白俊峰　彭靖敏　王云

摘要：飛行記錄儀主要指的是飛機上的一種安全設備，能夠在航空事故的調查方面發(fā)揮重要作用?；诖耍疚耐ㄟ^對異構航空網(wǎng)絡和無線飛行記錄儀系統(tǒng)進行調查，掌握目前航空網(wǎng)絡存在的問題，重點分析將異構航空網(wǎng)絡作為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)，以供參考。

關鍵詞：異構航空網(wǎng)絡;無線飛行記錄儀系統(tǒng);路由計算

引言：飛機事故的發(fā)生往往較為嚴重，在此類極端條件下，飛行記錄儀極有可能受到損毀。因此，在科學技術水平不斷提高的時代背景下，應利用先進的異構航空網(wǎng)絡構建無線飛行記錄儀系統(tǒng)，從而使該記錄儀能夠發(fā)揮最大的作用。

1 異構航空網(wǎng)絡及無線飛行記錄儀系統(tǒng)相關概述

1.1異構航空網(wǎng)絡

異構航空網(wǎng)絡是由網(wǎng)絡系統(tǒng)、計算機以及網(wǎng)絡設備組成的一種類型網(wǎng)絡，一般情況下，在不同的協(xié)議下其功能存在不同程度的差異。在了解異構航空網(wǎng)絡前，需要明確何為異構網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡主要應用于無線通信領域，是目前無線網(wǎng)絡的主要發(fā)展方向，從目前研究現(xiàn)狀來看，未來的無線網(wǎng)絡將是由無線城域網(wǎng)無線個域網(wǎng)等多種接入網(wǎng)共存的異構無線網(wǎng)絡。通過結合航空的具體要求以及實際網(wǎng)絡情況，形成了異構航空網(wǎng)絡，能夠滿足航空的各項使用特點，例如信息數(shù)據(jù)交互的實時性、連續(xù)性和準確性[1]。

1.2無線飛行記錄儀系統(tǒng)

無線飛行記錄儀系統(tǒng)的核心是飛機記錄儀，該設備也被稱為黑匣子，主要是對飛機上的信息進行記錄，一般情況下，飛行記錄儀包括飛行數(shù)據(jù)記錄儀以及駕駛艙音頻信息記錄儀。當該設備開始工作后，能夠對音頻信息進行捕捉并儲存，還能夠對飛機飛行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和保存。以此為核心的無線飛行記錄儀系統(tǒng)系統(tǒng)就是利用無線通信技術，主要是利用衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、控制包、地面基站、控制器構建一個封閉的構架，當飛機在飛行過程中，相關人員能夠實時對飛機的信息進行監(jiān)控和接收，避免了信息數(shù)據(jù)的丟失，強化了信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和有效性。

2 航空網(wǎng)絡存在的問題

從目前現(xiàn)狀來看，航空網(wǎng)絡存在的主要問題就是鏈路的性能受到了影響，而造成該影響的是飛機節(jié)點的移動性，而這會直接對網(wǎng)絡性能造成影響。具體而言，飛機在飛行過程中只有既定的方向，但沒有既定的飛行軌道，所以，在其飛行過程中，其節(jié)點之間的通信鏈路會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況，進而使得鏈路的使用時間也存在長短不一的現(xiàn)象。另外，當鏈路中斷時，兩個節(jié)點互相連接后能夠使其恢復，還也存在部分節(jié)點在鏈路中斷后連接到另一節(jié)點，從而形成新的鏈路，在這種鏈路發(fā)生變化的情況下，網(wǎng)絡拓撲會產(chǎn)生相應的變化。與此同時，無論是鏈路連接還是發(fā)生新節(jié)點都需要花費一定的時間，這意味著，在鏈路斷斷續(xù)續(xù)的過程中，節(jié)點存在不可用的時間段，在該時間段內無法對用戶信息數(shù)據(jù)進行傳輸，即便鏈路恢復或是產(chǎn)生新的鏈路，路由協(xié)議需要生成相應的方案，而這同樣需要花費一定的時間。由此看來，當鏈路受到多次影響并變化自身狀態(tài)時，用戶信息數(shù)據(jù)的傳輸時間較短[2]。

3 分析以異構航空網(wǎng)絡為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)

為強化航空網(wǎng)絡信息傳輸?shù)挠行院蛯嵭?，需要通過建立長期穩(wěn)定的鏈路將鏈路狀態(tài)變化的頻率進行有效降低，并對鏈路的重建時間進行有效縮短。為有效實現(xiàn)該目標，可以將異構航空網(wǎng)絡作為基礎，構建無線飛行記錄儀系統(tǒng)，具體如下：

3.1數(shù)據(jù)記錄及回傳架構設計

在以異構航空網(wǎng)絡為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)中，信息數(shù)據(jù)的記錄仍是依靠飛行記錄儀中的FDR和CVR，前者主要是利用傳感器對信息進行記錄，并通過數(shù)據(jù)總線輸送到FDR進行存儲，在科學技術水平不斷提高的背景下，F(xiàn)DR已發(fā)展至第三代，能夠持續(xù)記錄較長的時間和大量的參數(shù)，而且，F(xiàn)DR還能夠有效排查事故原因。后者主要是對飛機音頻進行記錄，通過多套對講系統(tǒng)，CVR不僅能夠對駕駛艙內的音頻信息進行記錄，還能夠對駕駛艙外的音頻信息進行記錄，另外，機組成員與地面站之間的通信也會被記錄下來。

該系統(tǒng)中回傳架構的設計中需要設計到軟件定義網(wǎng)絡，這是因為在對以異構航空網(wǎng)絡為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)進行構建時，主要目的就是對重建鏈路的時間以及路由計算的時間進行有效減少，所以，需要參照該網(wǎng)絡的思想。同時，為有效降低兩個方面花費的時間，可以使用控制平面對鏈路重建和路由計算進行控制，并對算法進行優(yōu)化，主要利用的是全局網(wǎng)絡拓撲，從而最大化的利用全局網(wǎng)絡信息實現(xiàn)系統(tǒng)構建目的。具體而言，軟件定義網(wǎng)絡主要是對數(shù)據(jù)平面和控制平面進行解耦，并將軟件作為集中控制器對網(wǎng)絡進行管理，通過該控制器能夠把握網(wǎng)絡設備的具體狀態(tài)。而且，在該控制器中具有接口，能夠與數(shù)據(jù)平面通信。在以該網(wǎng)絡為基礎進行數(shù)據(jù)回傳結構設計時，主要設計三個系統(tǒng)，分別是地面控制、航空網(wǎng)絡以及衛(wèi)星系統(tǒng)。第一，在對地面控制系統(tǒng)進行設計時，主要是使用集中控制器，將其與地面基站相連接，從而能夠開展拓撲管理和實現(xiàn)網(wǎng)絡的優(yōu)化。在拓撲管理方面，集中控制器內部具有拓撲監(jiān)聽器，通過該設備地面相關人員能夠通過地面基站對飛機信息進行實時監(jiān)控，若是拓撲發(fā)生變化，該控制器能夠自動采取相關措施。對于網(wǎng)絡方面的優(yōu)化，主要通過對監(jiān)控器中的信息制定優(yōu)化問題，再對其進行求解，從而得到路由表以及傳輸路徑。第二，在對航空網(wǎng)絡進行設計時，主要是對飛機轉發(fā)數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，先行對路由表中的下一跳進行判斷，若是在信息數(shù)據(jù)的傳輸范圍內，則將信息傳輸給下一跳，避免信息數(shù)據(jù)的丟失。第三，在對衛(wèi)星系統(tǒng)進行設計時，主要是通過發(fā)送控制包和黑匣子數(shù)據(jù)的方法進行傳輸，在此過程中主要利用到的就是衛(wèi)星方式。通過對該系統(tǒng)進行分層設計，細化各個層次的網(wǎng)絡功能，能夠獲得最優(yōu)的路徑分配方案。由于航空網(wǎng)絡層在轉發(fā)數(shù)據(jù)時是以路由表為基礎的，不需要計算路由，極大的減少了信息傳輸過程中花費的時間[3]。

3.2傳輸方式及飛機通信方式

在以異構航空網(wǎng)絡為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)中，其信息數(shù)據(jù)的傳輸方式主要是通過對黑匣子進行優(yōu)化，主要是在其內部添加bundle層，并增加分析程序，從而能夠對接收到的信息數(shù)據(jù)進行分析，掌握飛機的具體狀態(tài)。而通信方式則是結合衛(wèi)星方式，通過架構封閉的信息傳輸空間，改善通信的時延性，從而在面對危險時，相關人員能夠快速采取解決和救援措施。

3.3仿真分析

在該分析過程中，對時間間隔進行把握，從多個路線中選擇一條進行信息數(shù)據(jù)的傳輸，從而對網(wǎng)絡拓撲的變化進行準確模擬。若是將時間間隔分別設定在十五秒、三十秒和六十秒，并將HELLO包的發(fā)送間隔設定在十秒、五秒、兩秒和一秒，設置三十分鐘作為仿真分析的時間。該體系中的HELLO包發(fā)揮的主要作用就是提供虛擬的IP地址，是一個HSRP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元，在該情況下，能夠明顯發(fā)現(xiàn)相較于以往傳統(tǒng)的路由協(xié)議。而以異構航空網(wǎng)絡為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)能夠具有極好的性能和網(wǎng)絡可用性，能夠及時應對頻繁的拓撲變化，具有較短的節(jié)點報告休息間隔。

結論：綜上所述，以異構航空網(wǎng)絡為基礎的無線飛行記錄儀系統(tǒng)對飛機事故調查以及信息數(shù)據(jù)的有效傳輸具有極強的現(xiàn)實意義。因此，相關人員應深入研究異構航空網(wǎng)絡，通過架構回傳系統(tǒng)以及優(yōu)化路由算法等方式，為信息的完整性提供保障。

參考文獻：

[1]陳農(nóng)田，李俊輝，孫有朝，汪關祥.飛行數(shù)據(jù)在航空工效領域應用研究進展[J].人類工效學，2020，26（02）：81-86.

[2]劉飛陽，趙小冬，李亞暉.機載智能化網(wǎng)絡化微系統(tǒng)芯片架構研究[J].航空計算技術，2018，48（05）：145-149.

[3]張雪.基于3G通信網(wǎng)機載飛行記錄數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)設計[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017（16）：130-131.