民用飛機智能化航電系統淺析

葉軍暉+馬雙云

摘 要：航電系統是現代民用飛機的重要組成部分，本文簡要介紹了民用飛機航電系統，重點詳細介紹了基于智能化航電系統的綜合模塊化航空電子技術、先進導航與監視技術、先進顯示技術以及空地一體化技術。智能化航電系統旨在降低飛行機組和維護人員的工作負擔，實現民用飛機的智能駕駛和智能維護，對于民用飛機航電系統的設計與研究具有參考價值與指導意義。

關鍵詞：民用飛機 智能化 航電系統 飛行機組 維護

中圖分類號：V26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0022-02

隨著科技水平與信息化水平的不斷發展與進步，智能化科學已經成為了一門新興的自然學科，并吸引了眾多科研人員的廣泛興趣和研究。近年來，依托于微電子技術、計算機技術、網絡技術以及傳感器技術的不斷深入和研究，智能化技術在民用飛機領域的應用研究不斷地受到越來越多的重視與青睞。正是在這種智能化技術的不斷研究的趨勢下，作為民用飛機及其重要的機載系統，智能化航電系統旨在為智能飛機的實現提供技術支持，其滿足的目標如下：（1）實現民用飛機的智能駕駛，最大程度地降低飛行機組的負擔；（2）實現民用飛機的智能維護，提高飛機的維護效率、降低飛機的維護成本、減少機務的工作負擔。

1 民用飛機航電系統介紹

航電系統是民用飛機的重要組成部分，被喻為飛機的“大腦”與“五官”，具備提供飛機狀態與參數顯示功能、提供飛機數據網絡功能、提供飛機與外部通信功能、提供飛機安全準確且準時地沿既定路線飛行的引導功能、以及提供飛機健康管理功能等。現代民用飛機航電系統包括了綜合處理處理系統、導航系統、通信系統、顯示系統、機載維護系統、信息系統、飛行記錄系統等機載電子系統組成。

2 智能化航電系統技術

依托于不同的航電系統的機載系統/設備，智能化航電系統技術主要應用于綜合模塊化航空電子技術、先進導航與監視技術、先進顯示技術以及空地一體化技術，具體如下。

2.1 綜合模塊化航空電子技術

為降低民用飛機航空電子系統及設備的成本，綜合化和模塊化的航空電子體系架構研制已經成為航空系統供應商的研制重點，最具代表性的即為綜合模塊化航空電子系統（Integrated Modular Avionics，IMA）。采用了IMA技術后，使得機載航電電子設備得到了極大程度地優化，能實現模塊的標準化、重復使用和可互換性，其將許多獨立的系統功能的設備綜合到“機箱內”，并通過總線互連、共享計算資源、容錯處理等機制形成綜合的航空電子體系。

2.2 先進導航與監視技術

民用飛機的智能駕駛是指能夠實現飛行計劃的自動上傳，飛機能夠自動沿著滑行路線達到起飛跑道，并按照既定的計劃與路線進行爬升、巡航、下降等飛行，直至自動地面滑行到停機坪。得益于智能化航電系統的先進導航與監視技術，其為飛機的智能駕駛提供了技術支持與支撐，具體體現為以下幾種。

（1）基于性能導航（Performance Based Navigation， PBN）技術：PBN技術將飛機的航電系統/設備與衛星導航技術相結合，為全飛行階段的飛機提供精準的飛行技術，通過PBN技術使得飛機在航跡選擇上更精確和更具靈活性，能夠完成飛機在山區等復雜地形條件下的安全且精確飛行。

（2）廣播式自動相關監視技術（Automatic Dependent Surveillance Broadcast，ADS-B）：ADS-B技術是基于GPS和空空、地空數據鏈通信的飛機運行監視技術，ADS-B的信息主要有包括飛機經度、緯度等四維位置信息、航速、風速等。通過ADS-B技術可實現電子設備接收來自其他飛機的ADS-B信息，以實現飛機感知、位置識別和自動間隔。

（3）先進場面活動引導和控制系統（Advanced Surface Movement Guidance and Control Systems，A-SMGCS）技術：A-SMGCS技術能夠確保飛機在低能見度、復雜運行環境下能夠高效并且安全的進行機場運行活動，提供全天候條件下對機動區域的無縫隙跟蹤和監測。

2.3 先進顯示技術

良好和自然的人機交互頁面能夠提供高效、便捷以及舒適的飛行運行體驗，這對于減少飛行機組的飛行負擔具有重要的意義。通過先進顯示技術，將能夠為機組提供一個交互式的飛行操作環境，減少飛行機組的操作，進而減輕飛行機組的負擔。先進顯示技術主要體現在通過顯示觸摸屏技術代替傳統的按鍵操作技術，以此提供更為自然的人機接口界面，減少和降低人為差錯的影響；同時，頭戴顯示技術已發展成為新一代的航電電子技術，可實現虛擬和實景的有機結合。

2.4 空地一體化技術

空地一體化技術主要依托于智能化航電系統中先進維護系統、信息系統以及通信系統等，旨在實現飛機的智能維護，提高飛機的維護效率和降低飛機的維護成本。通過空地一體化技術，將飛機的維護模式由傳統的被動維護模式轉變為主動的維護模式，即通過部署先進的傳感器網絡，實時多維度的監控飛機系統/設備的運行狀態信息，將監測到的狀態參數信息通過衛星或者數據鏈以及無線網絡等多種傳輸方式實時地下傳至地面系統，通過地面系統對數據信息的融合、分析以及綜合處理， 能夠對飛機的機載系統和設備開展性能和故障預測，并形成快速、敏捷、準確的維護決策與方案。除此之外，空地一體化技術還可與互聯網技術有機結合，以實現全球飛行機隊的信息共享，使得維護人員在任何時間和任何地點均能獲得充分的飛機信息，進而提高飛機的維護效率。

3 總結與展望

本文立足于降低飛行機組和維護人員的工作負擔，為實現民用飛機的智能駕駛和智能維護的目標，介紹了基于智能化航電系統的綜合模塊化航空電子技術、先進導航與監視技術、先進顯示技術以及空地一體化技術。本文重點介紹了PBN技術、ADS-B技術、A-SMGCS技術等先進導航與監視技術，觸摸屏技術、頭戴顯示技術等先進顯示技術以及提高飛機維護效率的空地一體化技術。通過本文的研究，能夠為未來智能化航電系統的設計具有指引作用，為智能駕駛和智能維護的實現提供了重要的技術支持與支撐，對于實現民用飛機的智能化具有重要意義。

參考文獻

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