基于高通量卫星的智慧飞机应用

文|于杨 时紫剑 刘丽 何文婷 吴君妍 刘阳 张帆

1.星航互联（北京）科技有限公司

2.中国卫通集团股份有限公司

一、前言

互联飞机和智慧飞机是指将飞机作为网络中的一个联网节点，满足航空公司运行部门、客舱服务和乘客消费性通信需要。乘客通过机上客舱WiFi解决方案，接入互联网。乘客可以浏览网络、聊天，或借助宽带卫星网络接收或传输音频和视频流，因此对客舱网络通信所需的带宽要求很高，并且需求还在不断增加；而机舱乘务员用来管理机舱和乘客信息的应用所需的带宽较低[1]。自2017年中星16号Ka 高通量卫星成功发射以来，已完成电信级通信网络建设和机载终端适航取证，使航空互联网进入商用阶段，可为飞机提供200Mbit/s 和10Mbit/s以上的下载和回传速率，使客舱乘客享受与地面同等的网络体验，也为智慧飞机带来了可能。

接入高速网络的同时，也使驾驶舱与乘务人员保持时时在线，可实现更好的飞行操作和安全要求。驾驶舱中使用的电子飞行包需要联网以进行天气监测和预报、飞行跟踪、运行优化和健康监测（包括飞机和各设备健康监测，以增加组件的使用寿命）。

通过智慧飞机，航空公司不仅向乘客提供创新服务，增加辅营收入并提升服务质量，而且还可优化航班运营，减少成本消耗并提高运行效率。航空公司对联网系统的兴趣不仅在于提供航空互联网（IFC）服务，同时还在于向飞行机组人员、机舱服务人员和地面人员之间提供数据通信，以改善维护和运营。

二、国际基于高通量卫星的智慧飞机应用

国际上对于智慧飞机的研究、应用起步较早，目前随着高通量卫星网络的应用推广，联网飞机数不断增加，智慧飞机应用也在各航空公司机队不断普及。2017年，澳洲航空公司QANTAS 在波音737机队（约75 架）应用卫讯公司（Viasat）的Ka 高通量卫星网络，形成空地一体解决方案，使飞行期间的航空器通信寻址报告系统（ACARS）、电子飞行包（EFB）、快速存取记录器（QAR）等飞机驾驶舱大流量数据的实时传输成为可能，相对于传统的空地通信手段，高通量卫星网络突破了带宽限制，降低了通信传输成本。

除驾驶舱的智慧飞机应用外，国际上多家公司也基于高通量卫星网络实现了客舱互联网应用。以机上多媒体业务为例，美国GoGo 公司是市场上最早且拥有众多具备交互式网络电视（IPTV）商业飞机的航空互联网服务商，在2019年推出了新一代机载网络产品支持IPTV 业务。泰雷兹作为第二大IFE 系统制造商，具备利用高通量Ka 卫星网络作为基础设施向用户提供互联网娱乐、IPTV 等服务的能力。借助Viasat 的超高容量卫星网络，捷蓝航空（JetBlue）在纽约和伦敦之间运营的空客A321远程飞机，配备国际直播电视节目为特色的椅背娱乐系统，节目包括BBC、CNBC、Sky News、CNN International 以及体育赛事直播内容。[2]

三、国内基于高通量卫星的智慧飞机应用

目前相较于国外，中国的飞机联网数还较少，智慧飞机应用尚处于起步阶段，未来国内航空互联网市场有极大的发展潜力。

1.基于高通量卫星的飞机前后舱融合通信

目前飞机前舱数据传输主要使用ACARS，中国民航约有97%的运输飞机安装了甚高频ACARS系统，卫星通信方式由L 波段的海事卫星完成，这两种方式均为窄带通信，无法进行高速实时传送且流量费用很高，在窄体机覆盖率很低。高通量卫星可为前舱提供大带宽网络，根据飞机的飞行阶段将非安全信息通过低成本、高速率的宽带卫星数据链路通道发送，以高性价比方式完成数据传输和交互。

基于前后舱融合的卫星通信网络系统可支持前舱飞行数据和后舱乘客上网应用数据的协同传输，其架构如图1 所示。

图1 基于前后舱融合的卫星通信网络架构

高通量机载卫星通信系统由综合信息服务平台、高通量卫星通信网络、Ka 机载卫星终端、客舱WiFi 系统以及飞机数据接口设备组成。其中综合信息服务平台是智慧飞机前后舱应用的支撑平台，通过地面专线与各航空公司互联。客舱WiFi系统由机上服务器和无线接入点构成，为客舱娱乐和网络接入提供入口。飞机的快速存取器（QAR）通过网络隔离方式将多种飞机数据如飞行数据、舱音数据、EFB 电子飞行包等辅助数据实时回传给航空运行控制中心（AOC）。AOC 作为航空公司的资源整合和信息整合核心，通过对数据进行实时监测和分析，对航班统一调度指挥和集中管理，可实现远程客舱空防安全监控、远程空中突发事件处置、远程机务技术支持、远程服务监督等各类应用，使飞行运行更加合理、高效；可提供实时位置和天气信息，进行航班跟踪，并决定其整个飞行趋势，减少燃油消耗，优化飞行效率；通过数据的监控和大数据分析，预判飞机存在的故障，提前做出决策，优化航司运行流程和运行效率，有效辅助航司提升安全管理水平。

2.智慧飞机客舱互联网应用

客舱互联网的智慧应用包括乘客上网、网页和媒体浏览、社交通讯、目的地信息等服务，这里重点论述通过卫星高通量化后赋予客舱服务的创新应用，如精准推送、机上医疗和机上互联网多媒体客舱服务。

（1）大数据技术提升客舱服务

随着互联网和多媒体的迅速发展，大数据精准推送这一新的信息化处理技术应运而生。人们最先在网络上看到的是新闻、视频、置于优先位置的商品等，但随着信息技术的发展以及大数据应用的兴起，大数据精准推送发展得越来越全面，信息定制化、资讯分众化也得到广泛应用。

在航空领域，根据市场调研数据显示，全年乘客中，男性占比略高于女性，达52.6%。航空乘客的出行目的主要包括两类：商务出行和旅行探亲。从年龄角度对乘客进行分析， 25至34 岁乘客占比达35.8%，是航空公司的主要受众群体，35 至44 岁乘客占比达26.4%，为第二大用户群体。从调研结果来看，航空乘客变得越来越年轻化、个性化，尤其是90 后、80后正在迅速地成为出行的中坚力量，消费观念更超前，同时在消费过程中也更注重品质、安全、可靠等特性。他们不仅希望获得舒适的环境和优质便捷的服务，同时也希望享受到差异化、个性化的服务和产品。

通过高通量卫星网络，能将采集到的数据实时传输回地面，经过地面平台进行数据清洗、数据转换，并将处理后的数据通过指定的数据模型进行大数据分析。分析后的结果可应用于精准内容推送、精准广告推送、精准电商产品推送等，通过对用户和产品的详细分析，能整合资源，提高效率，进而帮助航司在服务旅客、提升服务品质、实现智慧飞机等方面实现更大的价值。

精准推送首先要建立用户画像，通过大量原始数据的获取，构建用户画像原始数据库，将数据信息标签化，构建形成用户画像标签库，通过标签的组合、聚合和拓展，形成用户画像，后续结合推荐算法进行精准推送。在航空互联网领域，通过对飞行中乘客的分析和定位，开展精准化推送和营销，可以使航空公司获得以下优势：

1）构建一个可以直接触达乘客的方式和渠道，用来提供个性化服务，最终使乘客转化为实际用户。

2）对于乘客在空中的所有在途时间，航司在为乘客提供个性服务过程中，可以通过电商、广告、内容、目的地服务等方式获得各项收益，同时获取乘客的数据信息，为后续数据变现和运营打下基础。

3）在航前和航后提供个性化服务，比如将机上网络与机票销售、航空餐食、升舱服务、机上广播、行李送达、VIP 服务等进行结合，使得航司服务品质和运行效率获得进一步提升。

（2）机上医疗助力提高服务能力和运营效益

随着中国经济快速发展，航空出行已经成为社会公众的重要选择，而空中乘客突发疾病事件也逐渐增多。据估计，每604 次航班中就发生一次某种形式的机上紧急医疗事件，2017年全球共发生6.1万起紧急事件，因紧急情况导致的备降发生率为1%～13%不等。最近的研究表明，实际备降率在7%～13%。备降1%相当于610 次备降，7%相当于4270 次，13%相当于7921 次，根据乘客和航空公司机上紧急事件数据，每百万名乘客的机上死亡率约为0.1%～0.8%。[3]

中国各航空公司几乎在每个航班上配备了血压计、听诊器、吸氧设备、针筒以及葡萄糖注射液、地塞米松注射液等为数不多的应急救治物品。然而飞机不同于陆地交通工具，在万米高空之中，当乘客在飞行过程中突发急症，主要依赖机上乘务组进行处理，上述配备的应急救治设备仅能应付一些简单的病症。但乘务员毕竟非医疗专业人士，当乘客突发不适特别是严重症状时，机上乘务组一般会通过机上广播寻医的方式来寻求医生和其他医疗专业人员的专业帮助，以免错误施救使病人错过最佳抢救时间。

基于高通量卫星的智慧飞机可支撑机上救援工作，可在机上发生紧急医疗事件时，通过机载设备与地面医疗专家创建沟通渠道，机组人员与医疗专家一起，第一时间开展专业救护工作，为挽救生命争取黄金时间，同时避免耽误其他乘客行程和减少航司不必要的经济损失。网络运营商可为机上医疗终端设置免认证登录模式，保障乘务组及时与地面医疗救护中心建立连接；事件发生时通信（通话录音、视频影像、患者监护数据）过程应确保过程记录完整。

高通量卫星机上救援系统一方面帮助社会公众和广大乘客提升乘机医疗防护知识，做好乘机前的预防和准备，尽量降低因空中医疗意外事件和因不及时救治导致的后果；还将有效提高机上救助效率，加快空地救助衔接的响应速度，系统提升航空公司的应急救助能力，更加有效地保障乘客安全出行；以及为航班减少不必要的备降，提升航司管理水平和运营效益，提升竞争优势。

（3）机上互联网多媒体服务提高乘客满意度

由于机上上网功能的缺失，目前中国的机上IPTV 市场仍处于空白。随着航空互联网的发展，IPTV 业务作为机上高速互联的典型应用场景，发展空间巨大。

机上互联网多媒体服务，是一种利用宽带网，集互联网、多媒体、通信等技术于一体，与地面IPTV 类似，向空中用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的技术。利用高通量卫星网络为基础设施，以机载服务器作为终端设备，通过互联网络协议提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务，乘客可接入客舱WiFi 来访问在机载服务器上呈现的直播视频流和其他数字媒体信息服务。

按照传统地面网络的设计，作为承载视音频业务的接入网络势必带来带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。因此，机上互联网多媒体服务的应用，高带宽保障是首要条件，而基于高通量卫星的通信网络在解决了支持IP 组播技术、机上服务器安全、内容及信道加密传输等关键技术并满足相应管理要求的同时，可为此业务的发展赋能。

智慧客舱引入互联网多媒体服务可为航司带来巨大优势，可在不能连接地面网络的飞行器上提供海量的、优质的信息服务，可为广告宣传、内容制作等产业提供横向延展的能力，衍生出新的海量应用，如炒股、查找资料、医院/景点/门票/电影预约、餐饮查询、航班查询、选秀投票等多种互动服务。这些提升了航司客舱运营的多样性，带来新的辅营收入，为乘客的机上长途旅行带来便捷，提高了乘客满意度，强化了品牌效应。

四、结束语

司提升管理水平和运营效益；机上互联网多媒体服务提升了航司客舱运营的多样性，带来新的辅营收入，为乘客的机上长途旅行带来便捷，提高了乘客满意度，强化了品牌效应。

本文针对飞机接入高通量卫星网络后成为互联飞机和智慧飞机，提出了一种基于高通量卫星，使用飞机数据接口设备将飞机数据回传给航空公司以及使用客舱WiFi 系统服务客舱互联网接入的前后舱融合卫星通信的解决方案。分析了网络接入后，航空运行控制中心可利用飞机运行信息，使飞行运行更加合理、高效，减少燃油消耗，也可辅助航司提升安全管理水平。

开展客舱互联网创新应用形成智慧飞机，提出了基于大数据技术，通过精准推送建立用户画像，用互联网思维进行分析研究和应用，帮助航司更好地了解乘客、服务乘客，从而达到提高服务品质的目的；机上医疗加快空地救助衔接的响应速度，系统提升航空公司的应急救助能力，更加有效地保障乘客安全出行，为航班减少不必要的备降，助力航