隨著全球交流的日益頻繁,飛機作為最快速的交通工具已經成為人們遠行的最佳選擇。然而伴隨著全球各大機場日益繁忙,熱點航線更加擁擠,飛機載客越來越多,飛機導航的數據存儲與管理,包括與空中管理的任務更加繁重,也給航空航天產業信息處理帶來諸多挑戰。
因此,物聯網在航空領域的應用被寄予了更多關注。風河航空與國防行業業務發展總監Alex Wilson表示,就航空業的物聯網概念來說,我們看到計算機的作用。比如說在引擎上或者是在駕駛艙,計算機是作為最前端來收集數據,通過網絡傳到飛機上的控制中心計算機,也有可能傳到地面的控制中心,然后再利用數據模型進行分析,由此產生的結果可以保證飛機更加安全、更加高效。
不過,Alex Wilson也表示,物聯網技術是否能夠在航空業蓬勃發展,主要還是看它能否為整個行業帶來新的增長模式,能否運用物聯網、云計算,獲得大數據的收集分析能力,進行更有商業價值的運營模式創新。
航空業的新要求與物聯網的新機遇
隨著人們對智能化設備需求的增加,為滿足航空的精密控制與高安全性要求,設備開發商們需要不斷研發出更低成本、更高效、可靠安全的智能設備。
據悉,航空行業對信息化有很強的依賴性和高要求。安全的信息化系統可以完善機場業務運營流程,為機場工作人員提供數字化的生產運營調度工具,為機場管理人員提供高存儲數據分析和決策功能,從而保證民航穩定、高效有序的運行
Alex Wilson表示,就航空業的物聯網概念來說,我們看到計算機的作用。比如說在引擎上或者是在駕駛艙,計算機是作為最前端來收集數據,通過網絡傳到飛機上的控制中心計算機,也有可能傳到地面的控制中心,然后再利用數據模型進行分析,由此產生的結果可以保證飛機更加安全、更加高效。
Alex Wilson認為,“云端”和傳感器是相對的,而不是絕對的。例如,相對于地面控制中心,整個飛機就是一個前端傳感器。相對于機載控制中心,引擎、駕駛艙等各個部位的計算機就是前端傳感器。同一臺設備,當它向云端數據中心提供數據的時候,被看作傳感器。但是當它從自己的配備的溫度、濕度、速度等傳感器收集數據的時候,它就是云端。
總之,物聯網技術是否能夠在航空業蓬勃發展,主要還是看它能否為整個行業帶來新的增長模式,運用物聯網、云計算,獲得大數據的收集于分析能力,進行更有商業價值的運營模式創新。
而實際上,風河正在朝著這個方向前進。Alex Wilson介紹,Wind River Helix是我們新產品的名稱,是風河面向物聯網的完整解決方案。操作系統是這一整套解決中的核心組成部分,而VxWorks 653是面向IMA(綜合模塊化航電系統)的操作系統。
據悉,以往的物聯網方案存在不少弊端。Alex Wilson解釋稱,以往用于導航、雷達、飛行顯示、引擎控制,每一個功能都單獨要有一個計算機,這就是傳統的解決方案。這么多計算機既耗電又占空間。
相對而言,風河新的解決方案就是把這些分散在飛機內不同地方的計算機所承擔的功能剝離抽取出來集中在一起,用一個計算機來處理這些所有的功能。“我們也管這叫虛擬化。這樣既省電,也省空間”,Alex Wilson表示。
這一新解決方案的核心的技術就在風河VxWorks 653操作系統上。“我們的這個新平臺完全遵從開放標準,支持各種應用模塊,都可以直接連接、馬上使用。例如,有的廠商是專門做飛行管理系統的,他們的應用模塊系統符合這些接口規范,就可以直接放在我們的平臺上使用”,Alex Wilson稱。
推進多核處理技術將是關鍵
顯然,風河并不滿足于現狀。Alex Wilson表示,“我們真正想要下一步要做的事情,是希望IMA在硬件上可以享受到多核處理器所帶來的益處”。
IMA即綜合模塊化航電系統。Alex Wilson解釋稱:“我們之所以要在這方面推進工作,是因為現在在市場上已經越來越難得買到單核處理器。不管是筆記本、甚至是手機,現在都在用多核處理器。當然,難以購買只是市場上的、表面的原因。市場越來越少單核處理器,深層次的原因是使用多核處理器能夠在性能、功能和價格上具備更強的競爭力,從而為企業業務提供非常大的益處。比如說,有了多核就可以使用虛擬化技術。在虛擬化的基礎上可以支撐不同種的操作系統,再支持更多不同廠商的應用模塊”。
目前,風河已經發布了多核版本的產品,支持很多種操作系統。接下來,整個航空業在多核處理器的應用上,勢必面臨確保整個系統能夠順利通過安全認證的問題。
在Alex Wilson看來,這其中主要包含了不少難題。“首先,時間約束是很難進行驗證的。實時系統在時間上有嚴格的要求,比如說你要飛機向左轉,它的一系列機構必須馬上要做出這個動作,不能說等一下才做這個動作,這樣就會偏離航線。在虛擬化系統中,同時需要加載多個應用。要通過高級別的認證,你就必須要證明,這個應用的加載、運行不能去干預你的操作系統以及別的應用,這在認證上很難做到的。
然而,航空業是對安全性、可靠性要求非常高的行業,所以要推進多核處理技術的應用必須應付嚴苛的認證。
Alex Wilson預計:“新的需求,新的技術,新的市場格局,都會讓透明性更加困難”。Alex Wilson將其總結為四個方面:第一,復雜多樣的網絡互聯讓時間約束越來越難得到保證和證明;第二,資源共享讓系統復雜度和透明度的矛盾更加突出;第三,知識產權的顧慮也會增加透明性的困難;第四,內部微代碼的廣泛應用。
據悉,提供處理器、存儲器、網卡等各種產品的商家都有自己的知識產權需要保護。既要通過認證,還要保證功能和性能。為了通過這些安全性認證,可能要對這些電子元器件的提供商要獲得他們很多很微觀的底層的內部的代碼,而往往這些代碼是他們自己公司本身的商業機密,不向外公開。
但矛盾總有解決的辦法。Alex Wilson介紹,在最近的幾次航空業國際會議中,風河公司的安全專家Joe,提出了“在原有認證的基礎上再增加一些參數的變化”的方法,這既可以達到原先認證的目的,又多核系統認證非常有幫助。
當然,作為對安全可靠性要求甚高的航空領域,是必須要“十萬分”的認真。Alex Wilson表示:“我們要不斷做的,就是去預測出現故障的概率。或者一般來講你會飛行多少個小時無事故,我們管它叫VI,就是脆弱性因子。對這個進行實際的評估,就是安全的重要指標。類似這樣的研究,可以幫助我們在航空電子方面做出一些最終的結論,也會幫助我們最終在飛行當中的安全性有保障”。