通用航空典型机型CBT系统智能生成技术研究

许冀威　何超

【摘 要】通用航空高速发展，带来机务维修培训的较大需求，通用航空的机务CBT系统的研制迫在眉睫。本文首先介绍了机务CBT国内外发展现状，然后研究了通用航空典型机型CBT系统智能生成的相关技术，为CBT智能生成平台的建立提供了理论基础。

【关键词】通用航空；CBT；智能生成

0 引言

2010年底《关于深化我国低空空域管理改革的意见》的发布，对深化我国低空空域管理改革做出部署，意味着我国航空业的制度性变革正式开启，未来十年，我国通用航空工业将迎来大繁荣、大发展的黄金时代。[1]

由于通用航空机型繁多，飞行时间段不确定，飞行作业项目多样化，使用空域随意性大等特征，与运输航空比在飞机维护上有较大的区别，这将给通用航空的机务维修培训带来较大需求。[2]

1 国内外发展现状及趋势

机务CBT（Computer Based Training）是一种基于计算机的，集飞机结构系统培训、考试为一体的软件系统。它广泛应用于航空公司机务培训及和航空院校的专业教学。

在欧洲，一个由航空公司及维修商组成的联合体正在欧共体资助下制定了虚拟维修培训计划；美国飞行安全波音国际公司（FSB）探索了虚拟培训的巨大潜在优势，开发一台桌上计算机装置用于维修培训；石家庄军械学院设计的大型复杂装备虚拟维修训练系统由虚拟样机和虚拟维修过程仿真控制2部分组成，虚拟维修仿真控制又包括虚拟环境生成和输出、人机交互、维修任务控制和虚拟样机及工具行为状态控制等4个模块。[3-5]

在目前已有的技术条件下，单纯靠人工花费大量的时间开发、制作CBT软件的技术已经比较成熟。各行业很多商用CBT软件制作已经非常完美，从人机交互界面到教学内容本身都设计的非常精美，但是这些商用软件的最大问题在于价格相对较高，通航企业承受能力有限。同时，通用航空由于其用途不同，机型品种繁多，使其维修模式和机型相对单一的运输航空有较大区别。因此针对通用航空的机务CBT系统的研制迫在眉睫。

2 系统组成及关键技术

该系统的研制，涉及数字图像处理、模式识别、专家系统、人工神经网络、数据库技术、三维建模等技术。主要涉及的工具包括建模工具软件、编程开发工具软件、图像识别及处理软件等。

整个通用航空典型机型机务CBT智能快速生成平台由“通用航空典型机型相关教学资源的数字化录入”开始，将系统原理图、三维数字样机（整机）、各零（部）件三维模型、维护手册等文本资料导入到平台中，系统运用模式识别技术、数字图像处理技术、人工神经网络技术、三维建模技术等对导入的资料进行处理，提取出感兴趣的知识；通过对知识的组织优化并存储到关系数据库中等待机务CBT快速生成平台根据操作者所录入的需求，按需调用并生成符合法规和培训要求的通用航空典型机型机务CBT系统。系统结构图如图1所示。

2.1 通用航空典型机型相关教学资源的数字化录入技术研究

教学资源数字化录入技术研究，是整个基于虚拟维修的CBT系统开发的第一步，也是国内外的研究热点，相关研究集中在平面图形和三维图形的制作及重构上。进一步细分其技术难点还可以分为如下三个方面：

2.1.1 通用航空典型机型的系统原理图的数字化录入技术

通用航空典型机型的系统原理图是机务维修的重要依据，对于整个CBT系统的自动生成非常重要，可以说是CBT系统自动生成平台的灵魂。相对于民航大型客机来说，通航主力机型的系统原理图资料目前大多还停留在纸质保留阶段。如何将这些资料进行高效的、高质量的数字化录入是必须解决的一个关键问题。国内外很多科研机构院所已进行了大量的研究。但通航主力机型的系统原理图大多未采用标准的机械制图，各飞机制造厂商绘图的风格略有差异。针对以上情况，本研究拟计划针对通航典型机型系统原理图数字化录入技术进行研究，运用图像处理、模式识别等理论和方法，结合通航典型机型系统原理图的实际情况，最终达到针对通航典型机型的系统原理图能够进行高质量、高速度、智能化的数字化录入。

2.1.2 基于通用航空典型机型的三维整机、零（部）件模型的数字化录入技术

在现有的技术条件下，采用人海战术，花费大量的时间和精力，人工绘制出三维整机、零（部）件模型，并直接导入到CBT系统，并在系统中直接调用中已经不是什么难事。但是，作为低成本的，服务于通用航空典型机型的CBT快速生成系统，是直接调用模型还是在系统中快速的、动态的重构模型，这也是非常值得研究的技术难点。

2.1.3 基于文本的通用航空典型机型相关知识提取技术研究

作为CBT系统快速开发平台，系统的各种功能和应用都是以知识作为纽带，自动的、智能的将各种资源紧密的联系在一起来实现用户的需求。而通用航空典型机型相关知识提取技术可以预见其难度从技术层面上讲相对较小。主要原因在于通用航空培训内容知识点的语言句式比较固定。关键词，字相对比较固定且范围较小。只要通过对大量的通用航空典型机型实际培训、工作语料进行分析就可以得出特有的词和句法、语法类型特点，从而总结出适合通用航空的特点信息的提取规则。[6]

2.2 通用航空典型机型知识库的存储技术研究

对于已经处理（抽取）的知识，从用户层面上来讲，如何根据这些知识快速的、高质量的生成CBT系统才是用户最关心问题。本研究使用现有的面向对象数据库、关系数据库。关系数据库对知识进行组织、存储相对更加规范，可以相对非常完美的解决索引、安全性、数据完整性、多用户处理、事务处理等相关问题。

2.3 通用航空典型机型CBT系统智能生成技术研究

CBT系统智能快速生成技术研究作为前述研究的最顶层研究，它负责将前述各核心技术整合到一起，完成用户的需求。对用户，该技术主要研究如何更加友好、智能的人机交互；对系统核心，该技术主要研究如何更高效、更高质量、更智能的将生成CBT系统所需的各种元素整合在一起。

CBT系统智能生成技术一直是CBT领域的一个研究热点。由于研究涉及面非常广泛，包括了人工智能技术、软件工程技术、多媒体技术、教学理论等很多方面。

作为通用航空典型机型CBT智能快速生成技术的研究，可以在一定程度上，根据通用航空典型机型培训、使用和维护的经验，将系统进行可接受的简化。根据实际需要，将生成的CBT系统限制在几个固定的模块，例如：“通用航空典型机型机型培训模块”、“通用航空典型机型维护实训模块”、“通用航空典型机型考试评估模块”等。这样，即契合了实际工作需要，也满足了相关法规的规定。

3 展望

本文研究了通用航空典型机型的CBT智能快速生成平台的相关关键技术，为CBT智能生成平台的建立提供了理论基础。但由于自身的水平、时间、经验、精力及外部条件的限制，本文有些内容并不完整，还需要进一步完善。

【参考文献】

[1]许民乐，胡文洲.通用航空产业将迎来大发展的黄金时代[R].北京：中银国际证券有限责任公司，2010：11.

[2]杨晓强，周长春，李海军.基于B/S模式的通用航空安全信息管理系统设计与实现[J].中国民航飞行学院学报，2012（3）：13-15.

[3]比尔·布尔切尔.维修技术的虚拟培训[J].航空工程与维修，2001（6）：48-50.

[4]刘佳.面向维修的飞机总体布置设计技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2010：18

[5]张旭.基于AICC的B737机务CBT系统的研究与开发[J].辽宁工程技术大学学报，2005（1）：107-109.

[6]魏磊.CBT开发平台中的知识抽取技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2006：37.

[责任编辑：杨玉洁]