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电子信息技术在航空领域的应用

 论文栏目:电子信息论文     更新时间:2018/1/1 10:04:37   

【摘要】本文就电子信息技术在作战飞机、民用飞机和无人机的飞行及其管理过程中的广泛应用进行了简述,并就现在电子信息在航空领域方面应用的不足之处提供了改进方法与思路,同时对电子信息技术在航空领域的发展前景做出展望。

【关键词】电子信息;航空;弊端;发展

引言

随着20、21世纪航空领域的快速发展,电子信息技术在航空领域的作用日益重要,无论是民航飞机的自动航行、客舱的环境适时调控,抑或军用飞机对目标的识别、锁定以及导弹的制导,以致地面调控中心对航线的适时调整和增减都显示出电子信息的全面渗入。但与此同时,现今的电子信息技术在航空中的应用仍存在着许多可以改进的地方,对信息回馈、分析、处理能力的提升,对信息收集的精度与完善程度的加强,对飞行过程中多个飞行器信息的汇总与集中处理能力的强化,仍是我们需要思考和改进的地方。

一、电子信息技术在航空领域的应用现状

1.起飞着陆的调控、监测与管理飞行器的起飞和降落是飞行员在收集分析飞机实时电子数据回馈,与地面调控中心发射的信息与指令的结合而产生的一种综合行为,其中电子信息技术起到不可或缺的辅助作用。目前的现有技术还是不足以实现起飞与着陆的自动化;但电子信息技术在起飞、着陆前的数据监测与起飞、降落期间的实时信息回馈仍直接决定起飞与降落的成功与否。2008年2月23日美军的B-2轰炸机失事与其停放于恒温机库时机内控制系统的平衡传感器上凝水导致起飞时数据回馈不准确有直接关系,足见电子信息在起飞、着陆过程中的重要作用。2.飞行中的动态控制与信息处理现今的民用与军用飞机上多配有自动飞行系统,通过对飞机飞行状态的实时回馈与调整,避免了飞行员因过度紧张或疲劳导致的操作失误,极大降低了单次飞行的风险系数。飞机的电子主控系统从由单个设备所构成的离散式结构到多设备组成的集中分布结构,再到由分布式集中控制的计算机网络所构成。采用电子信息技术为主控方式的联合式控制结构和综合共享式结构,极大提高了信息数据的共享、分析、汇集能力。使得飞行员进行分析与决策时能做到更全面、更完善地进行分析,提高了飞行器的工作效率。在飞机飞行过程的动态运行控制与处理中,电子信息技术主要用于以下几个方面:1)实时数据信息的感知、采集、传输和处理;2)对地面传来的命令、信息的接收和执行;3)接受飞行员的操作指令和信息的传输和驱动执行;4)飞机内部(比如客机),飞机与地面塔台等的语音/信息通讯,数据信息交换;5)地面指挥中心对飞机以及飞机之间的协调、调度,飞行航线管理;6)飞机对自身速度、飞行高度、位置、方位等相关信息的获取,分析,处理,以及飞机对所有电子信息的记录、传输、存储等。3.紧急状态下的信息传输与处理遇到特殊紧急情况,比如重要设备或系统发生故障时,故障的大致部位和部分信息会回馈给飞行员(对无人机而言就是操作员),飞行员视情况采取应急处理措施,如启用备用设备,将电传操纵切换为传统液压、机械操纵甚至飞行员跳伞逃生,电子信息的实时回馈使得飞行员能够及时发现问题并作出调整。4.机上或民航飞机客舱内的与乘员直接相关的电子信息系统目前机上的显示,以及客人语音、视频娱乐设备系统中电子信息的传输、处理、显示、过程管理和控制,都是由电子信息技术实现的。可以说没有电子技术的支持,机上乘员的语音娱乐的实现,以及飞机与地面的通讯、地面对空中飞机飞行管理都无法进行,整个航空过程将变得极度复杂。正由于电子信息系统具有轻便、快速、准确、信息容量大等优点,才极大的优化了飞行过程。5.无人机空地间通讯以及控制操作的应用无人机通过以电子信息的方式,与地面控制站或操作人员实现信息交流,并将任务数据或监控数据、图像传输到达地面,同时,操作人员利用以电子信息技术为基础制造出的通讯与控制系统,对飞机进行远距离的监控和操作,管理无人机很好地执行各种任务。

二、现有技术的不足和改进方向

1.故障状态下的决策分析航空领域的设备都是及其复杂的,飞机飞行过程中出现故障在所难免,但是及时有效的应急反应可以极大地提升故障处理速度,保证任务的正常进行。但有的飞机存在故障状态下只能显示故障,而不能根据数据提供进一步的解决方案等的问题,不能很好提供各种运行状态以及故障状态下的及时、自动分析,并推荐对问题的解决方案供决策者使用。此时,可以将分析设想到的各种情况形成数据库,并将数据和一定程度的人工智能技术录入负责主控的计算机,在遇到紧急情况时快速综合各类数据和记录分析得出可能的解决方案并回馈给飞行员。2017年5月3日量子计算机的成功构建为其快速分析决策提供了可能。2.现有电子信息技术与飞行安全的冲突对于民用航空飞机而言,比如飞机客舱内的电子信息系统,由于安全和技术原因,还不能为客人提供飞行中的电话手机通讯、上网、电子在线阅读、在线娱乐、在线购物等实时互动的良好体验服务,这可以采取单独特殊技术处理的频段技术,或与卫星电子信息技术结合,利用卫星作为空间基站,提供相应的电子信息支持等。这既能为客人提供优质服务,也能避免因信息通讯的干扰可能引起的安全问题。

三、发展展望

未来,电子信息技术在航空领域将有更大的发展空间。通过对现状和不足的分析,笔者从下面几个方面进行大胆预测:1.智能化电子信息处理、分析及其应用当下,计算机技术的快速发展,尤其是计算机处理能力的日渐提高再次将人工智能推到舆论的风口浪尖,不管其利弊多少,人工智能将或多或少地在某些领域代替人进行决策分析。在航空领域,无人机技术的发展也需要电子信息和计算机技术的跟进。视野内物体的识别,飞行轨迹的控制以及多个无人机的相互配合都需要电子信息的智能化处理分析2.采用互联网+技术联合应用,实现空中互联网以及地空互联网互联网+技术已经不是一个陌生的词汇了,通过网络信息的交换和传递能够极大的优化资源的配置和提高效率。而在航空领域,互联网+技术则能够汇总各个飞行器的数据,以求达到管理的最优化。全自动驾驶现在更多的应用于汽车领域,但在航空领域,由于路径是在三维空间中进行规划,因而电子信息技术能发挥出更大的优势,例如对客机速度的微小调整可以增大空中的客机容纳量,实现资源的优化。3.对飞机运行状态及其“健康”状态的实时监控与分析处理电子信息技术应用到飞行器的飞行过程中时,可以对飞行器的实时监测数据进行分析,并就异常数据作出故障判断,确认其是否处于“健康”状态,提出解决方案,达到防患于未然的作用。还可以对不致命的微小干扰作出飞行员无法实现的微调,从而修正干扰,保证飞行的稳定可靠。4.应用电子信息技术,提升乘客旅行体验长途客运飞行中,娱乐设备是不可或缺的因素,能够减缓乘客的枯燥感和不安感,使飞行过程更加舒适。电子信息技术的发展,尤其是现在热门的虚拟现实和增强现实技术的发展,给了航空娱乐更大的发展空间,未来的电子信息技术和计算机技术甚至可以和神经科学结合,通过模拟神经系统的电信号输入创造一个更舒适的虚拟空间,不仅消除了旅行的枯燥,还有利于为乘客提供健康、舒适环境,提升快乐和舒适感,保证飞行过程的顺利。

四、结束语

进入信息时代以来,电子信息的发展广泛而深入,航空作为人类生活和国家经济军事发展的重要方面,其发展也与电子信息技术紧密相关。笔者相信,快速发展的电子信息技术与航空航天的结合将为人类带来更大的福利与便利。

参考文献

[1]周代忠,张安杨,史志富.微电子技术在航空电子系统中的应用[J].电光与控制,2005,(4):40-43.

[2]周其焕.民用飞机自动飞行控制系统的发展(上)[J].航空电子技术,2001,(4):43-47.

作者:吕冬旭 单位:成都七中

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