文章來源：中國通信企業(yè)協(xié)會

文章標簽：【民航機場智能運維解決方案】【智慧機場數(shù)字化運維管理平臺】【智慧機場機房綜合運維管理平臺】【智慧機場安防監(jiān)控】【智慧民航綜合管理系統(tǒng)】【航站樓機房環(huán)境監(jiān)控】

當今時代，數(shù)字概念及其應用場景加快向經(jīng)濟社會生活的各個領域滲透，數(shù)字技術、數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字資產等數(shù)字化變革思潮和實踐猛烈沖擊傳統(tǒng)行業(yè)運行和社會運轉，5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、萬物互聯(lián)、人工智能等技術催生了波及越來越多領域的新模式、新業(yè)態(tài)，讓人耳目一新。一直以來在人們心目中由“波音”“空客”領航、科技色彩鮮明的民航業(yè)也面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。

　　一、飛機數(shù)字化運營是智慧民航建設的重要基礎  

　　在我國，面對世界百年未有之大變局以及多領域民航強國建設任務的提出和推進, 加之新冠肺炎疫情的巨大沖擊，民航業(yè)數(shù)字化轉型的重要意義和迫切性明顯增加了。諸如航空運輸安全及效率提升的客觀要求、科技及管理創(chuàng)新內生動力的激發(fā)，以及行業(yè)傳統(tǒng)思維定式的困惑、環(huán)境條件的變化及掣肘等，許多問題亟待解決又非一日之功。盡管智慧民航建設內涵豐富，涉及許多方面，但飛機作為民航運輸?shù)淖罨竞妥钪匾妮d體，加快實現(xiàn)其數(shù)字化運營無疑是落實智慧民航建設的重要力量。

　　實現(xiàn)飛機數(shù)字化運營，首先要解決飛機與地面之間信息的大帶寬低成本實時交互傳輸問題。

　　傳統(tǒng)上，民航飛機與地面及飛機間的語音和數(shù)據(jù)通信主要是通過高頻（HF）、甚高頻（VHF）通信系統(tǒng)和/或窄帶通信衛(wèi)星（SATCOM）實現(xiàn)的，比較典型的應用是現(xiàn)有飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）。其受限于傳統(tǒng)空地通信技術，傳輸速率低、抗干擾能力差、無法滿足大容量實時通信需求，例如飛機運行中產生的較大數(shù)量的飛機各系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)以及機組和地面寬帶通信需求等。同時，民航運輸安全管理能力和運輸周轉能力的提升、技術保障服務體系的完善等方面都呼喚更強有力的空地通信。

　　近年來，高通量衛(wèi)星和5G技術迅速發(fā)展，給民航空地寬帶通信創(chuàng)造了有利條件，2017年發(fā)射成功的國產Ka高通量衛(wèi)星中星16號和2020年發(fā)射成功的亞太6D高通量Ku衛(wèi)星，速率比傳統(tǒng)衛(wèi)星大大提升。

　　以上討論了實現(xiàn)飛機與地面寬帶通信的鏈路問題，另外要解決的是如何獲取飛機數(shù)據(jù)、并實現(xiàn)飛機數(shù)據(jù)高速實時下傳的問題，涉及到機載航空電子系統(tǒng)的設計研發(fā)、飛機改裝、適航取證等領域。

　　因為飛機部件哪怕是十分微小的改變都是要慎之又慎、受到嚴苛管制、通過CAAC、FAA、EASA等相關組織適航認證的。事實上，先進的空地通信系統(tǒng)一直被諸如柯林斯宇航（Collins）、霍尼韋爾（Honeywell）、泰雷茲（Thales）等美歐航電巨頭把持著。在近年來中美貿易摩擦的背景下，引進高端技術變得撲朔迷離了，自立自強成了技術進步的首選。令人欣慰的是，青島航空先行先試，大膽采用國內企業(yè)自主研發(fā)的機載軟硬件設備和國產Ka波段高通量衛(wèi)星網(wǎng)絡，近兩年先后在后艙和前艙應用方面取得成功，首開紀錄。2020年7月，安裝首套國產高速機上衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的青島航空B-8442號客機正式投入商業(yè)運營；2021年9月，飛機實時數(shù)據(jù)地面應用平臺在青島航空運行中心（AOC）投入試運行。兩項成果分別與后艙和前艙關聯(lián)，依托的都是基于Ka波段高通量衛(wèi)星的空地互聯(lián)寬帶通信系統(tǒng)，可以為每架飛機提供150Mbps寬帶接入，以前后艙協(xié)同傳輸方式保障飛機QAR、EFB、ACARS等飛行運行管理及監(jiān)管相關數(shù)據(jù)實時交互傳輸。系統(tǒng)可以適配全球主要GEO高通量衛(wèi)星網(wǎng)絡，并獲得了CAAC、EASA、FAA全球三大適航體系產品認證。一年多的運營效果也得到了中國民航業(yè)界的認可。

　　此外，就空地通信鏈路技術環(huán)節(jié)而言，還有ATG（Air To Ground)可選，即構建專門的陸基空地通信網(wǎng)絡，通過機載ATG設備為空中飛行器提供與地面的寬帶通信。我們期望早日看到這方面國內產品適航和投入試點運營的報道。

　　空地互聯(lián)寬帶通信瓶頸的突破，將使飛機運營得到顯著優(yōu)化。其一，對于機組來說，電子飛行包（EFB）的重要性不言而喻。自1991年初美國聯(lián)邦快遞率先采用EFB以來，雖迭代至此，但運用起來仍有不盡如人意之處。事實上，EFB的主要問題并不是飛機上的硬件，而是及時可靠地將內容更新分發(fā)到飛機，通過具有實時數(shù)據(jù)能力的EFB查詢航路及機場實時雷達回波圖及各類實時氣象資料，以及實時獲得最新的航行情報?？盏鼗ヂ?lián)寬帶通信鏈路使EFB可以以文字、照片、語音、視頻等方式與地面實現(xiàn)即時通訊，并支持一鍵呼叫地面各支撐部門，地面人員幫助機組更加全面和準確地在空中做出飛行運行決策，尤其在緊急情況下，空地協(xié)同決策對飛行安全可能是非常關鍵的。

　　其二，航空公司運行控制中心（AOC）是航班運輸生產的中樞，負責航班的編排調配、簽派放行、飛行跟蹤與動態(tài)監(jiān)控、非正常情況的處置等，并協(xié)調相關部門實施運輸飛行保障任務。為滿足數(shù)字化安全、高效的運營要求，通過建立飛機實時數(shù)據(jù)地面應用平臺，可以在與機組實現(xiàn)實時交互通信的同時，以每秒鐘不少于一次的周期獲得飛機運行狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)，建立飛機狀態(tài)數(shù)字重現(xiàn)甚至數(shù)字孿生飛機在地面實現(xiàn)同步“虛擬飛行”，獲取數(shù)百組飛行參數(shù)實時數(shù)據(jù)，結合安全基線及閾值提前告警，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)反哺安全運行。并將數(shù)據(jù)分發(fā)給航空公司相關部門，從而實現(xiàn)更精準更全面的航班運行監(jiān)控，助力飛行、機務、運控、安監(jiān)、運標、信息等職能聯(lián)動，提升特情協(xié)同處置能力。此外，還可以實現(xiàn)多數(shù)據(jù)源融合，形成可視化分析展現(xiàn)。中國首個前艙實時數(shù)據(jù)AOC大廳已正式投入使用。

　　其三、自從人們嘗試在飛機客艙使用互聯(lián)網(wǎng)服務以來，一直期待有和地面上網(wǎng)同樣的感受，這種期待持續(xù)了十幾年。直到上述青島航空B-8442號飛機成為中國民航互聯(lián)網(wǎng)寬帶化應用新起點的標志，乘客終于可以在飛機上享受與地面移動互聯(lián)網(wǎng)體驗相同的各項手機APP服務了。同時，基于寬帶通信，面向客艙服務和管理能力智能化升級的智能客艙解決方案也呼之欲出，使乘客得以感受越來越舒適的變化。

　　二、同心協(xié)力是飛機數(shù)字化運營進展的重要保障  

　　“十四五”時期，我國將堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，這無疑也是智慧民航建設的要點。近年來，民航主管部門、航空公司、機場、飛機和設備制造商、民航產業(yè)鏈各單位、航電系統(tǒng)供應商及電信網(wǎng)絡運營商、互聯(lián)網(wǎng)及新科技企業(yè)等有關方面為此付出了不懈努力。盡管智慧民航建設內涵豐富，涉及許多方面，但飛機數(shù)字化運營當屬重中之重，需要各方同心協(xié)力才能加快推進。

　　思想觀念上要形成共識。由于歷史原因，我國民航運輸?shù)娘w機及相關系統(tǒng)主要是從國外引進的，對滿足發(fā)展和民生需要發(fā)揮了積極作用。當歷史發(fā)展向數(shù)字時代轉型的今天，面對復雜多變的國際形勢，推進飛機數(shù)字化運營如果僅靠從國外引進技術和設備顯然是被動成分偏多了，難免遭遇掣肘。以我國不斷優(yōu)化的科技創(chuàng)新和進步的環(huán)境條件來看，中國企業(yè)完全有能力在飛機運營數(shù)字化涉及到的航電系統(tǒng)研發(fā)制造方面有所成就，趕超先進水平，以更有利的姿態(tài)參與國際合作。無論是航電企業(yè)還是航空公司，都應當強化這種自信并身體力行，推動和支持國產機載產品發(fā)展和應用。

　　民航運輸是一個組織嚴密的復雜大系統(tǒng)，牽一發(fā)動全身，并且安全要求高，十分敏感。當一套新系統(tǒng)介入時，不光需要考察其本身技術的先進性、產品的適航性、還要考察其對現(xiàn)有運行規(guī)章（飛行標準）的符合性。民航主管部門及有關方面應積極鼓勵技術和管理創(chuàng)新，及時做好有關標準和規(guī)范的“立、改、廢”工作，從而保障民航運輸及時采用科技進步和管理創(chuàng)新的最新成果，不斷提高運輸安全和效率水平，看齊“世界一流”。比如，2017年9月，中國民航局表示已經(jīng)修改了相關規(guī)定，并制定相應評估方式，允許航空公司根據(jù)評估結果在航班上使用特定型號的電子設備。此舉開啟了航空互聯(lián)網(wǎng)應用的“北京時間”。又如，在最近舉行的中國首屆民航飛機數(shù)字化運營峰會上，民航局飛標司表示支持將前后艙協(xié)同寬帶衛(wèi)星連接列為航行新技術，積極穩(wěn)妥地推進前后艙協(xié)同應用，這對相關企業(yè)是極大的鼓舞。再如，根據(jù)民航現(xiàn)行規(guī)定，飛機在3000米以下時機上衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不能開機，這會導致前后艙協(xié)同應用在飛行關鍵階段無法發(fā)揮提升運行安全的作用，“門到門”后艙服務也無從談起。相信隨著新技術實驗的成熟，此類要求將作調整。總之，由于技術進步，一些規(guī)章失去了存在的基礎或價值，主管部門唯有與時俱進，才能更好地充分發(fā)揮促進行業(yè)發(fā)展的積極作用。

　　近十年以來，我國的民用飛機產業(yè)以中國商飛公司為代表，以科技創(chuàng)新為旗幟，實現(xiàn)了噴氣式商用飛機從無到有的歷史性跨越，開啟了大飛機產業(yè)從弱到強的歷史征程?？梢灶A想，在不久的將來會有越來越多的諸如C919、ARJ21、C929等國產飛機投入民航運營。在飛機的研發(fā)制造階段，應能最大限度地吸收國內航電科技創(chuàng)新的最新成果，與航電企業(yè)展開深入廣泛的合作，滿足飛機數(shù)字化運營的最新需求。事實上，數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化也是國產民機的重要發(fā)展方向，是提升民機制造商核心競爭力的重要抓手。

　　三、飛機數(shù)字化運營將不斷走向深入  

　　經(jīng)過近年來的辛勤探索，在國家數(shù)字經(jīng)濟總體戰(zhàn)略及智慧民航建設目標的指引下，飛機數(shù)字化運營關鍵技術創(chuàng)新取得了卓有成效的進展。以實現(xiàn)空地互聯(lián)寬帶通信為基礎，將可能使飛行、機務、運控、安監(jiān)等環(huán)節(jié)所依賴的應用水平明顯提升，從而更好地保障和提高運輸安全和效率。同時，旅客也得以享受與地面相當?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)通信服務。

　　然而，這里只是簡要描述了飛機數(shù)字化運營的初期情形。就目前已經(jīng)實現(xiàn)的技術突破而言，還需要在盡可能短的時期內得到業(yè)界的認同并協(xié)力推廣應用，相應地實施管理方式及有關標準規(guī)范變革或調整。就業(yè)務需求而言，在技術研發(fā)及應用推廣過程中，伴隨外部環(huán)境變化及行業(yè)發(fā)展和管理要求的提高，對技術研發(fā)會不斷提出新的要求。滿足這些要求的過程就是技術進步的過程。

　　就技術研發(fā)本身而言，需要的迭代很難看到止境，可以分階段來看，綜合考慮應用場景、技術成熟度以及成本來制定每一階段的技術路線，其中技術成熟度與民航對高安全和高可靠性的要求直接相關，而成本決定了技術是否可市場化推廣，真正落地解決民航業(yè)的需求。比如，目前我們利用GEO高通量衛(wèi)星實現(xiàn)了寬帶空地通信，繼續(xù)獲得覆蓋全面、帶寬充裕、價格實惠的衛(wèi)星資源是我們的熱切期待。還有必要適時研究低軌道（LEO）衛(wèi)星資源為我所用的可行性，以期充分利用衛(wèi)星技術發(fā)展新成果。在技術研發(fā)之外，對應用需求的探索也是無窮無盡的，目前在后艙只實現(xiàn)了寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務，智能客艙應用較少，還有待于花更大的力氣，穩(wěn)步提升航空旅客乘機感受的便利舒適和滿意度。

　　智慧民航建設是民航業(yè)走向數(shù)字經(jīng)濟的重要標志，飛機數(shù)字化運營是務實推進智慧民航建設的重要基礎。有理由期望，在民航業(yè)產業(yè)鏈各部分的共同努力下，飛機數(shù)字化運營一定能夠不斷取得優(yōu)秀成果，帶動全行業(yè)做強做優(yōu)做大，早日實現(xiàn)多領域民航強國奮斗目標。

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