大數(shù)據(jù)驅(qū)動的飛行信息物理融合系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法.pdf

1、飛行信息物理融合系統(tǒng)（Flight Cyber-Physical System，簡稱FCPS）是CPS在飛航領(lǐng)域的應(yīng)用。在電子飛航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)信息化和網(wǎng)絡(luò)化程度更高，是下一代飛航系統(tǒng)的發(fā)展方向。以目前美國最新研制的‘夢想飛機(jī)’波音787客機(jī)為例，它采用了更為先進(jìn)的傳感技術(shù)，具有計算能力，更穩(wěn)健、智能的通信、控制能力，具備連接網(wǎng)絡(luò)能力，并且有更加整合的機(jī)載設(shè)備和軟件模塊。在由天空、衛(wèi)星、地面系統(tǒng)所組成的全球系統(tǒng)中，這樣的飛機(jī)如同一

2、個個飛行中的智能節(jié)點(diǎn)，能夠確保自己飛行安全并且位置與時間信息準(zhǔn)確，又能把這些信息穩(wěn)健的，實(shí)時的傳遞給利益攸關(guān)者進(jìn)行科學(xué)決策和社會服務(wù)。圍繞著整個飛行系統(tǒng)，關(guān)于它的分類，學(xué)術(shù)界沒有明確的界定。以飛機(jī)為主體，其大概包括飛行交通管理系統(tǒng)(AirTraffic Management System，簡稱ATMS)，飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)(Aircraft Airborne System，簡稱AAS)，還有機(jī)場管理系統(tǒng)（Airport Management

3、System，簡稱AMS）等等。它所涉及的對象有飛機(jī)本身的機(jī)載系統(tǒng)，地面系統(tǒng)，衛(wèi)星系統(tǒng)，飛機(jī)場管理，空管單位以及它們之間的極其龐大的鏈接、監(jiān)控、管理網(wǎng)絡(luò)。范圍廣泛，系統(tǒng)復(fù)雜、數(shù)據(jù)巨大而異構(gòu)。無論是過去還是將來，人類都希望飛機(jī)能和地面的火車與汽車一樣有更可靠的安全系數(shù)。這在空難多發(fā)的今天，就顯得尤為重要。
　　毫無疑問，為了解決這些海量數(shù)據(jù)處理與存儲的問題。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。如今，大數(shù)據(jù)已經(jīng)應(yīng)用于廣大的行業(yè)領(lǐng)域里，如前面所提的飛行

4、系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、地面交通、電子商務(wù)系統(tǒng)，醫(yī)療系統(tǒng)、社交網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、社會數(shù)據(jù)調(diào)查等等。面對這些機(jī)遇與挑戰(zhàn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)也發(fā)展的日新月異。其技術(shù)包括如遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)挖掘，機(jī)器學(xué)習(xí)，多維分析，數(shù)據(jù)融合與集成，分布式存儲技術(shù)與文件系統(tǒng)，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可視化等主要領(lǐng)域要點(diǎn)。無論大數(shù)據(jù)有多復(fù)雜，但其中心思想就是要實(shí)現(xiàn)大海撈針，以此創(chuàng)造現(xiàn)成的或者間接的價值與啟發(fā)。
　　AADL(Architecture Analysis and

5、Design Language)是一種借鑒了UML、Marte等優(yōu)點(diǎn)的支持文本與圖形方式的建模語言。AADL對基于模型分析和復(fù)雜實(shí)時嵌入式系統(tǒng)的規(guī)范特別有效。AADL還通過提供一種標(biāo)準(zhǔn)和精確的方式來描述復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時性、安全性、可調(diào)度性等非功能屬性，使得程序員能夠提早對構(gòu)件或應(yīng)用進(jìn)行可調(diào)度性、可行性的分析，保證轉(zhuǎn)換模型和自動生成代碼的一致性。利用AADL語言對飛行物理融合網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行建模能夠很好的表示系統(tǒng)的非功能屬性，保證系統(tǒng)開發(fā)流

6、程的高效性。
　　本文內(nèi)容含有對信息物理融合系統(tǒng)的基本介紹。對大數(shù)據(jù)的進(jìn)行了基本介紹。對當(dāng)前大數(shù)據(jù)的收集、處理、存儲流程中涉及的技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性闡述，并對大數(shù)據(jù)與信息物理融合系統(tǒng)的結(jié)合做了可行性分析，對其認(rèn)識架構(gòu)進(jìn)行了分析，詳細(xì)討論了各個層次架構(gòu)的功能和特點(diǎn)。綜合大數(shù)據(jù)的技術(shù)特點(diǎn)和CPS的系統(tǒng)需求，提出了基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的信息物理融合系統(tǒng)。其中針對基于目前大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛行監(jiān)控與維護(hù)系統(tǒng)，對其收集存儲，處理進(jìn)行了系統(tǒng)性討論。本文對飛行信