(chǎn)業(yè)變革中發(fā)揮著驅(qū)動作用，并加速了人工智能的發(fā)展進(jìn)程。我國航空業(yè)正在朝著高質(zhì)量發(fā)展的方向持續(xù)轉(zhuǎn)型，其間逐步實現(xiàn)了業(yè)態(tài)結(jié)構(gòu)、發(fā)展方式的優(yōu)化，人工智能與航空業(yè)的深度融合，更是為行業(yè)注入新的發(fā)展動力。

2021 年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》發(fā)布，提出加快推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的要求[1]。2023年，中共中央、國務(wù)院發(fā)布了《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》，作出了推動數(shù)字技術(shù)和實體經(jīng)濟(jì)深度融合，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、金融、教育、醫(yī)療、交通、能源等重點領(lǐng)域，加快數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的指示。

為了更好地落實《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》，同年7 月，民航局發(fā)布了《關(guān)于落實數(shù)字中國建設(shè)總體部署加快推動智慧民航建設(shè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》），為新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃，以及智慧航空的發(fā)展提供了指引，全面帶動航空行業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型。

“十四五”期間，作為數(shù)字化應(yīng)用場景之一，智慧民航建設(shè)的核心宗旨是實現(xiàn)數(shù)字技術(shù)、實體經(jīng)濟(jì)的融合，并為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在數(shù)字化時代下的發(fā)展賦能。基于此，在智慧航空建設(shè)中，應(yīng)著重關(guān)注民航運行安全水平、運營效率水平、航空服務(wù)水平、行業(yè)治理水平這4個方面[2]。

與此同時，《指導(dǎo)意見》按照《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》提出的“2522”整體框架，對民航行業(yè)的工作部署進(jìn)行了細(xì)化，立足數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)據(jù)資源體系兩方面提出建議，以數(shù)字化賦能民航安全生產(chǎn)、航空服務(wù)、綠色發(fā)展、政府監(jiān)管、行業(yè)文化領(lǐng)域，達(dá)到加強(qiáng)民航數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新、夯實民航數(shù)字安全基礎(chǔ)的目標(biāo)。

2 智慧航空技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

智慧航空技術(shù)在航空業(yè)中已有非常廣泛的應(yīng)用，且對航空業(yè)的各個方面產(chǎn)生直觀影響[3]。例如，智慧航空技術(shù)應(yīng)用于飛行控制系統(tǒng)，可以提高飛行過程的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性；應(yīng)用自動駕駛技術(shù)和自動著陸技術(shù)，減少人為操作帶來的失誤，使飛行更加安全。在智能航空發(fā)展中，利用物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)，可以加強(qiáng)信息分析、飛行過程監(jiān)督的精準(zhǔn)性，為旅客提供更加便捷的服務(wù)。采用智能設(shè)備，可以及時發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在飛行過程中的故障，確保故障得到及時維修。

除了上述技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)階段還依托無人機(jī)技術(shù)和人工智能，研發(fā)了機(jī)載智能系統(tǒng)。機(jī)載智能系統(tǒng)能夠有效控制飛行且具有識別圖像、語音交互等功能。以飛行控制為例，通過機(jī)載智能系統(tǒng)，飛機(jī)起降、飛機(jī)航線等可得到自動控制，能夠有效減輕飛行人員的工作壓力[4]。

另外，機(jī)載智能系統(tǒng)能夠監(jiān)測飛機(jī)不同部件，通過自動分析及時發(fā)現(xiàn)故障，并通知技術(shù)人員進(jìn)行維修，降低飛機(jī)事故發(fā)生率。

機(jī)載智能系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)低延時，還具有高帶寬和高采樣速率優(yōu)勢。實現(xiàn)上述功能的關(guān)鍵在于測試儀器總線技術(shù)，現(xiàn)階段比較常用的測試儀器總線主要為內(nèi)、外部總線。其中，外部總線有GPIB、Serial、IEEE 1394（FireWire）等，內(nèi) 部 總 線 有VME、VXI 和PCI/PXI 等，是提高機(jī)載系統(tǒng)測試性能的重要條件。為了滿足機(jī)載智能系統(tǒng)多通道與網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集等方面的需求，開始進(jìn)一步關(guān)注對儀器總線技術(shù)高速采樣、高帶寬、低延時及便攜性等功能的優(yōu)化，具體發(fā)展趨勢如圖1 所示。

圖1 測試儀器總線技術(shù)發(fā)展趨勢

3 智慧航空優(yōu)化路徑

3.1 激活智慧航空活力

智慧航空發(fā)展初期階段，關(guān)鍵在于建設(shè)數(shù)字生態(tài)、制訂數(shù)據(jù)規(guī)則。對航空業(yè)來說，在數(shù)字時代下，數(shù)據(jù)是非常關(guān)鍵的資料，必須釋放出數(shù)據(jù)的活力與價值，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并提高技術(shù)創(chuàng)新水平。

民航在與大數(shù)據(jù)融合發(fā)展的進(jìn)程中，始終面臨數(shù)出多源的現(xiàn)象。此類問題不僅會影響民航公司的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，還會增加數(shù)據(jù)分享難度[5]。因此，在智慧航空發(fā)展過程中，務(wù)必加強(qiáng)數(shù)字生態(tài)建設(shè)，關(guān)注數(shù)據(jù)確權(quán)、權(quán)益保護(hù)、收益分配等，疏通數(shù)據(jù)傳輸路徑。

在智慧航空發(fā)展到中后期階段，打了數(shù)字生態(tài)基礎(chǔ)后，便可以由市場主導(dǎo)數(shù)據(jù)流動交換，并由政府以編制負(fù)面清單、推出監(jiān)管政策的形式，推動數(shù)字生態(tài)的發(fā)展。

3.2 培養(yǎng)智慧航空人才

復(fù)合型人才是智慧航空數(shù)字生態(tài)建設(shè)的一項重要元素。以民航業(yè)為例，影響科技創(chuàng)新水平提升的一項關(guān)鍵因素便是復(fù)合型人才缺失，且在行業(yè)內(nèi)能夠同時掌握業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)應(yīng)用技能的企業(yè)也比較有限。現(xiàn)階段，在民航信息化建設(shè)實踐中，主要以互聯(lián)網(wǎng)廠商推出的通用級服務(wù)器、云平臺等為主，通用基礎(chǔ)方面，還需要將民航業(yè)務(wù)邏輯整合，研發(fā)出滿足民航需求的系統(tǒng)，促進(jìn)航空運行、服務(wù)及監(jiān)管方法的創(chuàng)新。

為了滿足上述需求，航空企業(yè)需要重點開展人才培養(yǎng)，以民航數(shù)字生態(tài)為基礎(chǔ)，各大企業(yè)、高校及從業(yè)者個人均要積極投入智慧航空實踐，組建綜合素質(zhì)與專業(yè)技能水平高的智慧航空人才隊伍。

3.3 加強(qiáng)智慧航空規(guī)范管理

智慧航空在發(fā)展過程中推出了以數(shù)據(jù)治理為核心的規(guī)章制度，使民航數(shù)字生態(tài)的發(fā)展空間得以拓寬[6]。例如，在科技創(chuàng)新方面，民航業(yè)在實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，始終加強(qiáng)安全管理，構(gòu)建了一系列規(guī)章制度。尤其是在新技術(shù)與設(shè)備的生產(chǎn)場景中，必須對現(xiàn)有規(guī)章制度進(jìn)行優(yōu)化與補(bǔ)充。

現(xiàn)階段，在智慧航空的實踐發(fā)展中，基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)能力及制度環(huán)境等逐漸完善，在數(shù)字生態(tài)的作用下，民航業(yè)的諸多從業(yè)者以及旅客也切身感受到了智慧航空的發(fā)展。例如，機(jī)場的航班運行態(tài)勢已經(jīng)全面實現(xiàn)了智能感知及沖突預(yù)警，資源分配也從原本的人工分配轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)智能分配，切實提高了民航各環(huán)節(jié)的工作效率。

另外，為了進(jìn)一步實現(xiàn)智慧航空規(guī)范管理，需要加強(qiáng)機(jī)場航班保障數(shù)字化建設(shè)。此方面主要是以數(shù)字化監(jiān)控、智能化管控為核心，為機(jī)場航班提供保障的同時，不斷提升數(shù)據(jù)采集、整合與里程碑可視化水平。

對此，建議相關(guān)人員做好評價工作，計算方式為：機(jī)場航班保障數(shù)字化水平=客運航班實時數(shù)據(jù)采集地面保障節(jié)點數(shù)量總和/（機(jī)場保障客運航班班次×單個航班地面保障節(jié)點數(shù)量）。

其間應(yīng)積極采用自動化技術(shù)采集各項數(shù)據(jù)，尤其需要保證數(shù)據(jù)采集精度，自動采集節(jié)點數(shù)量的評價，需要與系數(shù)1.5 相乘，且累加指標(biāo)值大于100%。對于正常指標(biāo)，一般指標(biāo)值高代表機(jī)場航班保障數(shù)字化水平高。

3.4 技術(shù)智能化升級

第一，基于以往應(yīng)用的時序電路掃描路徑法和內(nèi)建自測試法，建議應(yīng)用邊界掃描技術(shù)，并將該技術(shù)與機(jī)載產(chǎn)品設(shè)計融合，立足相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計、監(jiān)控接口及通信標(biāo)準(zhǔn)化等維度，通過研發(fā)板級/模塊級嵌入式專用監(jiān)控芯片，提升板級產(chǎn)品監(jiān)控力。

第二，如果已經(jīng)采集了大量機(jī)載測試監(jiān)控數(shù)據(jù)，建議工作人員應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，加快實現(xiàn)智能BIT 工程化，尤其要增強(qiáng)智能BIT技術(shù)的驗證性能，解決環(huán)境適應(yīng)性、間歇性故障、BIT模型驗證不到位等問題[7]。如此，可以全面實現(xiàn)智能BIT 技術(shù)在智慧航空領(lǐng)域的工程化應(yīng)用，提升傳統(tǒng)BIT 在故障檢測方面的效率，降低虛警率，這也是航空機(jī)載系統(tǒng)測試監(jiān)控系統(tǒng)智能化目標(biāo)實現(xiàn)的重要技術(shù)條件。

第三，提高機(jī)載系統(tǒng)監(jiān)控性能，并促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化支撐。需要發(fā)揮出分層融合監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)體系的引導(dǎo)作用，研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品的同時實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的同步。如此，便可以以標(biāo)準(zhǔn)化支撐的形式，實現(xiàn)原理驗證、技術(shù)熟化及工程研制。

例如，根據(jù)主機(jī)單位提出的相關(guān)要求，針對典型的機(jī)載電子產(chǎn)品進(jìn)行測試監(jiān)控技術(shù)方面的技術(shù)性研究與驗證，確定具體的實踐路徑，并加大關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力度。研發(fā)工程樣機(jī)，有效提高航空機(jī)載系統(tǒng)監(jiān)控性能，這也是航空裝備自主保障需要的重要技術(shù)裝備。

4 我國智慧航空發(fā)展趨勢

在數(shù)字化時代下，智慧航空已成為普遍發(fā)展趨勢，基于航空業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)智慧航空發(fā)展趨勢：

第一，人工智能與航空業(yè)的深度融合。在智慧航空發(fā)展過程中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛，利用機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)等一系列技術(shù)手段，可優(yōu)化智能航空系統(tǒng)，增強(qiáng)識別與決策精準(zhǔn)性。

第二，智慧航空與其他行業(yè)逐步融合。智慧航空會與智慧交通、智慧城市等實現(xiàn)融合，全面搭建智慧出行與智慧城市新格局。

第三，智慧航空與行業(yè)內(nèi)公司、制造商的合作更加深入。彼此間的深度合作有助于智慧航空的發(fā)展，也有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而為智慧航空今后的轉(zhuǎn)型升級提供技術(shù)方面的支持。

5 結(jié)語

綜上所述，在數(shù)字化、智能化時代下，航空業(yè)轉(zhuǎn)型的首要目標(biāo)為智慧航空。為了全面實現(xiàn)智慧航空的發(fā)展，需要基于已有的技術(shù)、系統(tǒng)以及設(shè)備，與人工智能相結(jié)合，加大研發(fā)力度。通過智慧航空的發(fā)展與實踐，切實提高航空業(yè)服務(wù)質(zhì)量及工作效率，降低飛行過程中的設(shè)備故障率，利用以機(jī)載智能系統(tǒng)為代表的新設(shè)備，發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢，為全面實現(xiàn)智慧航空發(fā)展目標(biāo)助力。