增强和虚拟现实在航空电子技术清单上名列前茅

作者：Majeed Ahmad，特约作家

冠状病毒大流行袭击了航空业，当时航空业正处于雄心勃勃地寻求采用新技术，包括人工智能 (AI)、机器学习 (ML)、增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) . 由于认证复杂性而迟迟无法采用多核处理器的航空电子行业终于开始采用强大的处理芯片，让设计人员能够事半功倍，并在单个硬件平台上运行多个应用程序。

现在，虽然航空业在大流行之后将不一样，但值得一看的是，计算能力、时尚显示器和智能传感器的融合是否会使航空电子设备在社交时代更灵活、更能应对新出现的挑战。距离和接触者追踪。

让我们从人工智能及其分支（如机器学习）开始，看看这些技术如何帮助简化驾驶舱中的视觉混乱，并提高负责飞机维护和大修工作的工作人员的效率。

航空电子设备中的机器学习Avionics 是采用自动化计划的行业领导者之一，它正在利用 AI 技术实现更大的自主性。新的努力旨在减少飞行员的工作量，准确定位潜在问题，并为飞行员提供更好的态势感知能力。

Collins Aerospace 与嵌入式软件供应商 Wind River 携手，在飞机驾驶舱中采用 AI 和 ML 技术，以增强自动化系统的智能。两家公司还在合作研究基于人工智能的解决方案如何应对与确定性和可预测性相关的安全挑战。

机器学习等 AI 技术的采用现在正在进入驾驶舱，以处理来自多个传感器和来源的复杂信息，然后以一种使飞行员能够做出明智决策的方式将其呈现给飞行员。这样的系统可以分为两大类：实时系统和非实时系统。

非实时系统可以通过卫星通信链路将飞行数据传输到航空公司数据中心，从而将飞机变成电子飞机。同样，当飞机在机场航站楼大门的地面上时，可以使用 4G 和 5G 网络链路。基于云的远程分析可以监控传感器数据，以确保飞机高效运行，并在必要时推荐预测性维护。

另一方面，在实时航空电子系统中，机器视觉功能可以提供直观的 3D 地形图视图，以协助飞行员，例如在机场着陆时。这种部署在飞机本地处理平台上的机器视觉系统可以为飞行员提供确定性、低延迟的响应。

增强试点替代现实——包括 AR、VR 和混合现实 (MR) 技术——正在成为军事和航空设计中的下一个大型计算平台。MR 在 AR 和 VR 技术的十字路口运作，旨在同时复合现实世界和数字交互。

AR 以数字方式将虚拟对象置于现实世界中，正在成为监视和监控活动的可靠商品。例如，驾驶舱内的飞行员可以通过 AR 眼镜查看实时飞机数据。还有一些工具可以实时增强飞行员决策的其他方面。

首先，AR 的采用使复杂的试点工作变得更容易一些。AR 辅助飞行使飞行员能够做出更安全、更明智的决定。这是因为 AR 以简化原本复杂的驾驶飞机工作的方式实现了免提移动性和实时信息。

配备 AR 头戴式显示器的飞行员可以利用视野中出现的数字信息，直观地检查飞行前程序。此外，在黑暗和下雨的条件下，视觉系统会覆盖周围区域的清晰图像，以促进顺利起飞和降落。

还以直升机飞行员在低能见度天气条件下飞行的情况为例。在这里，当飞行员专注于前方路径时，AR 将有关山脉、房屋等的数字地形信息带到飞行员的视野中。

值得注意的是，AR 眼镜和头戴式耳机还结合了 AI 和 3D 传感器技术，以各种方式扫描、识别和跟踪影响飞机飞行和维护操作的问题。例如，AR 技术使航空工程师和技术人员能够通过进行智能视觉检查来补充飞机维护程序。

虚拟驾驶舱AR 的更著名的表亲 VR，让用户沉浸在一个完全人造的世界中，被广泛用于飞行训练。自 1980 年代以来，航空培训的变化和优化很少。这就是为什么空中客车公司和其他航空电子行业参与者开始探索 VR 技术以实现更高价值的培训。

VR 环境非常有效地模拟了物理世界，这使航空公司能够将实践培训嵌入虚拟意义上，并更有效地培训飞行员、工程师和机组人员。平视显示器 (HUD) 等 VR 小工具还使地勤人员能够准确地看到降落区、跑道和其他目标，而不受天气条件的影响。

Qantas 和 Lufthansa 是首批使用 VR 培训飞行员、工程师和机组人员的航空公司之一。在这里，劳斯莱斯等飞机发动机制造商正在提供专门的 VR 培训工具，以服务于各种航空电子用例。

飞行员沉浸在虚拟驾驶舱中，他们只需要一台个人电脑、一个 VR 耳机和一对手控器就可以进行在线培训（图 2）。最初的 VR 培训使飞行员在进入全飞行模拟器和实况飞行阶段时更有效率。

空中客车公司正在使用 VR 技术来补充模拟器培训。它使受训飞行员能够在他们采取特定行动时收到有关飞行模拟的实时反馈。此外，飞行员可以通过 VR 应用快速学习与工程相关的任务。

航空电子 AR 和 VR 技术的未来，在 AI 和 3D 扫描功能和特性的帮助下，不再是令人惊叹的酷炫技术。他们正在寻找实际用例，航空电子行业正在提供新的探索场所。这些技术有助于一系列应用，从为飞行员提供更好的态势感知、监视和监控，到准确分类工程和维护问题以及飞行训练。

空中客车公司和波音公司等航空公司拥有庞大而干净的数据集，它们可以借助具有卓越计算能力的多核处理器和针对特定机器学习能力的人工智能加速器来测试和训练人工智能算法。这与一系列 AR 和 VR 应用相结合，可以很好地改变后冠状病毒时代的航空电子设备。

审核编辑 黄昊宇