航空运输与物联网系统的关系分析

（一）RFID技术在航空运输中的应用

1.在航空运输中应用RFID技术的必要性

随着经济全球化的迅速发展，物流业越来越受到世界各国的重视。物流跟踪在物流业中占据越来越重的地位，它在提高物流质量方面起到了举足轻重的作用。射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）（以下通称“RFID技术”）技术作为物流跟踪的前沿技术，越来越受到大家的关注。20世纪90年代以来，RFID技术得到了快速的发展。RFID技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。它已经迅速渗入经济发达国家和地区的很多领域，并得到了相关技术与应用标准的国际化的积极推动。目前，RFID技术在经济发达国家的物流业中得到了迅速发展，预计在不远的将来，RFID将为中国物流业带来一场技术与成本的革命。

2.RFID技术在航空运输管理上的应用

近年来，中国的物流领域正处在高速发展期，而RFID技术可以显著降低供应链管理和物流管理的成本，有助于降低各种意外造成的损失，有助于减小一些体积较小的商品被盗的可能性等，在客户管理和物流供应链管理方面带来了一场革命。中国作为人口大国，经济规模不断扩大，正成为全球制造的中心，RFID技术有着广阔的应用市场。针对物流这一快速发展的行业，中国已初步开展了RFID相关技术的研发及产业化工作，并在部分领域开始了应用，但由于基础薄弱，缺乏核心技术，应用分散，不具备规模优势。RFID技术的发展与应用是一项复杂的系统工程，涉及众多行业和政府部门，影响到社会、经济、生活的诸多方面，在广泛开展国际交流与合作的基础上实现自主创新，需要政府、企业、研发机构间的统筹规划、大力协同，最大限度地实现资源合理配置和优势互补。为此，科技部会同国家发改委、信息产业部、交通部、海关总署、国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会以及中国标准化协会、中国物流与采购联合会等，共同组织各部门的专家编写了RFID技术的推广政策，从RFID技术发展现状与趋势、中国发展RFID技术战略、中国RFID技术发展及优先应用领域、推进产业化战略和宏观环境建设五大方面为中国RFID技术与产业未来几年的发展提供系统性指南。国航公司、山航公司、大韩航空、全日空航空等航空公司均在此设立了办事处。美国康捷空、UPS等世界500强企业货运营业部也落户其中。随着中国改革开放的进一步深化，特别是加入WTO之后，各家航空公司对航空物流更加重视，战略上从“轻货重客”转变为“客货并举”，近年来，随着航空货运业务在全球的快速发展和自动分拣技术的普遍应用，在航空货物物流中对提高货运的效率、降低分拣差错率都提出了更高的要求。而RFID技术的独特之处获得了在航空物流领域内的青睐。具体来说，RFID应用的主要优势包括可以增加行李/货物的可见性、降低运营成本、提高客户服务水平及客户满意度。RFID技术在航空货运管理上的应用可以为用户带来从货物代理收货到机场货站、安检、打板以及地服交接等环节效率的提高和差错率的降低，并可监控货物的实施位置。这为航空货运行业进一步提高运能、合理利用运力资源、改善服务质量提供了可靠的技术手段。

（二）GPS技术在航空运输中的应用

1.GPS技术在航空运输中应用的必要性

中国民用航空总局航空安全技术中心在2005年12月提出通用飞机空地指挥系统，此系统利用卫星定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）结合来确定飞机在空中的位置。其原理是飞机上的GPS接收机将飞机的位置（经度、纬度、时间）数据传给飞机上的机载计算机，机载计算机将接收到的GPS信息通过机载数传电台向地面发送。地面计算机的屏幕上绘有机场的空域范围及飞机应该飞行的路径，地面计算机将接收到的信息通过坐标转换（WGS84 Beijing 1954），在地面计算机屏幕的相应位置显示出来，这样，就可以在地面计算机的屏幕上清楚地看出飞机偏离航线的情况及各架飞机的相互位置。在国内民航的大型机场，飞机的指挥调度系统是通过二次雷达来实现，即飞机上装有应答机，机场安装二次雷达，二次雷达将接收到的应答机信号进行解算，解算出飞机的位置和高度，在二次雷达的显示屏上显示飞机的位置、高度以及飞机的编号，管制员通过每一架飞机在屏幕的位置和高度进行指挥调度。但二次雷达的价格昂贵，安装一部二次雷达需要花费几千万元人民币，并且飞机上必须配备二次应答机。这些对中小型机场和通用飞机更是不可能的。

目前在一些通用机场的做法是通过“摆棋子”来指挥调度。即每一个棋子写有飞机的编号，管制员与飞行员不断地通话，由飞行员来回答飞机的位置，管制员将写有该飞机编号的“棋子”放在图纸的相应位置上，管制员通过“棋子”在图纸的不同位置来进行指挥调度。这种做法使管制员与飞行员工作量大大增大，而且易于出错。

精密时间是现代高科技发展的必要条件，精密时间的应用涉及从基础研究领域（天文学、地球动力学、物理学等）到工程技术领域（信息传递、电力输配、深空跟踪、空间旅行、导航定位、武器），精密时间的应用涉及从基础研究领域（天文学、地球动力学、物理学等）到工程技术领域。近20年来，随着我国国民经济的飞速发展，国防建设步伐的不断加快，特别是在航天和战略武器试验、电信技术和交通运输业的加速发展，都对它们所依赖的高精度时间同步提出了更高的要求。授时系统就是使仪器或计算机与国际标准时间达到精确同步。通常，可以用原子钟来保证仪器的时间与国标时间达到精确同步，但是原子钟价格昂贵。所以在民用航空系统中，GPS授时系统没有出现前，都是采用传统的用计算机时钟作为时统，计算机时钟由晶体振荡器和软件计数器组成，晶体振荡器产生稳定的周期的振荡，这样1秒钟就可以通过振荡的次数来表示；软件计数器则记录时间码，即总的秒数。晶体振荡器以一定间隔使计算机产生一次中断，然后使软件计数器增加一定量来改变时间码。由于计算机本身的晶体振荡器的频率稳定度有限，使得计算机时钟精确度不高。

2.GPS技术在航空运输管理中的应用(www.xing528.com)

随着民用航空运输业的迅猛发展，对空中交通管制现代化水平提出了更高的要求。航管部门作为空中交通指挥部门，主要负责对航空器和航班的调动和管制，保障飞行安全。由于航空器具有高速运动的特性，航管部门为了能够精确、快速地对航空器进行指挥和控制，必须在航管通信中拥有准确的时间基准。目前，许多航空器上已经安装了飞机通信寻址与报告系统（ACARS）设备。通过ACARS设备，航空器能获取准确的全球定位系统（GPS）时间。对应的航管信息系统采用分布式结构，传统上以计算机作为时统。由于它精确度差，受外界影响大，已不宜在航管信息系统中作为时统使用。探索一种简便、可靠、准确的航管信息时统新方法是一个迫切需要解决的问题。随着GPS技术的发展，由于GPS卫星装载了高精度的铯原子钟，全球定位系统（GPS）可在全球范围内提供精确的UTC时间码和秒定时脉冲，利用GPS接收机接收卫星的UTC时间码和秒脉冲，通过软件从串口将UTC时间码和秒脉冲读到计算机，用以校准计算机时钟的频率和时间，就可以得到比计算机时钟精确得多的时间系统，所以，利用GPS作为时统就在很多的领域得到了广泛地应用。由此，利用GPS授时作为时统可以避免使用价格昂贵的原子钟，节省很多的成本，又可以得到比计算机时钟精确得多、且能很好地满足民航系统对时统需要的时间系统。

（三）GIS技术在航空运输中的应用

1.在航空运输中应用GIS技术的必要性

在经济全球化、航空自由化的背景下，民用航空运输业取得了前所未有的发展：民用机场的功能在不断扩大，机场的概念也拓宽了，不再只是飞机起降的场所，而成为客货的集散地，甚至是一个经济实体。在这种情况下，机场管理的内容也更为复杂，安全管理、净空管理、运行管理、机坪管理、地面勤务管理、飞行区管理、客运管理、货运管理、服务质量管理、土地与规划管理、环境管理、经营管理、物业管理等，不一而足。尤其是在机场的安全管理上，社会媒体给予了更多的关注。然而自1970年以来，世界航空运输量的迅猛增长导致了航班的增加，给空中及地面交通都造成了拥挤，表现为飞机与飞机之间、飞机与服务车辆之间的冲突，在这种情况下，机场的运行效率降低了，安全性也下降了。面对这样的情形，一些人提出了相关的解决办法，如扩大机场的规模，但是这样做势必会导致资金投入过大、周期长，而且见效也比较慢的后果；在原有基础上充分发挥或增加机场的容量成了被大多数人看好的解决方法。然而，在增加机场容量的同时，对机场地面飞机和机动车的移动管理也变得更复杂了，这不仅是飞机、机动车数量和移动频繁的问题，而且还有建筑物的阻挡、地面的复杂程度、地面飞机和机动车距塔台的距离及场面管制员的视角等因素的影响。因此，采取增加机场容量这一方案的前提是，我们必须对以上可能造成安全隐患的因素加以监测和控制，使其对机场安全的威胁最小。机场作为航空运输的重要环节之一，其安全管理涉及飞行安全、空防安全、地面安全、消防安全等多个部门。

据有关方面的统计，飞行事故中有70%～80%是发生在机场或机场附近区域。所以，加强机场安全的防范是机场正常运行首要考虑的问题。在计算机、通信和数字技术等高科技迅猛发展的今天，在民用航空领域实施富含高科技的雷达监测系统是很有必要的。特别是从一个现代化大型国际机场的安全管理和运行管理来看，设计和安装一个完善、先进的安全防范系统尤其重要。但是目前被广泛运用的雷达监测系统存在一些问题，机场雷达探测范围多是通过二维的图形或图表来反映的，不能准确反映在三维地形环境中雷达发射的电磁信息的分布态势。

由于输电线路及其杆塔位置不仅与地理空间条件密切相关，而且线路工程图庞大、数据类型多而复杂，而地理信息系统（Geographic Information System，GIS）具有反映地理空间关系，统计各种空间及属性信息的能力。

对人类的很多活动而言，导航及定位都是至关重要的。美国国防部在20世纪70年代初开始设计GIS，起初的设计目的只是为了协调飞机、导弹、轮船以及军队的调动与配置，认为军方在这些活动中必须在全球性定位或导航方面具有超高级精确度，整个GIS研究项目一直持续到1993年才最后完成。在1991年的海湾战争中，GIS就已崭露头角，取得预期效果，它为空中轰炸和地面炮火提供准确目标，甚至能让当时的美军指挥官手持GIS地面接收机，极其正确地引导部队成功穿越了渺无人烟的沙漠。

2.GIS技术在航空运输管理上的应用

由于微电子技术的迅速发展，现在的GIS接收机可缩小到几个集成电路的体积，使得系统结构变得十分经济、实用和简便。结合GPS的使用，GIS这种新技术正在应用到各类部门中去，它不仅仅为运输工具在定位和导航等实用领域方面得到重要应用，而且在跟踪、计时和绘制地图等方面都具有广阔的应用前景。对于美国国防部原先的GIS设计人员而言，GIS的发展之快和用途之广，是始料未及的。例如，PDA（Personal Digital Assistant）个人数字助理，是近来继传呼机、手机之后，迅速崛起的新兴电子消费性产品，即智能电脑工具。同样，在民航系统中人们也早就在研究GIS的应用，近年来随着世界经济和我国经济的高速发展，我国经济体制改革和对外开放的不断深入，我国的航空运输量逐年递增，空中交通以惊人的速度发展，从事民用航空的飞机越来越多，民航的航路开辟得越来越多，对空管工作的要求越来越高。一方面，繁忙的空中交通由空管局统一调度、管制，另一方面，机场的跑道、滑行道及停机坪上的飞机和车辆的交通在可以预见的将来，也会十分繁忙，而站坪这部分的交通管制，在中国现有的机场都是简单地依靠目视指挥，辅以一些内通设备来完成，这种传统的管理手段导致了机场运营效率的低下。目前国际上通常的做法是使用机场站坪的车辆监控系统，可以很好地解决站坪管理落后的情况，提高站坪指挥的效率，国内的机场已有北京、上海、广州等地在使用，目前ITS（智能车辆导航系统）发展迅速，有很多成型的产品问世并投入使用，但是，对于民航系统的特殊要求，很多地方都不能满足。经多方考察论证，沈阳空管局决定自主开发，这样在节约大量成本的同时，可以根据自身的特点开发出更加适合自身情况的软件。