通用航空典型機型CBT系統智能生成技術研究

許冀威　何超

【摘 要】通用航空高速發展，帶來機務維修培訓的較大需求，通用航空的機務CBT系統的研制迫在眉睫。本文首先介紹了機務CBT國內外發展現狀，然后研究了通用航空典型機型CBT系統智能生成的相關技術，為CBT智能生成平臺的建立提供了理論基礎。

【關鍵詞】通用航空；CBT；智能生成

0 引言

2010年底《關于深化我國低空空域管理改革的意見》的發布，對深化我國低空空域管理改革做出部署，意味著我國航空業的制度性變革正式開啟，未來十年，我國通用航空工業將迎來大繁榮、大發展的黃金時代。[1]

由于通用航空機型繁多，飛行時間段不確定，飛行作業項目多樣化，使用空域隨意性大等特征，與運輸航空比在飛機維護上有較大的區別，這將給通用航空的機務維修培訓帶來較大需求。[2]

1 國內外發展現狀及趨勢

機務CBT（Computer Based Training）是一種基于計算機的，集飛機結構系統培訓、考試為一體的軟件系統。它廣泛應用于航空公司機務培訓及和航空院校的專業教學。

在歐洲，一個由航空公司及維修商組成的聯合體正在歐共體資助下制定了虛擬維修培訓計劃；美國飛行安全波音國際公司（FSB）探索了虛擬培訓的巨大潛在優勢，開發一臺桌上計算機裝置用于維修培訓；石家莊軍械學院設計的大型復雜裝備虛擬維修訓練系統由虛擬樣機和虛擬維修過程仿真控制2部分組成，虛擬維修仿真控制又包括虛擬環境生成和輸出、人機交互、維修任務控制和虛擬樣機及工具行為狀態控制等4個模塊。[3-5]

在目前已有的技術條件下，單純靠人工花費大量的時間開發、制作CBT軟件的技術已經比較成熟。各行業很多商用CBT軟件制作已經非常完美，從人機交互界面到教學內容本身都設計的非常精美，但是這些商用軟件的最大問題在于價格相對較高，通航企業承受能力有限。同時，通用航空由于其用途不同，機型品種繁多，使其維修模式和機型相對單一的運輸航空有較大區別。因此針對通用航空的機務CBT系統的研制迫在眉睫。

2 系統組成及關鍵技術

該系統的研制，涉及數字圖像處理、模式識別、專家系統、人工神經網絡、數據庫技術、三維建模等技術。主要涉及的工具包括建模工具軟件、編程開發工具軟件、圖像識別及處理軟件等。

整個通用航空典型機型機務CBT智能快速生成平臺由“通用航空典型機型相關教學資源的數字化錄入”開始，將系統原理圖、三維數字樣機（整機）、各零（部）件三維模型、維護手冊等文本資料導入到平臺中，系統運用模式識別技術、數字圖像處理技術、人工神經網絡技術、三維建模技術等對導入的資料進行處理，提取出感興趣的知識；通過對知識的組織優化并存儲到關系數據庫中等待機務CBT快速生成平臺根據操作者所錄入的需求，按需調用并生成符合法規和培訓要求的通用航空典型機型機務CBT系統。系統結構圖如圖1所示。

2.1 通用航空典型機型相關教學資源的數字化錄入技術研究

教學資源數字化錄入技術研究，是整個基于虛擬維修的CBT系統開發的第一步，也是國內外的研究熱點，相關研究集中在平面圖形和三維圖形的制作及重構上。進一步細分其技術難點還可以分為如下三個方面：

2.1.1 通用航空典型機型的系統原理圖的數字化錄入技術

通用航空典型機型的系統原理圖是機務維修的重要依據，對于整個CBT系統的自動生成非常重要，可以說是CBT系統自動生成平臺的靈魂。相對于民航大型客機來說，通航主力機型的系統原理圖資料目前大多還停留在紙質保留階段。如何將這些資料進行高效的、高質量的數字化錄入是必須解決的一個關鍵問題。國內外很多科研機構院所已進行了大量的研究。但通航主力機型的系統原理圖大多未采用標準的機械制圖，各飛機制造廠商繪圖的風格略有差異。針對以上情況，本研究擬計劃針對通航典型機型系統原理圖數字化錄入技術進行研究，運用圖像處理、模式識別等理論和方法，結合通航典型機型系統原理圖的實際情況，最終達到針對通航典型機型的系統原理圖能夠進行高質量、高速度、智能化的數字化錄入。

2.1.2 基于通用航空典型機型的三維整機、零（部）件模型的數字化錄入技術

在現有的技術條件下，采用人海戰術，花費大量的時間和精力，人工繪制出三維整機、零（部）件模型，并直接導入到CBT系統，并在系統中直接調用中已經不是什么難事。但是，作為低成本的，服務于通用航空典型機型的CBT快速生成系統，是直接調用模型還是在系統中快速的、動態的重構模型，這也是非常值得研究的技術難點。

2.1.3 基于文本的通用航空典型機型相關知識提取技術研究

作為CBT系統快速開發平臺，系統的各種功能和應用都是以知識作為紐帶，自動的、智能的將各種資源緊密的聯系在一起來實現用戶的需求。而通用航空典型機型相關知識提取技術可以預見其難度從技術層面上講相對較小。主要原因在于通用航空培訓內容知識點的語言句式比較固定。關鍵詞，字相對比較固定且范圍較小。只要通過對大量的通用航空典型機型實際培訓、工作語料進行分析就可以得出特有的詞和句法、語法類型特點，從而總結出適合通用航空的特點信息的提取規則。[6]

2.2 通用航空典型機型知識庫的存儲技術研究

對于已經處理（抽取）的知識，從用戶層面上來講，如何根據這些知識快速的、高質量的生成CBT系統才是用戶最關心問題。本研究使用現有的面向對象數據庫、關系數據庫。關系數據庫對知識進行組織、存儲相對更加規范，可以相對非常完美的解決索引、安全性、數據完整性、多用戶處理、事務處理等相關問題。

2.3 通用航空典型機型CBT系統智能生成技術研究

CBT系統智能快速生成技術研究作為前述研究的最頂層研究，它負責將前述各核心技術整合到一起，完成用戶的需求。對用戶，該技術主要研究如何更加友好、智能的人機交互；對系統核心，該技術主要研究如何更高效、更高質量、更智能的將生成CBT系統所需的各種元素整合在一起。

CBT系統智能生成技術一直是CBT領域的一個研究熱點。由于研究涉及面非常廣泛，包括了人工智能技術、軟件工程技術、多媒體技術、教學理論等很多方面。

作為通用航空典型機型CBT智能快速生成技術的研究，可以在一定程度上，根據通用航空典型機型培訓、使用和維護的經驗，將系統進行可接受的簡化。根據實際需要，將生成的CBT系統限制在幾個固定的模塊，例如：“通用航空典型機型機型培訓模塊”、“通用航空典型機型維護實訓模塊”、“通用航空典型機型考試評估模塊”等。這樣，即契合了實際工作需要，也滿足了相關法規的規定。

3 展望

本文研究了通用航空典型機型的CBT智能快速生成平臺的相關關鍵技術，為CBT智能生成平臺的建立提供了理論基礎。但由于自身的水平、時間、經驗、精力及外部條件的限制，本文有些內容并不完整，還需要進一步完善。

【參考文獻】

[1]許民樂，胡文洲.通用航空產業將迎來大發展的黃金時代[R].北京：中銀國際證券有限責任公司，2010：11.

[2]楊曉強，周長春，李海軍.基于B/S模式的通用航空安全信息管理系統設計與實現[J].中國民航飛行學院學報，2012（3）：13-15.

[3]比爾·布爾切爾.維修技術的虛擬培訓[J].航空工程與維修，2001（6）：48-50.

[4]劉佳.面向維修的飛機總體布置設計技術研究[D].南京：南京航空航天大學，2010：18

[5]張旭.基于AICC的B737機務CBT系統的研究與開發[J].遼寧工程技術大學學報，2005（1）：107-109.

[6]魏磊.CBT開發平臺中的知識抽取技術研究[D].南京：南京航空航天大學，2006：37.

[責任編輯：楊玉潔]