周贵荣：人工智能解决航空器深度自动化驾驶应用(2)

　　机上显示系统：我们关注飞行员看那些信息、是怎么飞的，大致归纳有几个方面：一是飞行员通过仪表知道飞行的高度、速度、姿态、航向，这类“短周期数据”，飞行员需要持续监控并控制保持得非常好，以免影响飞机安全。另外发动机状态指示，通常把发动机比喻为“飞机的心脏”，还有各飞机系统的状态，需确保运行正常，如有异常情况要立刻处理。同时如果有异常情况机上系统会向飞行员告警，并自动提示飞行员哪里出了问题、怎么处置。

　　另外还有气象探测、防撞(飞机跟飞机之间)、近地告警、合成视景、视景增强系统等相关的新技术和提供的显示。

　　从下面的几张图中可以看到，包括飞机起降时机场附近的红外图像可以在夜间和低能见度情况下，清晰的看到外界景像；第二个是合成视景图像，可以不依赖外部景像通过导航数据和内部数据库直接生成，使飞行员全面了解地面的情况；第三个是显示给飞行员的地形告警相关的画面，如果有比飞机飞行高度更高的山峰，这些区域就会显示红色，相近高度的范围内会显示黄色，低高度的显示为绿色，这样飞行员在飞行的任何时候都能知道是否安全、那些是危险的区域需要注意回避。最右边一张图是飞机驾驶舱显示器信息显示的典型分布图。

　　民航客机电子系统已经发生了巨大变化，从早期的分立仪表到现在的综合显示技术发展非常快，最早飞机驾驶舱由五人组成并且工作负担非常重，发展到现在可以由两人驾驶，这些都是通过技术创新和自动化的提升实现的。

　　还有飞行管理系统，飞行全程中的导航、通过地面导航台对飞机自身定位，航路规划、中间怎么飞行，都是通过飞管系统实现的。中国建立了自己的北斗卫星导航系统，以往高精度导航仅通过GPS实现，通过国际民航组织把北斗卫星导航加入到航空导航应用中，随着未来卫星导航系统的增加，以后飞机应用的导航精度、完整性等各方面会进一步提升，达到更高水平。

　　所需导航性能(RNP)技术的发展是高精度导航应用的一个重要里程碑，中国民航的飞机在2006年9月应用RNP技术成功的降落在林芝机场，这需要高精度的导航和控制这么高速度的飞机在复杂环境的山谷中穿行。

　　RNP技术的应用，使飞机在空中沿着类似虚拟的管道飞行，尽管没有地面上一样的道路约束，但飞机必须要控制在划定的区域内飞行，确保不能超出允许的范围。

　　综合监视系统，机上通过防撞系统(TCAS)，飞机飞行时能看到旁边别的飞机是怎么飞的，在哪个地方，向自己来还是往其它方向，当可能出现碰撞时它会提醒飞行员应该如何操作、如何回避。气象雷达探测，左边的气象雷达画面可以看到可能的强雷雨等红色区域(飞行时要回避的)，飞行员通过这些显示的画面可以回避危险区域选择更安全的路径飞行。

　　“风切变”是影响航空安全的另一个重要因素，在飞机进近阶段，如果遇到强向下气流而没有及时发现并采取措施，就有可能导致飞机触地，现在飞机上装了反应型风切变和预测型风切变的探测功能，可以让飞行员提前采取措施，从而确保飞行安全。

　　随着飞机信息化水平的提升，飞机与地面系统的交互能力进一步加强，提高了系统的自动化程度，但同时需要高安全的网络安保措施进行保障。

　　后面谈一下对未来趋势发展的理解和体会。

　　首先是从系统发展的角度，自动化、集成化是发展的基本趋势，未来会从飞机系统、地面系统自身的集成提升，向整个运输系统相互间的集成化和自动化发展。在各自系统的集成达到一定程度以后，未来的发展是各个系统之间的自动交互与集成，包括航空运输系统中相关的空管、机场、航空公司、维修、燃油分配、票务等。

　　现在的出行与以前相比已有了很大的提升，已经很方便了，要改签，打个电话就行。到了未来，如果有变动提出来，后面可以有相关的一体化的全部解决方案。用户体验、运行的效率、运行的安全性都会有更大的提升。我相信未来的发展趋势会更便利。

　　随着将来空地互联能力的提升，飞机的网络化和智能化也会进一步提高，人机交互的新技术应用和使用便利性也会不断提升。

　　另外，未来会更关注全生命周期的成本，使用成本会占据很高的比重，所以关注重点不仅仅是产品的销售价格，使用维护会占到67%到72%的周期成本，从实际使用出发来进行系统的设计，包括传感技术、空地互联、大系统集成融合、健康管理和预测等方面会有进一步的发展。

　　为满足航空高安全性要求而发展起来的技术，随着技术成熟度的提升和成本的降低，对于相关有高可靠性、质量要求领域的应用，具有推广价值。

　　具有高完整性的高性能计算对于关键功能的智能化和性能的提升将会发挥重要作用，要确保飞机的安全性要求，在余度架构、容错机制和环境感知能力方面还会进一步发展。

　　从系统研发和技术发展的角度，标准化体系的完善对行业发展会起到积极的推动作用，新技术在成熟以后沉淀为标准固化下来，这样能有利于提升整体行业的水平，加快知识共享。

　　另外，模块化的形成可以减少研发成本、提高成熟度便于研发成功后的共享，便于站在巨人的肩膀上发展创新，形成高效的知识分享体系，减少同质化技术的重复投入，使更多的工程研发人员投入到创造性劳动中。

　　另一方面是工具技术的发展和创新，改变和减少依赖人工做事的方式，投入更多的人力研发和创造工具，让工具去做事，使未来的产品达到更高的质量一致性，未来工具领域的发展是非常重要的方向，工具也由最初的主要生产产品，发展到大量的设计分析过程工具，未来还会有更多的工具在创新过程中应用。向由人负责创新和研发工具，由工具完成各种工作的局面。

　　还有一个方向是大数据、数字双胞胎技术，国际上目前GE公司在航空发动机领域的研究取得了很多成果，也就是说一个实际交付产品背后会有一个相应配套的数据模型，实际物理产品的行为和健康状况，相应的模型可以预测模拟出来，这需要大量的高精度模型和试验积累支撑，应用效益是非常大的。未来人工智能的发展具有非常广阔的前景，目前的许多任务未来都可以由人工智能来承担，在航空领域智能化的发展会优先从故障检测、维护、告警提示等领域应用发展起来，随着技术的发展，会从局部参与到全面参与。