時間：2023-03-22 17:33:07
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本文論述了我國民用飛機航空電子設備在試飛階段的安全性驗證技術。隨著ARJ21-700飛機試飛工作的不斷開展，在深入分析各航空電子設備特點的基礎上，緊密結合試飛階段的工作內容，形成航空電子設備試飛階段安全性驗證要求。通過針對各要求確定驗證方法，建立安全性驗證技術，為試飛階段的民用飛機航空電子設備安全性驗證提供理論依據和方法支撐。
【關鍵詞】航空電子設備 安全性驗證 人-機-環境
1 引言
隨著航空電子設備廣泛應用的同時，其逐漸取代了飛機上自動化程度較低的機械設備，在飛機上比重也越來越大；隨著發動機技術的不斷發展，飛機的續航能力得到了大幅度的提升，飛行的時間也在不斷增加，設備的運行環境也越來越復雜；航空電子設備數量和種類的增多，如保障飛行安全的新型航電設備交通咨詢與避撞系統、近地告警系統等不斷出現，也導致設備的失效模式越來越復雜，應力、電磁等影響因素引起的失效也越來越多。綜上所述，航空電子設備與飛機乃至人員之間的相互安全性影響也越來越大。
安全性驗證是飛機安全性工程中的一項重要內容，其目的是通過安全風險分析與驗證，識別、評價系統存在的危險，并根據危險的程度提出消除或控制危險的措施，避免重大安全事故的發生。目前在航空電子設備領域對安全性的應用主要停留在設計階段，而在試飛階段缺少相應的安全性驗證方法，裝備的安全性工作停留在較低的層次，因此，如何有效地驗證民用飛機航空電子設備安全性狀態成為急需解決的問題之一。
本論文通過對民機航空電子設備特點的研究，收集、分析航空電子設備安全性的相關規范等相關資料，確定航空電子設備的安全性驗證要求，研究安全性驗證技術（包括安全性驗證矩陣和建立安全性驗證方法），形成適用于試飛階段的民機航空電子設備的安全性驗證體系，為試飛階段的民用飛機航空電子設備安全性驗證提供理論依據和方法支撐。
2 問題解決方案
2.1 問題解決思路
本論文的解決思路如圖1所示。
2.2 民機試飛航空電子設備安全性驗證要求
為了更直觀、全面系統地給出航空電子設備與飛機和人員之間相互的安全影響，通過對航空電子設備與飛機、人員之間關系的研究，將“人-機-環境”系統理論應用到機載航空電子設備的安全性驗證中。
“人-機-環境”系統工程的研究可用圖2來形象的描述，它包括：人本身特性、機器特性、環境特性、人-機之間關系、人-環境之間關系、機器-環境之間關系、人-機器-環境之間關系共7項內容的研究。
本文中將航空電子設備作為“人-機-環境”系統中的“機器”、航空電子設備的載機作為系統中的“環境”，演變為基于“人-設備-載機”的安全性驗證體系，主要包括人-設備、設備-人、設備自身特性、設備-載機、載機-設備等5個方面。
隨著航空電子設備要完成的功能和組成也越來越復雜，由此帶來的安全性問題也越來越多，主要體現在航空電子設備對飛機正常飛行安全的影響，同時飛機工作狀態、所處的任務剖面環境也在持續影響著航空電子設備的正常工作。另外，航空電子設備自身具有的一些結構缺陷、功能問題也在無形中影響著其自身的安全工作。航空電子設備構成危險的主要來源有：產品或產品使用材料的固有危險；設計缺陷；制造缺陷，腐蝕性物質以及毒性物質等屬于使用材料的固有危險。一般而言，設計問題可能是上述諸因素中最重要的方面。設計人員不僅可能在設計產品時，引入了設計缺陷，形成產品自身的危險，還可能缺乏正確控制產品及其材料危險的能力。制造缺陷一般由不正確的生產工藝造成，常見例子有產品中的銳邊、棱角、尖端等。由使用或維修設備時的人為差錯造成的危險也是屢見不鮮的，也應給予足夠的重視。除了產品本身存在的危險以及人為差錯引起的危險外，會對系統安全產生直接影響的設備故障及有害環境也是造成危險不容忽視的因素。結合試飛特點，并對其他類似行業產品的安全性要求及特點進行研究，整理適用于民機機載航空電子設備安全性評估驗證的內容，建立基于“人-設備-載機”民機機載航空電子設備安全性評估要求。
2.3 安全性證技術
在民機型號合格審定過程中，用來表明與適用的適航條款的符合性的方法統稱為符合性驗證方法（Means of compliance，簡寫MOC）。現在國際上MOC趨向統一，主要有10種。在適航管理程序AP-21-03R3《型號合格審定程序》附錄I中對這10種方式進行了簡單的說明，具體見表1。
本論文形成的方法通過將電子設備具體的安全性驗證要求納入到安全性驗證矩陣中，確定了每一條安全性驗證要求的驗證時機，并對驗證驗證要求具體采取的驗證方式，制定了針對性的驗證方法。由驗證矩陣和方法組成的驗證方案包括了試驗時機、驗證方式、技術狀態、試驗要求、試驗程序、結果處理等6個方面，可為民機航空電子設備安全性驗證提供直接有效的技術支持和方法保證。下面以某一驗證要求為例，對形成的驗證矩陣及方法進行說明：
驗證要求：電子設備產生的輻射值不得超過規定的人體所能接受安全輻射值。
試驗時機：試飛后期（在電子設備的技術狀態固化以后）。
驗證方式：MOC7。
技術狀態：
（1）飛機狀態良好，設備狀態良好，可正常通電；
（2）三級計量單位定標吻合的寬頻譜磁場測試儀。
試驗要求：
（1）飛機盡量停放在離外部輻射源較遠的地方，或在輻射源關閉的時間段進行，以減少外部環境的干擾與影響；
（2）測試時，與設備無交聯關系的系統不開機；
（3）關閉現場所有具有電磁輻射特性的設備（如手機、對講機等通訊設備）；
（4）以飛機上各人員所處的空間為位置點，每個位置點設三個測量點（對應人員坐姿狀態下眼部、胸部、下腹部），以測量儀器在測試部位所有方向上測得最大數值為準。
試驗程序：
（1）利用檢測設備，對各位置點的磁場強度進行測量，以確定環境電磁的量值，記錄其測量結果；
（2）發動機啟動，設備及相關系統上電，進入正常飛行剖面時的正常工作狀態；
（3）依次進行各位置點的磁場強度測量，測量應進行3次，并記錄其測量結果。
結果處理：對3次測量結果進行算術平均，并與要求進行對比后給出驗證結果。
3 結論
上述方法是對相關設計規范、準則及適航規章中的條款等進行轉化，建立了基于“人-機-環境”的民機航空電子設備安全性驗證要求，充分考慮了航空電子設備與人員及飛機之間的安全性影響；針對安全性驗證手段缺乏等問題，通過研究試驗條件、要求及程序等因素，形成了基于適航MOC符合性驗證體系的民機航空電子設備安全性驗證技術，使得安全性驗證更具有操作性。該機載防撞系統的安全性驗證，通過符合性聲明、地面試驗、實驗室試驗和航空器檢查等方法進行了有效驗證，為民機航空電子設備安全性驗證提供了方法保證。后續可將本文形成的方法體系類推到民用飛機的其他設備（如發動機）以及飛機的安全性驗證中。
4 結束語
一直以來，對安全性驗證技術的研究往往陷入到失效概率的考核、尋找其他的定量指標中；在成熟的可靠性領域里，如MTBF等均可作為衡量可靠性水平的指標；然而對于安全性來說，如果存在隱患，則應不遺余力的去消除，而將安全性定量化并不能給操作者帶來參考。根據墨菲定律，事故總會發生，只是時機的不同而已。
飛行安全與人的因素、飛行管理、維修管理、航空裝備、氣象海況、地域環境等方面密切相關，因此安全性驗證應側重于發現危及人員和飛機的因素，制定相應的措施。在“人-機-環境”系統中，既要重視人的因素，又要注意人、機、環境諸多因素的關聯和綜合，以提高航空安全水平。本文通過研究試飛階段民機航空電子設備的安全性驗證技術，在此基礎上，也可為后期其他系統和整機安全性驗證技術的建立奠定理論基礎。
參考文獻
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關鍵詞 能見度；降水；積冰；風切變；天氣系統
中圖分類號 V32 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）106-0144-02
民航人重要的理念是：“民航有了安全不等于有了一切，但沒有了安全就沒有一切”，安全第一，預防為主，這是民航無數血的實踐的總結，從本質上說，航空安全與人民生命、財產、國家安全之間密不可分。然而，從19600-2001年間，我國的飛行事故及事故征候的出現的頻率是相當高的。就最近的國際飛行事故統計表明，一等事故80多起，由氣象原因造成的占事故總數的39%。可見，氣象原因對民航飛行的安全構成嚴重威脅，直接威脅著任命生命與財產安全，而降水對安全飛行的影響不可忽視，因此研究降水天氣對安全飛行很有必要。
1 基本概念
降水是指云霧中的水滴落到地面的現象。
2 降水的形成
2.1 云滴增長過程
降水是云的產物，但是有云不一定會形成降水。云滴尺度很小，在空氣阻力和上升氣流的作用下，降落速度極慢，很容易蒸發掉。只有當云滴增大到能克服空氣阻力和上升氣流的抬升，并在下降過程中不被蒸發掉，才能以雨、雪或其它形態落到地面。
一塊云能否降水，主要取決于云滴增長過程。而使云滴增長過程主要有兩種：一種是云滴凝結或凝華增長，另一種云滴間互相碰并增長。
3 我國降水的主要天氣系統
在我國直接影響降水的天氣系統很多 ，主要有鋒面氣旋，鋒面，高空低渦，空中切變線，熱帶氣旋，空中槽。
4 降水對民航航空器飛行安全的的影響
4.1 降水降低了能見度
降水使能見度減少的程度，與降水的種類、降水強度及飛行速度有關。
一般性降水會使能見度降低至不足3公里，若航空器在飛行中能見度急劇下降，當航空器在高速飛行的情況下遇到強降水，飛行中的能見度可能不足10米，嚴重影響航空器的飛行、降落與起飛。
4.2 降水可能造成飛機積冰
航空器在零度以下的高空飛行時，當進入過冷水滴的云團時，過冷水滴與機身的碰撞后形成積冰，且速度越大積冰越迅速，積冰強度于速度、過冷水滴溫度、大小成平方比。積冰改變了飛機氣動構型，使升阻大大降低，從而阻力增大，升力減小 ，航空器掉高度，威脅安全。
4.3降水影響航空器的起飛和著陸階段
當著陸機場備降水所覆蓋，在著陸階段，降水影響能見度、飛行姿態、落地參數，嚴重影響著陸安全，還可能造成劃水，偏出跑道，沖出跑道等情況。在起飛階段，同樣影響能見度，飛機氣動構型，增加阻力，可能導致抬前輪速度增加，偏離或沖出跑道等危險。
4.4 強降水區容易形成風切變
飛機在著陸階段，由于起落架放下，襟翼放到最大，阻力增大，加速性能和上升性能大打折扣，另外著陸時高度低、速度小，一旦遇到風切變，就無法從風切變中改出而墜毀！所以著陸機場有強降雨、大風的情況下，最好選擇等待或備降！
4.5 強降水能使航空器發動機熄火或喘震
對于螺旋槳和活塞式發動機的航空器，如在飛行中進入大雨區，如發動機內吸入過量雨水后，點火若不及時會造成發動機熄火，特別是飛機處于低速飛行階段，更要提高警惕。
4.6強降雨改變了航空器的氣動構型
航空器飛行過程中進入強降雨區時，降雨對飛機沖擊產生的很多負面效應，是危及飛行安全的重要因素。
1）雨滴的撞擊導致航空器的動能損失，增加了阻力，燃油經濟性降低；
2）降雨對空氣動力構型的破壞，機身表面摩擦力的變化使氣流改變了運動方向與速度，升力系數值降低，升力的減小加上增加阻力的增大，并氣動性變差。
4.7降水影響機場運行區的使用
降水影響機場運行區的使用是由跑道上的積水、結冰、積雪以及冰雪、冰水混合物引起的。
當機場運行區出現上述降水影響時，影響航班正常著陸時的摩擦力，從而出現滑水、偏離跑道，沖出跑道的危害飛行安全的情況。
5 遭遇降水時的建議和措施
5.1如何降低降水對飛行的能見度的影響
強降水能見度的影響最大，雨水不僅影響了大氣透明度，當雨水貼附在擋風玻璃上形成光線的折射，從而大大的降低了能見度。迅速脫離降水區和及時打開防雨刷，可以有效提高能見度，另外可以要求管制方面將著陸燈開到最高亮級，打開著陸燈！
5.2 過冷水滴造成飛機積冰的解決方法
當飛行過程中出現由于過冷水滴造成的積冰時，應迅速脫離所在積冰區的高度或水平邊界，及時打開防冰裝置（如膨脹除冰或加熱除冰）。并將所知道的結冰區告知管制單位，防止其他航空器誤入結冰區。
5.3正確使用機載氣象雷達
雷達熒光屏上有可供選用的10，25，50，100海里不同比例的氣象雷達顯示圖，通過調節不同的比例尺來觀察、掌握可能對飛行航線產生影響的天氣情況，對天氣情況進行預判，早做預案，避免進入危險天氣，危害飛行安全。
本文通過對降水危險天氣及綜合系統的分析，得出以下結論：
產生降水的天氣系統主要有鋒線、槽線、切變線和高空渦等；在強降水使得能見度急劇下降、可能存在風切變、顛簸等嚴重影響飛行、著陸、起飛的情況下，駕駛員應選擇繞過強降水區、延遲起飛、返航、備降等方法規避飛行安全風險，保證飛行安全第一
參考文獻
[1]陸瀛洲.高空高速飛行氣象條件.氣象出版社，1994.
[2][日]伊藤博.航空氣象，科學出版社，1981.
文章摘要：淘豆網網友近日為您收集整理了關于鳩江區第四屆中小學科技節活動方案的文檔,希望對您的工作和學習有所幫助.以下是文檔介紹:鳩江區第四屆中小學科技節活動方案一、指導思想:為在全區中小學中普及科學知識,營造學生熱愛科學、崇尚科學的氛圍,培養…… 淘豆網網友近日為您收集整理了關于鳩江區第四屆中小學科技節活動方案的文檔,希望對您的工作和學習有所幫助.以下是文檔介紹:鳩江區第四屆中小學科技節活動方案一、指導思想:為在全區中小學中普及科學知識,營造學生熱愛科學、崇尚科學的氛圍,培養學生積極探索、勇于創新的精神,提高學生動手實踐的能力,促進學生全面發展,同時為積極響應我區創建省科普示范城區的要求,結合我區中小學科技活動特色,經研究決定舉辦鳩江區第四屆中小學科技節活動.一、主辦單位:鳩江區教育局二、承辦單位:蕪湖市第三十二中學三、活動時間:暫定2007年11月22日前后（具體時間根據天氣情況確定）四、參加對象:區中小學生、區中小學科技輔導員五、活動方案（一）組織領導1、成立活動組委會組委會負責科技節活動總體方案的設計和活動的組織實施,協助新聞媒體對活動的宣傳報道等工作.2、組委會名單主任:趙敬東副主任:楊祥衡李廣慶許斌陶承軍成員:姚曉虎曹小謀汪文付楊正安邢修林吳云楊國強胡宗品（二）活動要求1、各校要高度重視此項活動的開展,加強宣傳力度,在全校營造良好的重科教氛圍,在人、財、物方面給予有力支持.2、報名截止日期為2007年11月15日,請各校將科技節報名表(見附件)通過電子政務報區電教館.（三）活動項目競賽項目1、發明創造類:作品內容不限,要求是學生個人運用有關的科學理論知識制作出的新穎獨特、具有實用意義的實物作品.2、創意設計類:指因原材料、工藝等限制未能做出實物的創新設計,但必須是根據科學原理可以完成的（金點子）.3、科學小論文:指中小學生源于科技活動撰寫的科學成果論文.如:實驗報告、考察報告、觀察（觀測）報告、調查報告、研究報告等.4、科技展板評比及展示.5、現場電腦科幻畫.6、熱氣球升空.7、手擲紙質模型滑翔機.（直線距離）展示項目1、機器人展演.2、葉脈畫制作演示.3、鳳鳴科普站“校園科技接力”活動展示.（四）評審標準1、發明創造、創意設計、科學論文類評審標準“三自”原則和“三性”原則自己選題:選題必須是作者本人發現、提出、選擇的.自己設計和研究:設計中的創造性貢獻,必須是作者本人構思、完成的.主要論點的論據必須是作者通過觀察、考察、實驗等研究手段親自獲得的.自己制作和撰寫:作者本人必須參與作品的制作.論文必須是作者本人撰寫的.科學性:包括選題與成果的科學技術意義、技術方案的合理性和研究方法的正確性、科學理論的可靠性.先進性:包括新穎程度、先進程度、技術水平與難易程度.新穎程度指該項發明或創新技術在申報日以前沒有同樣的成果公開發表過,沒有公開使用過,該項研究課題及論文的選題有創意；先進程度指該項發明或創新技術同以前已有的技術相比,有顯著的進步；指課題研究及論文的研究結論所具有的科學價值和學術水平.實用性:指該項發明或創新技術可預見的社會效益、經濟效益或效果；指課題研究及論文的影響范圍、應用意義與推廣前景.小學生的項目在依據“三自”和“三性”原則的同時,根據目前小學生進行科學探究活動的特點和水平,融入“做中學”科學教育理念,重點考查項目的探究過程,考查在探究過程中小學生初步探究能力和基本科學知識、科學方法的掌握.發明創造、創意設計類作品須填寫附2“發明創造和創意設計作品說明”表.2、科技展板評比及展示要求:各校按統一規格制作2塊科技教育宣傳展板,按高170厘米,寬90厘米制作.一塊展板介紹本校開展科技活動的情況以及學生的科技小論文等；另一塊展板圍繞本屆科技節主題（節能綠色健康）專門介紹科普常識或最新科技動態,最好以專題形式出現.展板總體要求美觀、圖文并茂,有科技特色,不得到廣告公司統一噴繪.3、現場電腦科幻畫比賽形式:現場運用各類繪畫軟件或圖形、圖像處理軟件（金山畫王除外）制作完成的繪畫作品；包括主題性單幅畫或表達同一主題的組畫、連環畫.單純的數字攝影畫面不屬于此項作品范圍.評分標準:（百分制）①主題正確、鮮明、突出.（30分）②構思健康、新穎、有創意.（20分）③繪畫方面:用筆細膩、色彩調配等（50分）參賽人數:各代表隊參賽人數限定2人以內.比賽分為小學組和中學組兩個組別.備注:各校在報名時需標注清楚使用何畫圖軟件,以便賽方提供相應軟件.4、熱氣球升空注意事項:這項比賽有一定的危險性,要教育學生注意安全.升空要求:參賽者將事先制作好的熱氣球帶入比賽現場,并且貼上編號（在賽前的科技輔導員會議上進行抽簽決定）,熱氣球在升空時,下方必須有不少于1m的鐵絲相連,在鐵絲的下方與繩子相連,熱氣球升空高度要求達到20米.評分規則:本次比賽以熱氣球升空的負載多少決定名次（負載為50克的鉤碼,由大賽組委會發放）,若負載相同,以升空時間決定成績,用時少的獲勝.所有選手必須按抽簽順序依次進入比賽場地進行比賽,比賽只進行一輪,要求在15分鐘內完成準備、點火升空（達到20米高度）、安全回收和滅火四個程序.遇到下列情況時比賽成績無效:熱氣球升空不足20m.熱氣球沒有成功回收的；熱氣球被燒毀的.總用時超過20分鐘.參賽人數:各代表隊限定3組,每組3名學生.比賽分為小學組和中學組兩個組別.評獎辦法（特設）所有擁有有效成績的小組均有獎,一、二、三等獎分別按20%、30%、50%設置.注:“區e之夢科技營”將組織參賽學校科技輔導員對“熱氣球升空”進行培訓,培訓時間另行通知.5、手擲紙質模型滑翔機制作要求:由組織單位提供1張70克的a4紙、在10分鐘內現場完成一架飛機折疊.（不得將成品飛機帶入場地,機身長度不得低于20厘米,翼面寬度不得少于2厘米）評分規則:在寬8米的道上手擲飛行.以起點至首次落地點的距離為成績,如落點出8米道寬,成績為0.按飛行距離長短排列成績.（制作不評分）參賽人數:各代表隊參賽人數限定6人以內.比賽分為小學組和中學組兩個組別.附1:鳩江區第四屆中小學科技節報名表學校:_____________日期:_____________序號姓名性別參賽項目輔導教師備注附2:發明創造和創意設計作品說明項目名稱項目簡介設計該項目的目的和基本思路該項目的科學性、先進性和實用性該項目中申報者的主要貢獻（發明點或創新部分）所在學校意見附3:科技節開幕式當天活動具體安排表時間內容地點負責人備注9:00開幕式領導講話操場主持人32中舞蹈表演操場李嘉9:30熱氣球升空操場楊國強9:30手擲紙質模型滑翔機.籃球場胡宗品8:30電腦現場科幻畫網絡教室吳云9:30科技創新優秀作品展示科技室邢承喜9:30科技展板展示操場看臺邢修林10:00—11:00機器人展演多媒體室曹小謀10:00—11:00葉脈畫制作演示階梯教師汪文付10:00—11:00鳳鳴科普站“校園科技接力”活動展示科技室羅小飛
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關鍵詞：抬頭顯示系統；工作原理；設計原則；發展趨勢
引言
駕駛員的駕駛行為按順序可以分為感知信息、駕駛判斷和執行操作這三個階段。其中信息感知階段是駕駛基礎，感知階段的信息主要是依靠觸覺、視覺、聽覺、嗅覺等感官器官獲得，其中駕駛員獲取的80%的有價值信息都是依靠視覺獲取的[1]，相關視覺的汽車安全技術乃是汽車安全研究的重中之重。
隨著單片機技術和投影技術的發展，車載抬頭顯示系統（Head-Up Display，簡稱HUD）得到了迅速的發展。HUD是一種視覺輔助安全系統，該技術是在駕駛員視覺合理范圍內以投射等技術實現汽車速度、實時油耗等信息的顯示[2]，從而避免分散對前方道路的注意力，而且不必在觀察遠方的道路和近處的儀表之間調節眼睛，可避免眼睛的疲勞，從而提高駕駛安全性。如圖1所示。
李小靜.TIF；%60%60TS（JZHT7.H圖1抬頭顯示系統TS）KH*2
1.車載HUD的原理
HUD系統又叫平視顯示系統，利用光學反射的原理，將重要的飛行相關資訊投射在位于座艙前端、高度大致與飛行員的眼睛成水平的一片玻璃上面，投射的文字和影像調整在焦距無限遠的距離上面，飛行員能夠透過HUD輕易的將外界的景象與HUD顯示的資料融合在一起[3]。1988年通用公司首次將HUD應用在Oldsmobile車上。目前車載HUD顯示系統主要有以下三類：HUD直視系統，HUD反射板系統，HUD風窗玻璃映像系統。
HUD直視系統一般把顯示器安裝在儀表板上，使用的平板顯示器由于其透射率較低，因此前視野范圍不大，不能遠距離投影顯示。HUD反射板系統，它的投影裝置安裝在儀表板下面，其投影光經儀表板上面的半透明反射板反射到駕駛員眼睛里，由于反射板的透射率在60%-80%，因此其前方視野也不大[1]。
當前大多數汽車配置的均為HUD風窗玻璃映射系統。此系統在前擋風玻璃上鍍膜或者貼膜來得到所需要的顯示屏，顯示光經位于駕駛席前方的半透明反射板（組合器）反射后，映入駕駛員的眼睛。駕駛員通過組合器，對前方的景色和顯示圖像以相重疊的形式能同時視認兩方的信息。顯示像通過透鏡系統能在無限遠點處成像，所以能夠縮短視線的移動和焦點調節所需要的時間[4]。其結構原理如圖2所示。
李小靜2.TIF；%70%70TS（JZHT7.H圖2HUD風窗玻璃映像系統原理TS）KH*2
2.車載HUD的設計原則
由于人們對HUD的易讀性、舒適性的要求以及汽車駕駛室的特殊使用環境，對HUD的設計需要遵循以下原則：
（1）簡潔、直觀、易讀[1]。作為人（駕駛員）機（車輛）交互的界面，HUD的顯示界面應該簡潔、直觀、易讀，以便于駕駛員能在很短的時間內獲得需要的信息，從而縮短反應時間。
（2）多用符號表示信息。實驗表明HUD易造成信息量超負荷，尤其是使用文本顯示形式，易造成視覺捕捉的效果。經比較發現，符號比字母數字更易理解[1]。
（3）亮度、顏色可調。隨著外界光照強度和前方外界參照物的不同，顯示亮度及顏色應具有連續可調功能，以適應駕駛環境亮度及顯示信息與外界參照物的顏色對比度的變化，以便于駕駛員更容易讀取信息。
（4）舒適性。HUD顯示界面給駕駛員提供各種車況和駕駛信息，是獲取駕駛信息的主要途徑，因此HUD顯示系統需要良好的操作性，顯示界面要具有一定的查看舒適性[1]。
（5）可靠性與穩定性。雖然駕駛室環境要比發動機艙和底盤等環境好，但是依然要求HUD的投影顯示單元要在振動、潮濕、高低溫、加減速、沖擊、沙塵、太陽輻射等汽車制造業要求的惡劣條件下還能可靠穩定的工作。
3.車載HUD的研究現狀
20世紀80年代國內開始重視座艙抬頭顯示器標準化工作，有關單位制定了部分國軍標，為座艙顯示設計提供了必要依據[6]。但是，對車載HUD的研究才剛剛起步。而且目前在汽車上已經應用的HUD信息指示符顯示的內容、字符格式大小、顏色及分布位置各式各樣沒有一個統一的標準，光學投影映像系統特別是顯示屏的材料、尺寸、布置及實現方法上更是多種多樣，現有的HUD在響應速度、光照強度、對比度等方面有所欠缺。
目前通用公司研發的使用鐳射科技的全擋式（整片擋風玻璃）抬頭顯示系統可以在雨天、雪地、甚至視線相當惡劣的大霧情況下，還能在前擋玻璃上顯示出路面的路徑。東芝公司開發出的可視性較高的平視顯示器基礎技術讓一只眼睛看到顯示的虛像。這種方式的優點：一是由于只有單眼能夠看到顯示影像，因此即使看到背景，顯示也不會重影；另一個優點是，如果虛像位置在眼鏡焦點深度范圍內，風景和顯示影像都不會模糊，可同時看到風景和顯示影像。
4.車載HUD的發展趨勢
知名研究機構Strategy Analytics在其《汽車電子報告》中指出，到2018年，“高增長的應用領域（單位平均年增長率超過50%）包括：純電動汽車、HUD、疲勞檢測、LED前光照明、車道偏離警示及盲點監測”。
隨著人們汽車安全意識的不斷增強，科學技術的不斷發展，HUD顯示系統會不斷普及到中低檔汽車中，讓普通人也能享受科技帶來的安全享受。目前已經成型的產品有HUD夜間防撞輔助駕駛系統、全息顯影HUD技術、視網膜顯影HUD技術等。HUD顯示系統在現有技術基礎之上還能實現該系統的多元化、智能化。目前像沃爾沃公司已經推出了車輛偏移自動校正系統、自動剎車系統等先進技術，將來HUD顯示系統將和相關系統互聯互通共享數據，提供給駕駛人員給位安全可靠的駕駛數據處理顯示系統。（作者單位：重慶交通大學機電與車輛工程學院）
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【Abstract】 With the development of society， and the continuous improvement of people's living standards， more and more people advocate energy-saving emission reduction and green pollution-free concept， but the airport noise is the most important problem in China's civil aviation airport. Therefore， in order to avoid the airport noise restricting the further development of civil aviation traffic flow， based on the optimization of civil aviation flight program， this paper analyzes the characteristics and functions of civil aviation noise reduction flight program design， and studies the methods to reduce the airport noise hazard.
【P鍵詞】民航；飛行程序；機場；噪聲
【Keywords】civil aviation； flight procedure； airport ；noise
【中圖分類號】F562.9 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0113-02
1 引言
隨著我國航空事業的快速發展，航空運輸網絡呈現日益繁榮的狀況，很多重要城市的機場已成為帶動經濟發展的主要力量。然而由于機場交通流量日益增長，機場航空器起降架次不斷增加，機場噪聲對周邊居民生活的煩擾越發嚴重。因此民航飛行程序優化作為降低航空器噪聲影響的一種重要手段，值得深入研究并大力推廣應用。
2 機場噪聲影響
隨著社會發展的需要，我國機場交通流量越來越多，各種機型的發動機推力也不斷提升，噪聲日益增加，因此使得機場噪聲成為我國民航機場和周邊社區的矛盾焦點。機場噪聲會分散人們的注意力，影響人們的休息和工作效率，并且強烈的噪聲會導致事故的發生，機場噪聲對人們的危害主要體現在以下五個方面：
①機場噪聲對于人的聽力產生損傷。如果人們處在高噪聲的環境中，那么就會使人的聽力受到毀傷，常常感覺到不舒服，并且伴隨著頭疼、惡心、雙耳疼痛等癥狀。只有在人們休息兩個小時以上，才能慢慢地恢復，這屬于耳朵暫時性損傷。雖然這不會損壞人們的聽覺器官，但是如果人們長期處在高噪聲的環境中，會使得人們的聽覺能力逐步下降，稱為噪聲性耳聾。
②機場噪聲不利于人們的健康。這主要是指在機場噪聲環境下，常常會使得人們出現失眠、頭痛、耳鳴、煩躁等各種癥狀，這對于人們的健康來講非常不利，部分人群呈現心跳加快，血壓升高等各種病狀，同時也會使得人們的視覺器官或能力受到損傷，出現眼花的現象。同時由于噪聲影響，使個人產生食欲不振，或者是消化不良的情況，更為嚴重的是長時間高噪音會影響胎兒的健康孕育，影響其聽覺器官的發育。
③機場噪聲對于周邊居民生活及其工作產生較大的影響。這主要是指由于機場噪聲的存在，使得周邊居民的睡眠質量無法得到有效保障，同時如果人們在交談的過程中，機場噪聲的存在會影響雙方的通信交談。對于在機場周圍工作的人員，由于機場噪聲的存在往往不能夠集中自身的注意力，常常因為機場噪聲，分散自己的注意力，工作效率明顯下降。
④機場對于動物的影響。周圍的動物對于機場的噪聲抵抗能力較小，巨大的機場噪聲常常會使得很多動物產生驚恐的狀態，出現互相撕咬的現象，尤其是對禽類的生長成長造成影響。
3 降低機場噪聲影響的飛行程序優化措施
目前國內外對行程序優化進行了大量的研究，飛行程序主要是指在飛機運行設定的空中高速公路，對于整個航班運行安全來講至關重要，而飛行程序的優化有利于提高航空器運行的效率。但是，現階段我國機場噪聲影響越來越嚴重，因此，很多專家學者提出優化民航飛行程序，從而來降低整個機場噪聲的影響。我國對于減少噪聲飛行程序有一定的研究基礎，但是仍然沒有形成完整的體系。因此，我們必須要面向降低機場噪聲影響對優化飛行程序的問題進行深入研究，這對于機場未來的可持續發展具有重要的意義。建議可以從以下方面開展減噪飛行程序優化工作。
①采用進離場減噪聲程序。進近著陸程序是指飛行程序中從巡航高度下降到機場標高的過程。目前標準進近飛行程序相對航路飛行而言飛行操作復雜，平飛和上升下降的狀態切換多，尤其是在最后進近飛行階段，因為航空器飛行高度低，所以沿跑道延長線方向形成長條狀的大面積噪聲影響區域。因此可以通過設計連續下降進近（CDFA）飛行程序，提高中間進近航段飛行高度，減少低高度平飛的方法以減少噪聲影響區域范圍。
②分析發動機減推力起飛的影響。使用發動機減推力進行起飛，有利于減少發動機的負荷，降低發動機的維護和保養成本，這樣不僅僅能夠增加發動機的使用壽命，提高發動機運行的可靠性，同時可以減少飛機運行過程中的污染物和氣體排放。而且在噪聲影響方面，通過設計減推力起飛程序，可以縮小對地面的噪聲極大值，但是在起飛的過程中，由于推力減少導致爬升速度降低，增加了低高度飛行的區域，又增加了噪聲影響區域面積。因此如何取舍噪聲極大值和噪聲影響區域范圍，是在設計減噪飛行程序時必須權衡的問題，只有詳細分析論證當地的居民區分布、交通流走向、地形及氣象條件等，才可以因地制宜地優化飛行程序，減少當地的噪聲危害。
③優化民航飛行航線走向。為了減少機場的噪聲影響，必須要基于交通流量流向需求，強化對于離場飛行程序走向的規劃，從而使得降低機場噪聲帶來的影響。因為飛機在起飛轉彎過程中，飛行程序的設計標準非常嚴格，我們必須要以安全標準作為前提，然后規劃減少噪聲的主要航線方向，靈活選擇直線起飛和轉彎爬升的時機，實現為避免主要噪聲敏感區的航空器機動飛行。
④科學合理地利用跑道。這主要是指可以通過減少特定跑道的使用，從而提高整個減噪的效果。通常應當盡量把飛機起飛或著陸過程安排在遠離居民住宅區的跑道上，即在設計飛行程序中應當將噪聲危害較小的跑道作為主用跑道，在起飛轉彎和復飛航道設計上以此跑道為主，其他方向上的飛行程序配合使用此跑道的飛行程序，目的是盡量的降低對噪聲敏感點的影響，確保減少對主要居民區的噪聲污染。
⑤設計專用的夜間起飛減噪程序。由于在夜間飛行對周邊居民休息帶來較大的影響，因此必須對夜間航班危害進行有效的限制。通常夜間飛行流量遠小于晝間，可以設計對于空中交通管制較為復雜，但是遠離噪聲限制區、航程較遠的飛行程序，即使在飛行經濟性上存在不足，但是如果可以減少噪聲危害，能夠有效提高夜間的航班時刻資源，仍然將會提升機場整體的經濟效益。
4 結語
綜上所述，通過詳細分析論證機場周邊噪聲敏感區域分布，設計減噪飛行程序，制定控制機場噪聲的優化飛行方案，可以減少機場噪聲污染，同時輔助有效的飛行流量管理措施，可以有效地控制機場噪聲，優化機場周邊環境。
【參考文獻】
【1】Report on Standard Method of Computing Noise Contours around Civil Airports[J]. ECAC. CEAC Doc 29 3rd Edition，Volume 2： Technical Guide，2005.
論文摘 要：在航空迅速發展之際，空中交通管理領域中的空管安全問題被逐漸重視。本文從管制員工作的角度，對空管信息處理中存在的人的因素進行了分析、總結。并對常見的由于空管信息處理引起的空管不安全事件進行分析，對空管信息處理提出了一些改進建議。
一、空管信息處理系統簡介
隨著我國的經濟快速發展，空中交通流量與日俱增，如何提高空管安全、高效運行已經成為研究熱點。管制員在對航空器進行管制指揮的本質是對空管信息處理的一個過程。因此，對空管信息處理的深入研究有助于保障空管安全。
空管信息處理系統可分為信源、存儲、處理、傳輸和顯示五個子系統。對信源的操作主要是空管信息的采集，在操作時要完整、準確、及時。管制信息的處理在目前的半自動或人工條件下，存在格式不規范、存儲效率低等缺陷，這會導致進程單填寫有誤等差錯的產生。從信源得到的信息并不一定符合特定的空管需要，如在不同空管單位之間的通報、協調，其中涉及航空器的呼號、位置、高度和預計移交時間等，這就需要對現有信息進行加工處理。在目前，空管信息處理的標準化程度不足和自動化水平不高，信息加工也就成為一項有難度的空管工作。現今各大地區空管局使用設備不同，使得有些空管信息必須使用人工的方式進行加工和傳遞。空管信息顯示是管制員能否正確“感知”信息的關鍵，常見的顯示有文字記錄、電子動態顯示和雷達識別標志等。在以人工為主的系統中，信息格式的不規范、不統一以及大腦抽象記憶比例過重，會造成信息的丟失，這也是今年來空管事故癥候發生的重要原因之一。
二、空管信息處理與空管安全
（一）信息處理中的主要差錯和原因
我國的民用航空在上世紀80年代開始，逐漸采用和參照國際民航組織標準，放棄蘇聯的民航運行、發展模式。在法規體系、設備標準、運行規章等方面，我國尚未建立系統性的標準體系。這就造成了各單位執行的標準不統一，運行的方式不統一，使用的設備不統一。航班量增長迅速，隨之而來的與空管密切相關的航班信息量也在不斷增加。在一個每天對幾百架次航班提供空中交通服務的運行單位，沒天匯總相關的空管信息多達數十萬條。對于我國目前的空管現狀，尤其是無法完全采用電子化處理的情況下，管制員處理空管信息出現差錯的現象呈易發、增多趨勢。
（二）空管信息處理與空管安全的關系
很多因素會影響人們的行為，比如反應時間。這些因素包括視覺、聽覺等人本身固有的特性，還包括經驗、技能、疲勞程度等人后來發展出來的特性。在日常的空管指揮工作中，飛行量的增長使管制員單位時間內指揮的航空器數量增加，留給管制員處理信息的時間不斷縮減。
在空管工作中人的因素至關重要，這包括：管制員承受工作負荷能力、聽說能力、對信息的處理能力等。首先，工作負荷的強度直接影響管制員的工作狀態，管制員工作負荷的強度既與空管任務的性質、內容、飛機數量、陸空通話量等相關，又與管制員的工作經驗、知識儲備、認知水平等有關。在正常的工作負荷范圍內，管制員處于適宜的工作狀態，思維清晰、反映敏捷且情緒穩定，管制員能較好的認知當前情況和預測未來狀況，空管的工作效率與準確性較高。其次，空管在目前主要是管制員與飛行員通過無線電通話來交流信息、進行管制與被管制。為了避免在此過程產生人為差錯，國際民航組織（icao）和我國民航主管部門規定了標準的陸空通話用語。最后，管制員對信息的處理能力表現在認知、記憶、決策、執行等方面，是對信息加工處理的全過程。由于人的注意力具有選擇性、集中性、有限性的特點，管制員有時會對一部分重要信息產生遺漏或疏忽。在空中交通流量增大，管制員工作負荷也隨之加大，管制員的記憶力也會降低，進而影響決策。上述環節中的問題與管制員特定情況下較低的情景意識水平有關，這也本文著力提出改進的方面。
三、空管信息處理改進研究
對于空管中人的因素，我們在分析2008年以前發生的空管責任事故癥候時，得到一項結論，空管信息的處理失誤大多是在專職人員負責且信源可靠時發生的。管制員在得到飛行動態后沒有及時、準確更新空管信息，并且缺少信息處理自檢、互檢措施。對于這一問題，空管單位應將空管信息的采集、存儲在同一管制崗位完成，比如設置專門的協調通報席位，對信息的采集、存儲操作建立合理、安全、有效的工作程序。除此之外，管制員在工作還要做到對空管信息進行再分配，在必要的時候對空管信息作出推測、計算、修訂等。由于新空管信息的產生與外界關聯，所以管制員要把空管信息與外界實時關聯、更新，這樣才能確保空管運行指揮的安全。
將空管運行中人的信息加工出現錯誤進行的探討和分析，了解錯誤來源和提出應對措施，對減少人的因素導致錯誤，為保證空管運行安全具有十分重要的意義。除此之外，空管設備與法規條例也對空管運行安全有不可忽視的作用。
參考文獻：
信息通信技術的發展和移動互聯網的快速普及，使得包括筆記本電腦、智能手機和平板電腦等終端使用呈現爆炸式的增長。根據工信部電信研究院的《移動終端白皮書2012》，2011年全國移動智能終端出貨量超過1.1億部，超過了2011年之前中國移動智能終端出貨量的總和。而目前包括智能手機和平板電腦等在內的移動互聯網終端的全球年出貨量已經遠超過傳統的PC出貨量[1]。根據全球權威的技術研究和咨詢公司Gartner最新預測，2014年全球IT終端設備（個人電腦、平板電腦和智能手機）出貨量預計將超過25億臺，與2013年相比，增長7.6%[2]。移動互聯網的應用已經滲透到社會生活的各個領域，人們無時不刻地需要保持網絡連接，這與乘坐飛機旅行中不能使用各種移動終端之間產生了極大的矛盾，對此國內外學術界和工業界都給予了高度的關注，文獻[3]提出了一種面向衛星網絡的主動重傳擴頻時隙ALOHA多址接入控制方法。目前已有多家航空公司嘗試在飛機上安裝機載衛星寬帶通信系統，并開始試點基于機載衛星通信系統向乘客提供無線接入的測試和試運營的工作，國內民航公司也已經開始計劃利用衛星通信技術，為客艙提供寬帶通信服務，解決飛行中的信息孤島問題[4]。傳統上而言，在飛機飛行的全程中都不允許使用各類電子設備、特別是包括帶有無線和射頻等功能模塊的手機、平板電腦和筆記本電腦等。飛機起降期間是飛行中事故最易發的時間段，此時如果手機或電腦嘗試登錄或連接地面無線網絡，會發射較強的無線信號，可能超出了航空環境的輻射信號安全允許范圍，繼而對飛機上的通信、導航和飛行控制等電子設備造成影響和干擾。即使在機艙內建立一個小型無線網絡，降低地面無線網絡的影響，但現行的法律法規仍然嚴格限定在飛機起飛和降落時不允許使用各類電子設備，只有在平飛階段旅客才可使用機載無線網絡，盡可能地減小對飛行安全的影響。另一方面，已經提出的機載無線網絡解決方案僅支持筆記本電腦和平板電腦等配置了無線局域網（WLAN）的終端設備，依然不能使用手機等傳統的移動通信終端。對于經常搭乘飛機出行的商務乘客而言，他們對于機票價格的敏感性比較低，但是對于航班途中能夠提供的服務敏感性比較高。特別對于搭載國際和長途航班的商務乘客而言，在數小時乃至十幾個小時航程的航班上無法與外界溝通，可能造成非常大的直接和間接經濟損失。如果能夠在飛行中提供通信和網絡服務，即使增加一定的成本，但與長時間失去外界聯系造成的損失相比仍是可以接受的。顯然，對于商務乘客而言會傾向于優先選擇可以提供地空互聯的航班。而對于航空公司而言，提供額外的通信和網絡服務也會給其帶來附加的收入或通過降低航班票價的折扣比例獲得收入增加，而飛機制造商和維護廠商也能從設備采購、安裝和維護等環節中獲得收益。不難看出，提供機載通信和網絡服務對于整個產業鏈都具有顯著的正面影響，在飛機上安裝地空互聯和機載無線接入系統將是未來航空產業發展的一個主要趨勢，結合拓撲控制技術和功率控制技術，采用定向天線代替全向天線的通訊機制有效地緩解了無線骨干網絡的信號干擾問題。[5]目前已經提出的機載無線網絡的主要實現方式是首先由飛機通過衛星轉接后與地面主站實現通信，飛機機艙內建立無線局域網（WLAN），并使機上乘客通過WLAN接入機艙局域網。這種方案的主要缺點是WLAN使用的多為2.4GHz~5GHz的電磁波段，頻譜資源非常有限，對于乘客密集的飛機機艙應用場景而言，較多用戶同時使用網絡的帶寬很難保證；同時該頻段還有包括藍牙等其他短距無線網絡的干擾。考慮到飛機上空間非常有限，大量各類通信、控制和傳感等電子裝置及其線纜密集地集中在較小的布線空間內，而增加WLAN接入點及網絡布線無疑會遇到許多困難，更重要的是WLAN的無線信號也可能對一些電磁干擾敏感的電子設備造成影響，機艙的電子環境發生變化使得飛機制造商和航空公司不得不投入巨資重新考慮機上的電磁兼容問題。可見光通信（VLC）技術是利用發光二極管（LED）等發出的肉眼覺察不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的，即將需要傳輸的數據調制在LED發出的光并進行傳輸，利用光電轉換器件接收光載波信號并解調以獲取信息。可見光通信系統的網絡覆蓋范圍就是燈光所能達到的范圍，不需要電線或其他的連接。與WLAN技術相比，可見光通信系統利用照明設備代替WLAN中的基站或熱點，采用MIMO-OFDM技術其傳輸容量可達數Gbit/s。[6]可見光通信同時實現了照明和通信，將其引入機載無線通信網絡時可以直接利用原有的機艙中的閱讀燈，無需增加復雜的網絡布線和熱點等設施，從而實現低成本的機艙內無線網絡，不僅對飛行安全而且實現了綠色環保。本文針對基于VLC的機艙無線網絡的信道和布局進行了研究，論文第二節給出了VLC系統原理及關鍵技術，第三節是機艙內VLC系統的布局模型研究和性能分析。
2VLC系統原理和關鍵技術
人們使用的照明光源已經歷經了白熾燈、節能燈和LED三代，其中白光LED因其能耗低、壽命長、尺寸小、亮度高等特點迅速占領了市場，得到人們的廣泛認可，成為理想的照明光源。正是因為LED照明燈將在未來普及，人們想到在LED燈泡照明的同時，將信息加載到燈光上，而通信所使用的較高調制頻率人眼無法察覺，從而在照明的同時實現網絡通信。可見光作為信息傳輸介質與傳統的射頻及無線通信方式相比，有著諸多優勢，其中最主要的就是可見光通信不需要復雜的電磁波頻譜分配，可以作為現有射頻無線通信的補充，極大地擴展通信所使用的電磁波頻譜范圍。傳統的射頻和無線通信技術最大的一個缺點是需要對所使用的電磁波頻譜進行仔細劃分和規劃，特別是使用較多的射頻和微波頻段，可以使用頻譜資源非常有限。同時，射頻和無線通信的空中接口是開放的，存在難以完全解決的安全問題。而可見光通信使用的頻率約在400~800THz（波長約為375~780nm），其信道的使用是完全免費的，不需要購買或授權使用許可。在信息安全方面，可見光通信也有其獨特的優勢，可見光傳輸是視距（LOS）模式，只要信道被遮擋信號就會中斷，減小了信息被竊取的機會。同時，可見光通信還具有高度的安全性，不會涉及如射頻和無線信號可能存在的對人體健康產生的影響或傷害。基于LED的可見光通信最早由日本的中川研究室于20世紀初提出，國內在2006前后開始跟蹤相關的研究進展，并對可見光通信的系統結構和關鍵技術進行了初步研究[7]-[9]；文獻[10]提出了一種基于光碼分多址（OCDMA）的可見光通信的無線局域網系統設計方案；文獻[11]和[12]提出了一種基于USB接口的室內可見光無線接入電路；文獻[13]和[14]分別就如何削弱VLC系統中多徑串擾和背景光噪聲的影響，以及室內光照度的分布等進行了研究。可見光通信作為一種新型的無線通信方式，在一些特殊情形下有著突出的優勢，例如一些對于電磁干涉敏感的環境如醫院和航空器等，一個典型的可見光通信系統的組成框圖如圖1所示。如圖可知，一個典型的VLC系統主要包括光源與驅動、光檢測與放大、調制與解調、信號處理等部分組成。可見光通信系統利用LED光源發出的光信號傳遞信息，現階段的白光LED相比于白熾燈具有極好的響應性能（白熾燈響應時間為毫秒級，LED響應時間為納秒級），且LED電光轉化效率高（接近100%），非常適合高頻電信號的調制。使用RGB-LED可以滿足比傳統白光LED更加多元的需求，當需要用到某一波段的燈光時，RGB的混色可以隨心所欲[15]。可見光通信系統中最基本的調制方式是幅移鍵控（ASK），隨著對系統容量需求的不斷提升，也開始逐步引入包括正交頻分復用（OFDM）等先進的調制方案。調制后的光載波信號直接在大氣中傳輸，因此需要考慮信道中可能的外部影響。對于室外和室內使用的VLC系統而言，干擾源及其影響不盡相同。例如對于室外VLC應用場景，主要的干擾源是太陽光等自然光的強背景輻射噪聲，而在室內環境中，則是各種照明光源帶來的干擾。對于特定的應用場景而言，兩種干擾可能會同時存在。例如對于基于VLC技術的機艙通信系統而言，機艙照明燈和窗戶照進來的陽光會對VLC信號同時產生影響。另一方面，對于無線信道的傳輸通常需要考到多徑效應等影響，但是對于機艙閱讀燈等特定應用場景而言，由于其照射范圍比較集中，受鄰座閱讀燈干擾很小，可以只考慮直射光信號。經過信道傳輸后，VLC系統接收端通過光檢測器（如光電二極管PD）來檢測光信號，把光信號轉換成電信號后經過解調還原處原始信息。對于VLC系統而言，一般需要在為了保證接收到足夠的光信號，VLC系統一般在PD前配置了透鏡用以對接收到的光功率進行聚焦。特別是對于室內VLC應用環境，由于PD有效檢測面積很小，接收到的光信號較弱，考慮到相鄰光源可能的干擾，用透鏡，把光信號會聚到PD上，可以有效增加PD接收到的光信號強度，并且減小相鄰信號的干擾。PD將光信號轉成電信號后，需要經過信號放大、濾波整形、定時再生后、解調后可恢復出原始信號。
3基于VLC的機載無線通信系統
3.1系統模型和基本參數由于基于VLC的機載通信系統應用的基本前提是不對已有的飛機機艙格局進行改變，因此我們通過對典型民用客機的機艙環境進行調研和資料查閱，初步構建了基于乘客獨立閱讀燈的通信+照明合一的VLC系統模型。以民用航空中使用最普及的波音系列客機座椅作為參照進行系統建模，一般情況下認為前排座椅背面放下的小桌板為乘客理想的工作平面，而小桌板的尺寸為400×2402mm。因此，只要滿足在這個平面區域內照明和通信即可。圖2和表1分別給出了機艙座椅模型和主要參數。如果不考慮外部遮擋，當光源位于工作平面的正上方時，該模型為最佳模型，此時光源到小桌板的垂直距離為850mm。但是基于VLC的機載通信系統中一個重要的問題是必須考慮到遮擋效應，即當前排乘客放倒座椅時，此時座椅角度會增大至傾斜約38°（初始傾斜角度為15°）。此時若VLC光源仍位于工作平面正上方，則將會有一部分區域為照明通信陰影。因此需要將光源位置水平后移一定距離，保證工作區域始終處于照明條件下。通過計算得到完全無遮擋的并且光源距離工作平面中心最近的水平距離為544mm，光源的發射角約為11.5°，如圖3所示。
3.2性能分析
基于VLC的機載無線通信系統的基本要求，是所使用的LED光源的光照強度滿足相關的機艙照明標準，針對我們設計構建的機艙VLC通信系統模型，根據HB6491-91《飛機內部照明設備通用要求》，并參考《飛機設計手冊》的相關章節，其有效照度的指標要求光照度應達到300～500lx之間[17]。由此可見，點光源在面元ds上所產生的光照度與光源的發光強度I成正比，與距離的平方成反比，并且與面元相對于光束的傾角θ有關，這個即為點光源光照度的距離平方反比定律。由于白光LED是一種非相干光源，不會形成光的干涉現象，因此多個LED構成陣列時遵循疊加原理，即總的光照度1NiiEE???，其中iE為每個LED的光照度，N代表總LED燈的個數。結合現有機載照明燈的尺寸和文獻中一般采用的LED陣列，本文使用的模型中為光功率1W，中心發光強度為55cd的LED芯片。當光源距離工作平面中心554mm時，采取3?3的陣列模式，等效發光面積大小為60×602mm。當光源位于工作平面中心正上方時，采取3?2的陣列模式，等效發光面積大小為60×362mm。根據以上建立的模型，可以計算得出機載VLC系統中接收平面（小桌板）處的光照度分布以及最值。當光源距離工作平面中心554mm（如圖5a所示）時，與光源位于工作平面中心正上方（如圖5b所示）相比，工作平面靠近乘客的一端有更大光照度。另一方面，由機閱讀燈照明范圍一般只覆蓋到每位乘客小桌板范圍，不會影響到其他乘客，所以這里我們只考慮光線直射情況。從圖中我們可以看出，該光源模式下，靠近光源的小桌板一側會出現光照度最大值，小桌板的兩側會出現光照度最小值，這符合飛機閱讀燈只給單個乘客提供照明而又不影響其他乘客的要求，也保證了來自相鄰座位的通信干擾相對較低。圖6給出了中心光源對相鄰座位的影響，只有中心光源照明時，相鄰座位接收到的光照度不足300lx，并且可以通過調整接收機的接收角，以達到完全屏蔽來自相鄰座位光源的信號。同時小桌板中心區域照明度滿足國際標準（ISO）提出的工作照明300-500lx的要求。圖7給出了本文提出模型的工作平面處接收光功率計算結果，可以看出在工作平面內，光線入射角處于光探測器接收范圍內。與圖5給出的光照度分布圖對比可以發現，光電探測器的接收功率分布大致類似于光照度分布，但相對于光照度分布值相對陡峭，這是由于接收角的存在，LED陣列正下方的光線很容易進入探測器的接受范圍之內，而邊緣的光線因為接收角的原因較難進入探測器接收范圍之內。
4結束語
關鍵詞：漢語教學 民航 飛行學員 構建
為確保飛行安全，國家民航局對民航飛行學員的漢語語言能力提出了要求，并初步設定了應達到的漢語水平標準。因此，民航飛行員應具備良好的漢語語言能力，能夠理解和掌握行業詞匯，適應和熟悉飛行工作語境，確保陸空對話的順暢。現階段，民航高校的漢語教學幾近于空白，漢語課程的開設也很局限，漢語教學實踐經驗和教學資源匱乏，因此，針對民航飛行員從業特點，結合漢語語言聽、說、讀、寫等能力的要求，并在全面借鑒業內外的漢語教學經驗的基礎上，構建針對民航飛行學員的漢語教學體系具有深遠的意義。
一、針對民航飛行學員的漢語教學體系的構想理念
漢語語言教學是中國教育體系下最傳統、最基礎的教育，教學實踐經驗豐富，然而，在對民航主力院校（中國民航飛行學院、中國民航大學等）的調研中發現，目前針對民航飛行學員的漢語語言教學經驗幾近于零，漢語課程的開設也僅僅局限于乘務、空保、安檢、英語等專業，且學科設置為專業選修課，因而，對面向民航飛行學員的漢語語言教學提出構想，就顯得十分必要了。
1.教學與培訓相結合
調查統計顯示，目前每年民航飛行航空器駕駛從業人員的人數逐年增加，高達2000余人。中國民航飛行學院作為我國民航飛行員培養的主力院校，現階段每年飛行員培養人數高達2000人，占飛行員總人數的80%以上，而該校從事漢語語言教學的專、兼職教師僅為6人，且缺少針對民航飛行學員漢語教學的實踐經驗，教學資源遠遠不能滿足全面面向飛行學員教學的需求。
鑒于民航高校漢語教學的現實狀況，民航高校應循序漸進的積累民航漢語教學經驗和儲備民航漢語教學資源的同時，采取主動教學（包括課堂正規教學，講座培訓等）和被動教學（包括自學等）相結合，正規教學與集中培訓相結合的方法。集中培訓可試行“先測試，再培訓”的方式，也就是對民航飛行學員進行校內摸底測試，根據學員成績制定相關的教學計劃，包括小班教學，集中培訓，課下引導，網絡教學等等，從而達到合理分配教學資源，實現教學效果的最優化。
2.基礎漢語教學與民航漢語教學相結合
確保陸空對話順暢，確保飛行安全，是民航局提出針對民航飛行學員進行漢語語言能力測試的初衷，因此，在對民航飛行學員開展基礎漢語教學的同時，更要開展必要的民航漢語教學，即漢語教學要涵蓋民用航空器駕駛人員從業所涉及的行業語言和工作語境，在飛行工作漢語語言環境中去學習漢語基礎知識，學習飛行行業專業語言，從而提升漢語語言表達能力。
3.課堂教學與網絡教學相結合
前文中論述得出，目前民航院校的教學資源遠遠不能滿足全面面向飛行學員教學的需求，此外，為保證民航飛行學員漢語語言學習的持續性和連貫性，應對民航飛行學員的教學試行課堂教學與網絡教學相結合的方式。網絡教學是課堂教學重要的補充，是飛行學員自主學習的有效動力和必要媒介，為最大限度的發揮好網絡教學的能效，這就要求教師不斷積累教學資源和教學經驗，從而持續形成有助行學員自主學習的網絡資源，包括視頻、課件、文字資料等等，然而這些網絡教學資源的開發和應用，任重而道遠。
二、基于網絡媒介的民航院校漢語教學平臺的構想
面向民航飛行學員的漢語語言教學網絡平臺的構想，可從網絡環境建設和教學任務設置兩個方面著手，具體分述如下：
1.網絡環境建設
網絡環境的建設首先是面向民航飛行學員的漢語學習門戶網站的建設，具體可分為兩部分，即漢語學習平臺和管理維護平臺，漢語學習平臺包括師生交流、作業布置、課程檢測、在線評估、自主學習、資源下載、模擬考試等7個板塊，管理維護平臺包括后臺管理、交流論壇、作業批改、學習效果檢測管理、在線評估分級管理、自主學習管理、網上考試管理等7個板塊。
2.教學任務設置
任務型語言教學（Task-based Language Teaching）是20世紀80年代興起的一種第二語言教學方法，國內外對任務型語言教學方法的目標、設計、應用、測試等諸多方面的研究與實踐已取得一定的成效。面向民航飛行學員的漢語語言能力的教學，包括漢語語言的聽、說、讀、寫四個方面，其中以聽、說的教學為基礎，讀、寫的教學為補充，這取決行學員漢語語言學習的應用價值。
針對民航飛行學員的漢語語言網絡教學的重點在網絡環境下實施聽說任務型教學，強調通過漢語教學軟件的開發和漢語教學資源的整合來改善網絡教學環境，將網絡學習要素與傳統課堂要素進行有機的結合，并進行全方位的教學模式和教學路徑的構建。新媒體與網絡并用，形成適應民航飛行員行業語言環境的音頻、視頻、動畫、圖片等網絡漢語學習資源庫，從而提高民航飛行員的言語溝通的能力，使他們能夠有效應對日常工作中所需要的漢語語言交際狀況和陸空對話的語境。
Nunan（1989）提出教學任務應涵蓋“教學目標、信息輸入、活動方式、師生角色、教學環境”五個要素；Richards（1986）提出教學任務應具有“語境的真實性、形勢與內容相結合、任務鏈的階梯性、在用中學”四個原則；Willis（1996）提出教學任務應包括“前任務、任務循環流程、語言聚焦”三個步驟。面向飛行學員的漢語網絡教學媒介的構建就應參照以上五個要素、四個原則和三個步驟，并根據民航飛行員工作所需的實際素材和語境，將重點放在聽說能力的培養上，如：飛機緊急狀況下的通話實操，事故報告中非例行無線電術語和非正常航空請求及事件的通話實操等等。
三、構建面向民航飛行學員的漢語教學體系的意見和建議
現階段，面向民航飛行學員的漢語教學體系還處于初步構想階段，相關教學實踐和教學研究成果甚少，在前期面向中國民航飛行學院飛行學員的教學實驗和調查研究中，我們掌握了民航飛行學員的漢語水平狀況和漢語學習狀況，以及民航飛行學員對漢語教學的理解和認識、訴求和期許，并在分析借鑒漢語教學經驗的基礎上，對全方位構建面向民航飛行學員的漢語教學體系提出幾點意見和建議。
1.教學體系的構建應以評測體系的構建為導向。2014年6月16日，國家民航局局務會通過的《民用航空器駕駛員和地面教員合格審定規則》第四次修訂版本中明確，為進一步規范民航飛行員的無線電通信資格，飛行駕駛員執照持有人需通過民航局組織或認可的漢語語言能力測試。據調查顯示，迄今尚沒有針對民航飛行學員的漢語評測體系，其它駁雜的評測體系不具備針對性，教學體系應在評測體系出臺后再確定，并隨評測體系的修訂而持續修訂，以適應面向民航飛行學員展開教學，滿足民航飛行學員的實際訴求。
2.教學體系的實施應以專業的教學機構做支撐。被調研的1000名飛行大學生的高考語文平均成績為92分，92%的受訪人員沒有接受過專業的漢語教學（培訓），78%的受訪人員希望能接受到專業的教學（培訓），從以上初步得出的數據不難看出，目前面臨的現狀是教學對象數量龐大，而要面向如此龐大的人群開展有針對性的教學（培訓），就需要相關的師資隊伍，教學資源等，而專業的教學管理機構是支撐教學體系中關鍵要素教（教師）與學（學生）展開的中樞所在，因此，面向飛行學員展開的漢語教學，需要專業的管理機構、管理團隊、管理模式等作為支撐。
3.面向民航飛行學員的漢語教學的開展，需要大量教學素材，尤其是來自民航飛行一線的真實工作語境素材，如：視頻，音頻，案例等等，這些原始素材稍加處理，就能成為價值很大的教學素材。
此外，在調研過程中還發現，普通話發音準確性問題在非北方方言區的學員中表現的尤為凸顯，這方面教學可借鑒普通話教學的相關經驗和成果；飛行學員漢語語言表達能力的欠缺，這與學員長期準軍事化的管理和教學模式有關，鼓勵學員參加二課活動，多聽、多說；飛行學員對未來工作語境和行業詞匯不熟悉，也在調研分析結果中表現出來，有針對性地開設一些專業類講座、交流會、報告會等，就顯得十分必要了。
綜上所述，面向民航飛行學員的漢語語言教學體系的構建，是一項巨大而艱難的教研任務，關涉機構設置、教材編選、課程開設、師資建設、教法研究、行業調研等許多問題，教學體系的構建、確定到日趨完善，關系到民航飛行學員漢語語言水平的提高，關系到民航飛行的安全，關系到中國民航的持續發展。
（基金項目：本論文是中國民航飛行學院面上項目“民航飛行員漢語語言學習與能力測試預研究”[項目編號：J2014-94]成果。）
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關鍵詞：空中交通管制；工作負荷；區域管制
1 管制員工作負荷定義
由于空域內航空器的飛行對管制員形成了客觀上的需求，管制員為滿足這些需求需承受身體上和精神上的壓力，這些壓力可以轉化為時間上的消耗，通過時間消耗來緩解承受到的壓力和完成客觀上的要求，這個時間消耗的長短就是管制員工作負荷的大小。
2 工作負荷的主要影響因素
2.1 非平飛狀態的飛機的量。
2.2 航路間的沖突。
2.3 有影響航空器間的各種間隔。
2.4 管制員必須調配沖突的比例。
2.5 移交處需要協調飛行的難易程度和數量。
2.6 軍航飛行的影響；天氣對空中交通管制的操作上的影響。
2.7 各種臨時限制禁飛空域的范圍對管制員調配工作的影響。
2.8 限制區、、最小超障高和相關飛行活動等。
2.9 對縱向和側向間隔的要求。
2.10 扇區容量的大小。
2.11 雷達和信號的覆蓋能力。
2.12 陸空通話的效果。
管制指令工作時間
上升高度，保持 6.0s；下降高度，保持6.0s；保持高度，平飛 5.0s
由于調配間隔（上升、下降、保持）高度、調速 8.0s；
（左、右）偏航飛行 7.0s；機組應答機識別 4.0s；雷達識別，雷達看到 3.0s ；進入扇區飛機（上升、下降、保持）5.0s；
離開扇區，聯系其它，再見 5.0s ；和相鄰單位移交 6.5s ；
3 計算公式
若第K種工作負荷經驗負荷指數為tk，則
式中 N為記錄的次數
T為統計中第k類管制通話的第j次測量時間段的長度
這樣就獲得常用管制指令通話（包括管制員所發指令和飛行員復述的指令總和）的平均時間。指令種類表示具體管制指令的種類，工作負荷欄列出統計的管制指令所需時間，以秒為時間單位。對于管制人員來說，絕大部分時間是在對雷達屏幕上的情況進行監視，對照進程單，思考制定指揮預案。工作負荷如果始終處于看和聽得見的部分，不僅管制效果不好，而且使管制人員處于十分疲勞之中，對整體管制的安全也不利。并且，留有一定的空閑思考時間，對于管制人員保持清晰的思路很有益處。但在實際的計算過程中，統計這兩部分管制過程的負荷相對困難。因這些負荷不是通過聽得見的實際通話的時間長短來表示，而且是人到看不見的無法量化的部分，導致量化難度較大。為了計算方便，并考慮到區域管制中心的實際情況。一般情況我們假設隱性工作和當中的空檔時間占整體工作量的60%左右。因此，總體工作負荷S可以表示為：
求得單一種類負荷值，將在時間段M種的負荷值相加得到總的看得見部分工作負荷。根據假設，總工作負荷為看得見部分工作負荷的5/3倍，乘以系數5/3，就得到在某一時間段管制員的總工作負荷S。
4 英語指令對工作負荷的影響
目前由于很多原因，管制員在與國內機組進行陸空通話時還是使用普通話。這樣管制員表達起來比較方便。但隨著民航的發展，飛經我國區域的外航飛機越來越多。在與他們通話時按照國際民航組織規定必須使用標準的英語。在我們這種非母語國家，這樣就無形中增大了管制員的工作負荷。通過實際觀察，非母語國家管制員發出英語管制指令時長明顯比發出普通指令時考慮的時間要多，通話時間也會適當增加。且飛行員的英語水平也參差不齊，當他們復誦管制指令時ATC檢查復誦也要比平時長，且偶爾還會出現要求再次復誦的情況，這些都無形中加大了ATC的工作負荷。因此，非母語國家管制員在不斷提高自身的英語理解能力的同時，在實際工作中，應當盡量采用規范或標準的管制用語、格式進行表達，通過合適的通話技巧及輔助設備監控來幫助ATC消除因英語非母語語言而導致的理解能力的不同而帶來的不安全因素。同時還需要了解不同國家飛行員的英語熟練程度、通話表達習慣、口音等，便于管制指揮順利進行。有經驗的管制員在進行管制指揮時，對某些國家飛行員的發音（如：韓國、俄羅斯、東南亞、日本等）引起特別關注，以便于指令傳遞的順暢。管制員還應掌握英語通話的語速、節奏，并結合當時飛行沖突調配的實際情況靈活應對，便于對方的抄收和理解。這在空域飛機較多和通信條件不好的情況下尤為重要，適當的語速、節奏可以不僅會減少錯聽，漏聽管制指令，還會提高工作效率。在通話的最后應復誦證實或認真聽取對方的復誦。個別情況下單調重復一句比較冗長的指令并不能使對方是否了解自己的管制意圖，這時不如將指令拆開，用單獨的一個一個的指令來代替一長竄的指令數據，同時密切監控飛行動態。從表面上看，這樣做好像比較笨，但實際上，這樣做恰恰是十分奏效的。與其與機組不停重復一個指令，還不如及時發現問題，及時溝通，找出一個令雙方都能接受的管制方法，快速準確處理問題。
5 減輕管制員工作負荷的建議
5.1 建立管制員職責的動態調節機制。
5.2 減少管制員的錯誤來源。
5.3 提高管制員的情境意識。
5.4 合理安排管制員排班制度。
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