基于天地一體化信息網絡的智能航空客運系統

牛文生

航空工業西安航空計算技術研究所，西安 710068

為了應對不斷增長的航空運輸流量，提高運輸安全，以及保護環境，美國和歐洲的航空管理部門制定了下一代空中交通管理規劃，采用大量新技術對現有的空管系統進行升級。

在歐洲單一天空研究(SESAR)項目的主計劃[1]中，歐洲將在機場運營、空管服務、空管網絡和基礎設施4個領域對整個空管系統進行升級，采用的技術既包括通信、導航和自動相關監視等機載系統技術，也包括機場場面監視、飛機精確著陸和隔離等機場系統技術，還包括航跡管理、空域隔離和流量管理等空管系統技術，以及航空專用通信網絡和地面信息服務等技術。

美國的下一代航空運輸系統(NextGen)[2]計劃雖然在運行概念和空域管理等方面與歐洲有一定的差異[3]，但在以下方面是相同的：① 從空中交通管理者的角度進行規劃；② 規劃的重點在于空域管理和飛行安全。

作為空管系統的主要用戶，航空公司關注的是在滿足飛行安全的前提下，如何高效地運營機隊，實現航空運輸業務利潤的最大化。下一代空管系統并未從航空公司經營的角度進行考慮和規劃，也未對其業務流程進行關注，僅僅為航空公司提供空管和機場等基礎設施。

在空管基礎設施之上，航空工業和運輸業需要從市場的角度進行設計和規劃一個包括飛機和地面支持系統兩部分在內的航空客運系統，高效地實現機隊的飛行、維護、運營和乘務等主要業務流程，以獲得最大化的商業利潤。

美國波音公司是最早對航空客運系統進行研究和設計的飛機制造商，并制定了專門的發展戰略，稱為E化戰略[4]。此戰略的目的是突破飛機的信息限制，將業務流程、人、飛機、信息、資產和知識進行戰略連接和集成，形成信息高度融合的航空客運系統，將飛機運營效率提高到新的高度。

為了實施E化戰略，波音開發了3部分產品：機載系統、地面基礎設施和云服務。機載系統為飛行機組、維護和乘務人員提供信息服務；地面基礎設施實現飛機與地面的高帶寬安全通信；云服務采用數據分析技術，對實時獲取的飛機數據進行分析和加工，轉化為有用的信息，提供給各利益相關方。

波音公司的E化戰略已經在B787及地面支持系統上實現，空客公司也在A350及地面支持系統上也實施了類似的信息化戰略。波音和空客公司通過信息化戰略的實施，將航空客運系統從部分信息化提升到信息化水平，在飛機的飛行、維護、運營和乘務等業務流程上具有明顯的信息優勢，可以減少飛行工作負擔、降低維護和運營成本，并增加乘客的滿意度，顯著提高商業利潤。

未來的航空客運系統會如何發展，隨著新技術的逐漸成熟和應用，未來的航空客運系統能否在信息化的水平上更進一步，達到智能化水平。

本文對航空客運系統智能化的使能技術進行了研究，并提出了基于天地一體化信息網絡的智能航空客運系統的概念，定義了系統的功能、架構和典型場景，指出了關鍵技術和面臨的挑戰。

1 新技術的發展現狀及其航空應用分析

1.1 計算機的小型化

計算機的小型化[5]需要解決電子干擾、傳感器、計算組件、數據存儲、無線通信、電源轉換和能耗等諸多難題。近年來，隨著生產工藝、硅片和計算技術的突飛猛進，計算機的小型化取得了突破性進展，具有信息收集、信息處理和信息發送功能的微型計算機的體積已經縮小到了沙粒般大小，生產成本也在不斷下降，逐漸滿足商用部署的要求。

航空工業在不斷地探索和使用小型化計算機技術改進飛機的功能和性能。超強的飛機內外部態勢感知能力是先進飛機的未來發展方向之一，計算機小型化技術作為關鍵的使能技術之一，可以用于設計和制造各類先進的智能傳感器[6]，對機體、起落架、燃油和機載系統等進行全面監控，對飛機的內外部環境進行多維度的感知和檢測，從而極大地增強了飛機的態勢感知能力。

1.2 無線寬帶通信

移動通信技術目前已經發展到第4代，基本滿足了目前的業務需求。隨著移動互聯網和物聯網等技術的快速發展，社交網絡、移動云計算、車聯網等新的業務形態出現了，對移動通信網絡提出了新的需求，而滿足這些需求的第5代移動通信技術[7]將在未來幾年內投入商用。

移動通信技術在航空上的應用目前集中在兩部分，一部分是飛機在機場時直接接入地面移動通信網；另外一部分是飛機在飛行過程中通過基于移動通信技術的航線覆蓋專用網絡接入地面網絡。由于當前的網絡帶寬、成本和傳輸質量所限，這兩部分應用的規模非常有限，未對航空客運系統產生較大影響。5G通信技術的到來將對航空客運系統產生巨大沖擊。

5G技術能夠將飛機在機場接入地面移動通信網絡的帶寬提升到10 Gb/s級，極大地縮短飛機與地面系統的數據傳輸時間，促成更多的運營和維護等日常作業通過無線網絡進行，從而縮短業務流程時間，降低業務成本。

基于5G技術的航線覆蓋專網由于具有低時延、高可靠、低成本和高帶寬等諸多優點，可以作為首選的空地數據通信鏈路，實現飛機狀態的全面實時監控、乘客通信、航空公司運營和管理通信等，將目前飛機的空地通信帶寬和質量提升到新的水平。

1.3 物聯網

物聯網[8]是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網已經在智能交通、醫療和物流等領域進行了廣泛的應用，在航空客運系統上也有巨大的應用前景。應用物聯網技術可以將飛機內的傳感器、機體、發動機、起落架和機載系統等進行廣泛的連接，并將飛機與其他飛機或地面系統進行連接，從而使飛機成為超級物聯網的一個實時在線節點。

根據物聯網的通用體系架構[9]，設計航空客運系統物聯網的參考體系架構如圖1所示，從下到上依次為感知層、網絡層和應用層。

感知層使用溫度、氣象和視頻等傳感器對飛機內外部狀態進行全面地采集和感知。網絡層將來自感知層的飛機內外部信息通過機載網絡(航空全雙I交換式以太網(AFDX)，數字信息傳輸系統(ARIN 429)一臺控制器局域網(CAN))或空地通信網絡進行傳輸和交換。應用層通過機載系統及地面系統的相互協同，共同完成飛機的飛行、維護和運營等業務過程。

應用物聯網技術也可以優化航材備件的采購、存儲和配送過程，實現航材的高效管理。

圖1 航空客運系統物聯網體系架構Fig.1 Internet of things architecture for air passenger transportation system

1.4 人工智能

近年來，人工智能技術[10]取得了實質性進步，在無人機、汽車自動駕駛[11]、機器人、醫療和棋類等領域逐漸進行了應用，對社會產生了巨大影響，具有廣闊的應用前景。

航空業也在探索如何應用人工智能技術解決目前存在的問題。對飛行機組而言，目前存在兩個主要問題：

1) 海量信息與機組的處理能力之間的矛盾在獲取大量的飛機內外部信息后，飛行機組需要及時和正確地處理信息，保證飛行安全和飛行效率。受生理能力所限，飛行機組的信息處理能力是有邊界的。隨著機載傳感器技術的不斷進步和飛機智能化的不斷深入，海量的態勢信息和飛行機組的信息處理能力之間的矛盾將越來越突出。

2) 異常情況的緊急處理 飛行過程中，如果天氣、機外障礙物、機載系統、發動機或機體等出現異常情況，不同水平的飛行機組在有限時間內采用的處置措施可能存在不同，也會造成不同的飛行結果。如何輔助飛行機組在緊迫的時間內采用最佳的措施處理異常情況目前尚無有效的解決辦法。

應用人工智能技術，針對飛行機組建立任務模型[12]、行為模型[13]，出錯模型[14]和工作負荷模型[15]，應用機器深度學習等方法，提供智能飛行信息服務，可以幫助飛行機組突破生理和能力限制，顯著地降低工作負擔，并提高飛行安全和飛行效率。

為運營、維護和乘務人員建立相關的模型，提供智能運營、智能維護或智能乘務信息服務，同樣能優化業務流程，降低工作負擔。

1.5 新技術的綜合應用

作為關鍵的使能技術，計算機小型化、無線寬帶通信、物聯網和人工智能的綜合應用，能夠提高飛機及地面系統的信息采集、傳輸和處理能力，使航空客運系統在信息化的水平上更進一步，具備智能化基礎。新技術的綜合應用情況如圖2所示。

具備了智能化基礎的航空客運系統，針對具體的業務流程進行梳理和優化，進行智能化升級，即可實現智能航空客運系統。

圖2 新技術在航空客運系統中的綜合應用Fig.2 Integrated application of new technology to air passenger transportation system

2 天地一體化信息網絡

天地一體化信息網絡[16]以地面網絡為基礎、以空間網絡為延伸，覆蓋太空、空中、陸地、海洋等自然空間，為天基、空基、陸基、?；雀黝愑脩艋顒犹峁┬畔⒈Ｕ?，是國家信息化的重要基礎設施。

2.1 天地一體化信息網絡系統架構

天地一體化信息網絡利用互聯網技術實現互聯網、移動通信和空間網絡的互聯互通[17]，包括天基骨干網、天基接入網、地基節點網3部分[18]，如圖3所示。

天基骨干網由布設在地球同步軌道的若干骨干節點聯網而成，骨干節點具備寬帶接入、數據中繼、路由交換、信息存儲、處理融合等功能，受衛星平臺能力的限制，單顆衛星無法完成上述全部功能，需采用多顆衛星組成星簇的方式實現多功能綜合。一個天基骨干節點由數顆搭載不同功能模塊化載荷的衛星組成，包括中繼、骨干、寬帶、存儲和計算等功能模塊化衛星。不同衛星之間通過近距離無線通信技術實現組網和信息交互，協同工作完成天基骨干節點的功能。

天基接入網由布設在高軌或低軌的若干接入節點所組成，滿足陸、海、空、天等多層次海量用戶的各種網絡接入服務需求，形成覆蓋全球(包括兩極地區)、隨遇接入、按需服務的接入網絡。

圖3 天地一體化信息網絡系統架構Fig.3 System architecture for integrated space-ground information network

地基節點網由多個地面互連的地基骨干節點組成。地基骨干節點由信關站、網絡運維管理、信息處理、信息存儲及應用服務等功能組成，主要完成網絡控制、資源管理、協議轉換、信息處理、融合共享等功能。地基骨干節點通過地面高速骨干網絡完成組網，并實現與地面互聯網和移動通信網的互聯互通。

2.2 航空數據鏈

目前主要的航空數據鏈[19]有3種：甚高頻(VHF)、高頻(HF)和衛星通信系統。

VHF主要滿足陸基近距離通信，需要在航路上部署VHF地面站。在偏遠地區、海洋區和山區，VHF通信網絡的覆蓋率較低，信號遮擋嚴重，需要改用HF通信系統和衛星通信系統。

HF通信系統使用少數基站即可實現全球覆蓋，但語音通信噪音較大，數字通信誤碼率較高，消息可靠度不高。

衛星通信系統[20]避免了陸基傳輸的限制，但目前使用最廣泛的海事衛星(Inmarsat)只能覆蓋南北緯80度以內的區域，越洋飛行的飛機在極地區域無法接收衛星信號，只能選擇HF通信系統盡可能建立通信。在海事衛星之后，銥星實現了衛星通信的全球覆蓋，但通信頻段與中國的北斗衛星[21]基本一致，所以未被廣泛應用。

目前大部分飛機同時安裝VHF系統、HF系統和衛星通信系統來保持飛機與地面的不間斷通信[22]。中國的北斗衛星通信能力還有待提高，目前尚未得到推廣。

2.3 航線覆蓋專網

航空數據鏈的帶寬有限，通信成本較高，無法滿足大容量數據交換的要求，航空業界近年積極探索使用蜂窩通信技術[23]建立航線覆蓋專網[24]，進行空地通信。中國民航飛行學院、北京為邦遠航和華為公司聯合研制了“中國民航地空寬帶通信系統”，如圖4所示。

圖4 基于蜂窩通信技術的航線覆蓋專網Fig.4 Dedicated covering flight route based on cellular network

系統包括地面基站、機載移動臺以及核心網絡3部分。通過沿航路架設的地面基站，向不同高度的飛機提供無線寬帶數據通信服務。

5G蜂窩通信技術具有低時延、高可靠、低成本和高帶寬等諸多優點。當航線覆蓋專網采用5G蜂窩技術后，空地通信的帶寬和質量將產生質的飛越，真正實現飛機與地面系統的低成本、高帶寬的實時數據通信。

2.4 天地一體化信息網絡與航空通信網絡的集成

目前的天地一體化信息網絡規劃[25]并未明確集成航空數據鏈和航線覆蓋專網。對于航空客運系統，航空數據鏈是空管、運營控制及管理通信的主要方式，而航線覆蓋專網則是飛機與地面系統進行大容量數據交換的主要方式，無法被忽略。未來的天地一體化信息網絡規劃，應將這兩種航空通信網絡集成進來，滿足航空客運系統對導航、通信、氣象和數據交換等多樣化的信息需求。

對于航空客運系統，集成了航空通信網絡的天地一體化信息網絡是飛機與空管、機場和地面系統通信的主要承載網絡，是飛機實現超維度互聯，成為物聯網實時在線用戶的重要途徑。

3 智能航空客運系統

各種使能技術及天地一體化信息網絡的逐漸成熟和應用，將對航空客運系統帶來巨大變革。海量的飛機數據將產生并通過網絡進行實時流動，通過人工智能等技術進行綜合處理和利用后轉化為有用的信息，全面提高人員的工作效率，優化業務流程，將航空客運提高到智能化水平，產生智能航空客運系統。

智能航空客運系統是以智能飛機[26]為核心，依托天地一體化信息網絡，結合智能地面系統，共同實現飛機的飛行、維護、乘務和運營[27]等過程的航空客運系統。

3.1 功能分析

智能航空客運系統應具有以下幾方面的功能：

1) 智能飛行 飛機能實時獲取大量的飛行所需信息，通過信息融合輔助飛行機組完成飛行前準備、飛行計劃的制定和執行、異常情況處理和飛行品質的改進等工作，顯著降低飛行機組的工作負擔和出錯概率。

2) 智能維護 飛機及地面系統能通過遍布飛機的大量傳感器，實時監控機體和機載系統的健康信息，通過綜合處理，預測健康狀況，預先提出維護和維修建議，降低維護工作量，避免航班延誤和取消。

3) 智能運營 地面系統應能實時獲取機隊狀態、機組狀態、航班及氣象等情況，通過信息融合和分析，提出運營控制建議，提高飛機和機組的調度效率，提高飛機的利用率，降低運營成本。

4) 智能乘務 飛機及地面系統能為乘務機組和乘客提供及時全面的信息支持，根據個性化需求自動調節客艙環境，提供個性化餐飲和娛樂服務，提供與地面互聯網的實時、低成本和高帶寬的信息連接，顯著降低乘務的工作負擔，提高乘客的滿意度和忠誠度。

3.2 系統架構

智能航空客運系統由智能飛機、機場地面系統、飛機制造商地面系統和航空公司地面系統4部分組成，總體架構如圖5所示。

1) 智能飛機 智能飛機的機載系統分為3個網絡域：飛機控制域、信息系統域及開放域。飛機控制域由通信導航等傳統的機載系統組成，用于控制飛行的飛行，屬于高安全等級網絡域。信息系統域由智能機載信息系統及傳感器組成，用于提供各種信息服務，屬于低安全等級的網絡域。開放域由客艙娛樂系統及乘客自攜設備組成，用于提供娛樂信息服務，不涉及飛行安全。

智能機載信息系統是飛機智能化的主要承載系統，具有2個中心：

① 網絡中心 采用物聯網技術，一方面將全機機載系統和設備進行連接，另一方面并將飛機與外部網絡進行連接，實現互聯互通。

圖5 智能航空客運系統總體架構Fig.5 General architecture for intelligent air passenger transportation system

② 信息中心 具有強大的信息處理平臺，采用人工智能等技術對全機數據進行智能化分析和處理，按照各利益相關方的信息需求提供相應的信息服務。

智能機載信息系統通過遍布全機的智能傳感器全面感知飛機的內外部狀態，通過網絡中心、數據中心和信息中心，實現數據的采集、傳輸和處理，通過天地一體化信息網絡與其他智能地面系統進行數據交換，為飛行機組、乘務機組、維護人員和乘客提供智能信息服務。

2) 機場地面系統 由機場接入、信息安保、網絡管理和數據管理服務器等設備組成。機場地面系統為飛機提供WiFi等無線接入，提供飛機所需的軟件、數據庫和乘客信息等數據更新服務，并將飛機數據快速下傳并發至航空公司數據中心。

3) 飛機制造商地面系統 由信息安保、網絡管理、云基礎設施等設備組成。飛機制造商基于設計和制造優勢，對獲取的飛機數據進行實時分析，對飛機的健康狀態進行評估和預測，為航空公司提供維護和維修建議，并對運營過程提供優化建議。

4)航空公司地面系統 由信息安保、網絡管理、證書管理和業務系統等諸多設備和應用軟件組成。對飛機、航路、機場、機隊、機組、氣象和航材備件等數據進行采集和集中，建立簽派風險[28]、航材周轉[29]、機隊和機組調度等模型，結合飛機制造商提供的信息服務，完成運營和維護等業務流程。

3.3 運行場景

針對航空公司的飛行、維護、運營和乘務4大典型業務流程，分別建立智能航空客運系統的工作場景。

圖6 智能飛行工作場景Fig.6 Scenario of intelligent flight

智能飛行的工作場景如圖6所示，基于人工智能的飛行信息服務能夠基于飛機的內外部態勢信息，根據飛行機組的任務、行為、工作負荷和出錯等模型[30]，提示飛行機組應該如何操作，提醒飛行任務的執行情況，警示飛行機組出現了錯誤操作，并在飛機出現異常的情況下第一時間提供操作建議，幫助飛行機組縮短反應時間，采取最佳處置措施。人工智能發展到高級階段后，可能實現無人的智能飛行。

智能維護的工作場景如圖7所示，遍布飛機的智能傳感器實時感知飛機的內外部態勢，結合維護人員的任務和行為等模型，對故障檢測和定位等維護作業提供全面支持。

飛機的數據實時傳輸到地面系統，地面系統根據飛機和系統健康模型，進行健康狀態評估，預測故障及剩余壽命，提前安排維護作業及航材采購。

飛機設計師利用數字孿生技術[31]和實時收到的飛機數據，可以在地面重現飛機和系統的工作狀態，能夠提前發現設計問題，盡快優化飛機及系統的設計。

智能乘務的工作場景如圖8所示，乘客除了享受機上的個性化餐飲和娛樂服務，也將享受到根據乘客的身體狀況智能調節的溫度、空調、照明和座位位置，還有實時連接的互聯網服務，實現空中旅行和日常工作生活的完美結合。

智能運營的工作場景如圖9所示，基于大數據和云平臺的人工智能系統能夠根據簽派風險、燃油和機載效率等眾多模型，結合飛機、航路、機場、機組和航材備件的實時數據，提出滿足安全標準的最經濟性的飛行計劃和簽派建議，顯著提高簽派的安全性和經濟性。

圖7 智能維護工作場景Fig.7 Scenario of intelligent maintenance

圖8 智能乘務工作場景Fig.8 Scenario of intelligent cabin service

圖9 智能運營工作場景Fig.9 Scenario of intelligent operation

4 關鍵技術

為了實現智能的航空客運系統，首先，需攻克飛機網絡互聯技術，為智能飛機建立多維度的物聯網；其次，需攻克飛機信息安保技術，保護智能飛機免受其他網絡用戶的信息安保威脅；最后，需攻克智能數據分析技術，將飛機數據轉換為人可以理解的信息，為各利益相關方服務。

4.1 智能飛機網絡互聯技術

智能飛機內部不僅集成了多種機載網絡[32]和航空總線[33]，如AFDX和ARINC429等；還集成了多種空地通信鏈路，如VHF/HF數據鏈，SATCOM衛星通信，WiFi無線通信,GPRS和Celluar蜂窩通信等，如圖10所示。由于網絡接口類型眾多，接口之間的交聯關系復雜，進行全機系統網絡互連需克服多個難點。

1) 多協議網絡互聯設計 進行多協議網絡互聯設計，首先要深入分析各系統之間的交聯關系，對網絡傳輸的性能需求，以及對安全性的影響；其次根據各網絡的特點，規劃網絡互聯路徑，制定協議轉換策略，并平衡通信流量；最后綜合考慮網絡傳輸的完整性、健壯性和可靠性，確定互聯方案并進行驗證。

2) 網絡資源統一管理 智能飛機各系統之間對網絡帶寬和通信質量的需求不盡相同。由于通信路徑需通過多種網絡，進行網絡帶寬和通信質量控制[34]需要綜合考慮各網絡的特性，例如鏈路延遲、包誤碼率和帶寬等，并設計復雜的管理協議[35]進行統一控制和管理。

圖10 飛機網絡互聯架構Fig.10 Architecture of aircraft network

4.2 智能飛機信息安保技術

智能飛機通過天地一體化信息網絡成為地面網絡的實時在線用戶，在進行數據交換的同時，也面臨來自其他網絡用戶的信息安保[36]威脅。為了應對這些威脅，保證飛機的安全性和適航性，需要攻克以下關鍵技術。

1) 飛機信息安保風險評估 根據DO-326A[37]標準，飛機信息安保風險評估需要完成威脅狀態識別和評估、威脅場景識別、威脅等級評估和安保措施描述等活動，如圖11所示。在各活動中，威脅等級評估是目前最難以開展的活動，因為局方和航空業界尚未就評估所需的指標體系達成一致。

2) 飛機信息安保防護 基于飛機安保風險評估結果，需要設計飛機安保架構[38]，采取安保措施，保護飛機系統免受信息安保威脅影響[39]，或將安保風險降低到可以接受的程度。

飛機安保架構多采用分層防御架構，每層部署特定的安保措施，用以應對不同的安保威脅。常用的安保措施包括訪問控制技術、密碼技術、審計技術、入侵檢測與防御技術等。

由于飛機采用了特定的網絡、軟件和硬件，現有的通用信息安保防護技術無法直接應用，需要針對飛機的環境和特點開發安保架構及防護措施[40]，并滿足機載系統的研制過程要求[41]。

3) 飛機信息安保驗證 飛機信息安保驗證過程如圖12所示。安保驗證過程包括安保需求測試、安保健壯性測試和脆弱性測試[42]。安保需求測試是基于飛機安保需求進行的測試。安保健壯性測試是針對飛機安保需求進行的非正常情況的測試。安保脆弱性測試是一種特殊的測試，可采用不受限制的攻擊手段[43]對安保功能進行攻擊、篡改或者旁路繞過，用以檢測安保功能是否正常工作。

圖11 飛機安保風險評估過程Fig.11 Risk evaluation process of aircraft security

由于飛機采用了特定的網絡、軟件和硬件，現有的信息安保測試技術無法直接應用，需要開發適用于飛機信息安保驗證的專用測試技術和測試設備，并符合機載系統工具鑒定的要求。

圖12 飛機信息安保驗證過程Fig.12 Verification process of aircraft information security

4.3 智能數據分析技術

智能飛機在飛行過程中產生了海量數據，智能機載信息系統、航空公司及飛機制造商地面系統需要從這些海量數據中挖掘出有價值的信息，用于改進飛行、維護、乘務和運營流程。智能數據分析技術包括：數據處理、數據集成、數據分析和數據應用4部分，如圖13所示。

1) 數據處理 對采集的各類數據進行格式、完整性、合理性和極限檢查，對不合格數據進行修補或移除，提高數據質量。

2) 數據集成 通過數據表示、數據歸納或數據聯合等方法，將來自不同數據源的數據進行集中,為用戶提供一個統一的視圖。

3) 數據分析 使用基于機器學習[44]和數據挖掘等方法對大數據進行智能化分析[45]，深度挖掘數據價值，并為用戶提供可視化結果。

圖13 數據分析過程Fig.13 Data analysis process

4) 數據應用 飛機機組、維護和運營人員等各利益相關方可以訪問數據分析結果，將其作為改善飛行操作、提高維修效率、優化航材庫存、降低燃油成本或加強機隊管理的決策依據。飛機制造商和第三方供應商也可以根據分析結果對飛機系統或設備狀態進行監控和維護。

隨著數據的不斷積累和數據分析技術的不斷進步，智能航空客運系統可以提供越來越有價值的信息服務，不斷提高航空公司的商業競爭力。

5 面臨挑戰

智能航空客運系統的發展并不是一帆風順的，在發展過程中面臨諸多困難和挑戰，如信息安保威脅、人工智能技術的應用及智能模型的建模難度等等。

1) 信息安保威脅 飛機與地面系統信息一體化[46]后，智能飛機面臨著日益嚴峻的信息安保威脅[47]，眾多的攻擊來源和威脅手段都嚴重影響飛機的安全性和適航性。確定性地分析安保風險和發生概率非常困難，制定機載脆弱性測試標準也非常困難，涉及到大量技術標準的制定和適航規章的更改，只有經歷一個長期的研究和實踐過程，才能最終達成各方接受的結果。

2) 人工智能技術的應用難度 人工智能雖然已經在汽車自動駕駛等行業得到了應用，但在航空客運系統上的應用要面對嚴格的適航審查，很多成熟的商用技術無法直接應用于機載系統，需要進行大量的裁剪、適配和優化，并滿足機載系統的開發保證等級要求，技術難度很大，應用成本較高。

3) 智能模型的建模難度 為了提供智能化的信息服務，智能航空客運系統需要對各利益相關方的例行工作進行建模[48]，包括任務模型、差錯模型、行為模型和工作負荷模型等。這些模型的建立既需要創新的建模理論[49]和方法，也需要相應建模工具[50]的支持，還需要通過大數據和深度機器學習等方法進行不斷的學習、迭代和修正，只有通過了長期的實踐檢驗，才能具備商用價值。