說明：

本文是北京航空航天大學 蓋玉杰 碩士的2015年的畢業(yè)論文，經(jīng)許可在公眾號發(fā)表。本文著作權(quán)歸作者蓋玉杰先生，如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系本站或作者本人。

該項目是與民航研究院一同開展，對國內(nèi)電子飛行包的研究發(fā)展起了重要的補充，但很遺憾的是目前該項目已經(jīng)中止。

基于Android平臺的

電子飛行包(EFB)

Design and Implementation of Electronic Flight Bag (EFB)Based On Android Platform

摘要

電子飛行包的使用是實現(xiàn)航空公司電子化（編者按：目前更潮流的提法是“數(shù)字化“）的一個重要步驟，是近幾年民航業(yè)界的研究熱點之一，但我國在電子飛行包方面具有的獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品比較少。

在目前大部分的電子飛行包產(chǎn)品中，航圖文件是按照航圖的類型進行分類展示的, 飛行員更希望航圖按照飛機飛行的各個階段進行分類展示（編者：或無縫銜接）。飛行過程中導航只是將航線和航路點繪制出來，航路點的信息還需要到文檔中查詢，不方便飛行員快速查閱。

本文以Android操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，設(shè)計與實現(xiàn)了面向通用航空的電子飛行包系統(tǒng)。該基于Android平臺的電子飛行包系統(tǒng)采用了C/S模式，將駕駛員機艙內(nèi)的紙質(zhì)重要文檔如機場的航空圖表、機場的運行手冊、規(guī)章標準以及機型手冊和飛行手冊等重要資料進行電子化存儲并展示，實現(xiàn)了電子檢查單的交互式檢查功能、電子飛行日志的自動生成功能，駕駛員機場滑跑位置預警功能和飛機起飛性能計算的功能，還通過SVN （編者：一種多人開發(fā)版本控制系統(tǒng)）實現(xiàn)了文檔的增量更新。

此外本文基于Android平臺的電子飛行包系統(tǒng)將航圖按照飛行階段進行合理的分類展示，方便飛行員在飛行各個階段快速查閱航圖。并實現(xiàn)了將飛行計劃中的航路點、情報區(qū)、天氣等信息與SuperMap iMobile系統(tǒng)結(jié)合，基于飛機的位置以圖形化的方式準 確和方便的查閱飛機在飛行到某航路點或情報區(qū)時的油耗、風速和溫度等信息的功能, 這是大部分電子飛行包還欠缺的功能。

電子飛行包的所有功能都離不開地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)的支持，本文還在桌面系統(tǒng)中使用WPF（Windows Presentation Foundation）框架和MVVM（Model-View-View-Model）設(shè)計模式實現(xiàn)了導航數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，進行導航數(shù)據(jù)庫的制作、 對比和維護。

關(guān)鍵詞：電子飛行包，移動終端，Android

   1       緒論

 1.1 電子飛行包（EFB）簡介

根據(jù)美國聯(lián)邦航空局（FAA）在咨詢通告中對電子飛行包的定義，電子飛行包是在駕駛艙或者機艙內(nèi)使用的一種電子顯示設(shè)備系統(tǒng)。最簡單的便攜式電子飛行包系統(tǒng)（EFB）既可以和個人數(shù)字助理（PDA）兼容，又可以用于顯示各種航行數(shù)據(jù)，進行各種飛行階段準備時的計算和檢查或執(zhí)行一些基本的計算（如飛機性能數(shù)據(jù)，油量計算等）。這些功能在傳統(tǒng)上是采用查閱紙介質(zhì)參考文件的方式來完成的或者使用航空公司的飛行簽派部門提供給機組的數(shù)據(jù)資料來完成。電子飛行包（EFB）系統(tǒng)的功能還可以包括一些集成在電子飛行包（EFB）系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫和應用，如預存各種空中需要使用的數(shù)據(jù)資料；復雜些的可以固定安裝，等效于機上計算機和電子資料庫（Electronic Library Service：ELS）結(jié)合，與機上信息資源共享，成為無紙駕駛艙的有效工具?？梢允褂貌煌募夹g(shù)、數(shù)據(jù)格式、通信方式實現(xiàn)EFB系統(tǒng)的信息顯示，涉及的設(shè)備可以有輔助性能計算機(Auxiliary Performance Computer：APC)或膝上輔助性能計算機 (Laptop APC：LAPC)。AivlaSoft公司的EFB系統(tǒng)如圖1所示，它展示了電子飛行包的樣式和基本功能。

電子飛行包從硬件和軟件角度可以分別分成三級和三類。一級電子飛行包的特征主要有：一般使用商用成品計算機，用于航空器運行，目前常見的設(shè)備為IPAD和三星的平板電腦；不依附與航空器固定裝置，不用于飛行關(guān)鍵階段(對飛行任務(wù)至關(guān)重要的起飛和進近著陸階段等)；一般用于文件查看，不用于管理控制功能。

電子飛行包(EFB)的硬件分類如圖2所示。（編者按：目前國內(nèi)僅分為便攜式和安裝式兩類）

東航航空公司是國內(nèi)第一家在駕駛艙內(nèi)使用 1 級電子飛行包（EFB）的航空公司。東航航空公司經(jīng)過華東地區(qū)管理局的正式批準，于2012年12月26日，在東航的A330 機隊進行 1 級電子飛行包的測試運行，也就是這一舉措，使得東航成為中國國內(nèi)首家獲 得批準在駕駛艙內(nèi)使用 1 級電子飛行包（EFB）的航空公司⑺。

本文將會設(shè)計和實現(xiàn)一個基于Android平臺的 1 級電子飛行包（EFB）系統(tǒng)。

1.1.2 電子飛行包的功能分析

電子飛行包（EFB）系統(tǒng)的功能十分廣泛，最主要的是實現(xiàn)資料的電子化，進行各種航圖、手冊的查看和使用電子化檢查單。電子飛行包的基本功能示意圖如圖3所

航圖查看程序可以建立在平板電腦已有技術(shù)上。目前多數(shù)采用的是以IPAD為載體的平板電腦，JEPPESEN公司也發(fā)布了以三星平板電腦為載體的電子飛行包（EFB）系統(tǒng)。國內(nèi)知名公司開發(fā)的電子飛行包集成了國內(nèi)航圖和JEPPESEN公司制作的航圖，并且能夠兼容FAA和公司自制的航圖，支持中英文航圖的顯示和查閱，在安裝了C類應用程序的電子飛行包（EFB)上，航圖查看程序還能夠?qū)w機的位置和航向描繪在機場圖上。所有航圖的使用可以做到全屏顯示、縮放、滾屏和旋轉(zhuǎn)。除了航圖查看的功能，電子飛行包還可以為飛行員提供搜索手冊等便捷功能，從而減少查詢步驟、減少查詢時間，從而增加飛行安全系數(shù)。此類程序在所有級別的EFB上均可實現(xiàn)， 而且是目前國內(nèi)主流的EFB使用方向。

雖然電子飛行包（EFB）的主要功能是實現(xiàn)資料的電子化和電子化檢查單，但是隨著移動應用平臺特別是IOS和Android移動平臺的不斷發(fā)展，新技術(shù)的不斷成熟，現(xiàn)在對電子飛行包（EFB）系統(tǒng)的要求已經(jīng)不僅僅是紙質(zhì)資料的電子化和電子化檢查單的檢查。使用現(xiàn)在比較成熟的技術(shù)，完全可以實現(xiàn)電子飛行包（EFB）系統(tǒng)對飛機在機場滑行（編者按：原文為“滑跑”）時的導航，根據(jù)飛行計劃在飛機飛行過程中進行導航，對所有電子化的資料進行數(shù)據(jù)的維護和增量更新還有對性能數(shù)據(jù)等進行數(shù)據(jù)庫保存等。綜合上述功能的電子飛行包 （EFB）系統(tǒng)的功能示意圖如圖 4 所示。

由于航圖資料 更新頻繁，飛行員可能需要查看上一個版本的數(shù)據(jù)，這個時候就需要維護兩個版本的數(shù)據(jù)，方便用戶切換。

飛機的每次飛行需要對飛行的路徑進行記錄，所以需要把飛行的整個過程給保存下來，這就需要進行航行日志的保存，以便飛機著陸后，對整個飛行過程進行回放。

航圖資料的頻繁更新要求電子飛行包具有快速的數(shù)據(jù)更新的功能，通過數(shù)據(jù)的增量更新和維護就可以達到快速更新的功能。

同時電子飛行包的正確使用，離不開地面支持系統(tǒng)的支持。地面支持系統(tǒng)負責對航圖和手冊進行頻繁的更正，保持數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是最新版。在地面支持系統(tǒng)中，導航數(shù)據(jù) 庫中保存了世界所有機場的機場信息、跑道信息、離場信息、進場信息、進近信息、導 航臺信息、NDB臺信息和航路點信息等。導航數(shù)據(jù)庫可以給機場地圖的制作提供依據(jù)， 比如機場中添加或者更改了跑道，機場地圖就需要及時的更改，并及時更新到移動終端上。所以導航數(shù)據(jù)庫的制作和維護直接影響到機場地圖的正確性。導航數(shù)據(jù)庫的作用如 圖5所示：

本文要設(shè)計和實現(xiàn)的基于Android平臺的電子飛行包（EFB）系統(tǒng)既包含基本的航 圖資料手冊的快速查閱和電子檢查單的檢查功能，也將實現(xiàn)機場導航、飛行導航、文檔資料的增量更新、飛行日志的記錄、航圖資料版本切換、性能數(shù)據(jù)的保存和使用等功能， 同時在地面支持系統(tǒng)中，本文還會設(shè)計和實現(xiàn)導航數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫和導航數(shù)據(jù)的對比。

1. 減少駕駛艙內(nèi)紙介質(zhì)文件的數(shù)量，減少機組攜帶的資料重量，提高飛機組信息的檢索與維護效率。

2. 提高機組攜帶資料的更新效率和準確率，有效降低航空公司紙介質(zhì)文件的使用、維護成本，同時降低航空公司相關(guān)人員的工作負荷，提高工作效率，增 強對飛行安全的保障水平與對機組提供服務(wù)的能力與水平。

3. 保障飛行所需資料，如航圖、飛機性能資料、各項檢查文件、氣象資料、航 行通告等實現(xiàn)及時、準確的內(nèi)容更新，為飛機的運行安全服務(wù)。

4. 通過管理飛機系統(tǒng)采集的信息以及地面?zhèn)鬏數(shù)男畔?，電子飛行包系統(tǒng)可及時、準確地計算起飛和著陸數(shù)據(jù)來降低燃油和飛機維護成本。

5. 通過管理飛機系統(tǒng)采集的信息以及地面?zhèn)鬏數(shù)男畔ⅲ蛇M行實時性能計算， 在保障飛行安全的基礎(chǔ)上提高飛機有效負載，提高飛機運行效益。

6. 及時獲取航路、機場等區(qū)域的氣象信息、航行通告信息，輔助飛行機組進行 正確的形勢判斷，做出正確的操作決策。

7. 推動與提高空管與服務(wù)單位、機場相關(guān)單位、航空公司運行控制與安全保障 單位等的信息化建設(shè)水平，為中國民航整體發(fā)展水平的提高起到積極作用。

雖然目前大部分的電子飛行包系統(tǒng)都是基于I0S平臺的，但是Android系統(tǒng)近幾年發(fā)展迅猛，全球約80%的智能手機都搭載Android系統(tǒng)，60%的平板電腦是Android系 統(tǒng)。所有的計算設(shè)備中有60%也是Android系統(tǒng)，Windows位居第二，蘋果是第三：如圖6所示:

通過上圖可知，從2009年到2013年間，搭載IOS系統(tǒng)的智能手機所占的市場份額 變化不大，但是搭載Android系統(tǒng)智能手機所占的市場份額增長特別快，從2009年市場份額不到10%發(fā)展到2013年所占市場份額將近80%,市場份額的增加可以看出Android系統(tǒng)發(fā)展迅猛，相比于其他智能操作系統(tǒng)有比較大的優(yōu)勢。

Android系統(tǒng)開源免費，各種生產(chǎn)基于Android系統(tǒng)的設(shè)備的廠商如雨后春筍般誕生，大大增加了硬件平臺類型的選擇，而且大部分的Android系統(tǒng)設(shè)備相比于其他智能 系統(tǒng)設(shè)備價格會便宜一些。Android系統(tǒng)的開發(fā)以及Android平臺上的應用程序的開發(fā) 吸引了越來越多的開發(fā)者。根據(jù)圖7可知，Android系統(tǒng)吸引了34%的開發(fā)者，比IOS的開發(fā)者要多。開發(fā)者的大幅增加同時又能促進Android系統(tǒng)平臺上各種技術(shù)的發(fā)展和成熟。

就是在Android操作系統(tǒng)迅速發(fā)展的背景下，開發(fā)基于Android平臺的電子飛行包 系統(tǒng)是大勢所趨。開發(fā)基于Android平臺的電子飛行包系統(tǒng)既可以減少Android系統(tǒng)平臺設(shè)備需要的成本開銷，又可以開發(fā)出具有自己知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

未完待續(xù)，歡迎繼續(xù)關(guān)注

下一小節(jié)：研究目標及內(nèi)容

配圖 | 網(wǎng)絡(luò)

編輯 | 小玉

校準 | 采虹兔