射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)在綠色航空運(yùn)輸中的應(yīng)用探討

　　作為快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的新技術(shù)， 射頻識(shí)別技術(shù)（ Radio Frequency Identification，本文以下簡(jiǎn)稱為RFID）通過(guò)射頻信號(hào)來(lái)自動(dòng)識(shí)別靜態(tài)或目標(biāo)對(duì)象，獲取數(shù)據(jù)，操作快捷方便，在生產(chǎn)、零售、物流和交通領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步成為企業(yè)提高物流供應(yīng)鏈管理水平、降低成本、企業(yè)管理信息化和參與國(guó)際經(jīng)濟(jì)大循環(huán)的重要技術(shù)手段。

　　作為一種無(wú)線電控制、檢測(cè)和跟蹤系統(tǒng)，RFID 基本器件卻只有兩種，即詢問(wèn)器（或閱讀器）和若干應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。按工作頻率的不同，RFID 有低頻、高頻、超高頻和微波頻段；按能源方式的不同，RFID 主要有無(wú)源和有源兩類。無(wú)源RFID 讀寫距離短，但價(jià)格低廉，安全性好；有源RFID 讀寫距離大，但是需要電池，成本高，在航空運(yùn)輸營(yíng)運(yùn)中，尤其要考慮其電源的安全性。

　　本文就RFID 在綠色航空運(yùn)輸中的一種應(yīng)用方案進(jìn)行探究。

　　當(dāng)前的問(wèn)題和對(duì)RFID的應(yīng)用需求

　　2011 年4 月，中國(guó)民航局頒布了《關(guān)于加快推進(jìn)行節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》［1］，按民航強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的要求，保證民航持續(xù)安全發(fā)展，節(jié)約能源和減少二氧化碳排放，強(qiáng)化精細(xì)化管理和科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，努力降低節(jié)能減排的成本，實(shí)現(xiàn)到2020 年我國(guó)民航單位產(chǎn)出的能耗和排放指標(biāo)達(dá)到航空發(fā)達(dá)國(guó)家水平。

　　《意見(jiàn)》指出，要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，就要重點(diǎn)加強(qiáng)航空公司主營(yíng)業(yè)務(wù)節(jié)能減排。航空公司要將運(yùn)行管理向以節(jié)能增效為目標(biāo)的精細(xì)化管理模式轉(zhuǎn)變，大力推進(jìn)涉及飛行運(yùn)行全過(guò)程的節(jié)油技術(shù)和措施的應(yīng)用，加強(qiáng)節(jié)能減排換代性技術(shù)的應(yīng)用理論研究和技術(shù)推廣。

　　運(yùn)輸機(jī)通常為多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的大型飛機(jī)，起飛階段不僅直接關(guān)系到飛行安全，而且對(duì)噪音和排放有著重大影響。為達(dá)到滿足安全需求下的環(huán)保目標(biāo)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)使用成本，需要進(jìn)一步研究發(fā)動(dòng)機(jī)的起飛功率優(yōu)化問(wèn)題。

　　例如，根據(jù)航班實(shí)際運(yùn)行的情況，即結(jié)合機(jī)場(chǎng)跑道、大氣環(huán)境、商務(wù)載重等條件計(jì)算，飛行性能仍能滿足離場(chǎng)越障余度，可適當(dāng)減小起飛推力，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，即可達(dá)到減少噪音、降低排放的效果。

　　類似地，在爬升過(guò)程中，通過(guò)飛行性能的優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)較小功率條件下的經(jīng)濟(jì)爬升目標(biāo)。

　　以上的優(yōu)化管理中，重心的計(jì)算和精確控制成為一個(gè)關(guān)鍵要素。

　　當(dāng)前，飛行人員主要依據(jù)地面運(yùn)行部門提供的艙單數(shù)據(jù)，對(duì)飛機(jī)的重心和平衡進(jìn)行管理。對(duì)于機(jī)場(chǎng)地面工作人員而言，作業(yè)量繁重，控制精度難以保障；足同時(shí)，因?yàn)榇嬖谌斯げ僮魇д`的可能性，數(shù)據(jù)差錯(cuò)的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。

　　飛機(jī)重心數(shù)據(jù)差錯(cuò)、包括飛行人員的數(shù)據(jù)運(yùn)用差錯(cuò)的主要危險(xiǎn)在于，不能正確地計(jì)算優(yōu)化起飛和爬升性能，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)非經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行；嚴(yán)重時(shí)引起起飛姿態(tài)不正常，造成飛機(jī)與地面的意外碰擦、甚至沖出跑道等嚴(yán)重事故。

　　如果利用RFID 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化地監(jiān)控飛機(jī)的實(shí)際商載，動(dòng)態(tài)評(píng)估平衡性和客貨配置情況，就可以為防止意外事故提供新的防御手段，為日常飛行提供可信賴的商載管理依據(jù)。

　　RFID的適航性

　　早在二戰(zhàn)時(shí)期，盟軍使用無(wú)線電數(shù)據(jù)技術(shù)識(shí)別敵我雙方的飛機(jī)和軍艦，這可能就是最早的RFID 技術(shù)的應(yīng)用了。隨著電子技術(shù)不斷普及，西歐國(guó)家率先將RFID 技術(shù)應(yīng)用到公路收費(fèi)等民用領(lǐng)域。如今，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的RFID技術(shù)主要涉及生產(chǎn)自動(dòng)化、門禁、公路收費(fèi)、停車場(chǎng)管理、身份識(shí)別和貨物跟蹤等領(lǐng)域，新的應(yīng)用范圍還在不斷拓展。

　　在我國(guó)，RFID 在很多領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，諸如物流、煙草、醫(yī)藥、身份證、奧運(yùn)門票和寵物管理等。2006 年6 月，我國(guó)發(fā)布《中國(guó) RFID 技術(shù)政策白皮書》［2］，標(biāo)志著RFID 的發(fā)展進(jìn)入到國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面。我國(guó)參與RFID 的相關(guān)企業(yè)多達(dá)數(shù)百家，已形成從標(biāo)簽及設(shè)備制造到軟件開發(fā)集成等較為完整的RFID產(chǎn)業(yè)鏈，并將在未來(lái)數(shù)年內(nèi)呈現(xiàn)高速發(fā)展的趨勢(shì)。

　　上海市將RFID 技術(shù)列為信息產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)的重點(diǎn)支持項(xiàng)目，包括RFID芯片、RFID 讀寫器、RFID 標(biāo)準(zhǔn)制定。上海擁有國(guó)家級(jí)RFID 產(chǎn)業(yè)基地，郵政、貨車等物流管理，?；饭芾?、圖書館與電子不停車收費(fèi)等城市建設(shè)項(xiàng)目是近期關(guān)注的焦點(diǎn)。2010 年，世界博覽會(huì)與《長(zhǎng)三角地區(qū)道路貨運(yùn)（物流）一體化》［3］指導(dǎo)意見(jiàn)的出臺(tái)，使RFID 技術(shù)應(yīng)用得以持續(xù)性升溫。

　　RFID 雖然剛剛進(jìn)入民航運(yùn)輸領(lǐng)域，但其應(yīng)用方案迭起，方興未艾，較為成熟的應(yīng)用包括自助登機(jī)、場(chǎng)區(qū)電子化監(jiān)控和航空物流的信息化管理等方面，尤其值得我們注意的是電子化信息標(biāo)簽在民航運(yùn)輸體系中的應(yīng)用。

　　2009 年，中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所開始探究利用電子標(biāo)簽在航空運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用成果，解決精確的旅客、行李和貨物信息的動(dòng)態(tài)定位，由此實(shí)現(xiàn)飛機(jī)商載重量的高精度控制，實(shí)現(xiàn)艙位的合理化配置，保障重心計(jì)算的可靠性，提升優(yōu)化管理的實(shí)用價(jià)值，從而為航空運(yùn)輸綠色化作出獨(dú)特且實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

　　2009 年，中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所啟動(dòng)RFID 技術(shù)工程化探究的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于2008年9 月。在廣泛征集意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，2008 年 9月22 日，美國(guó)聯(lián)邦航空局就RFID 技術(shù)的航空應(yīng)用公布了一份咨詢通報(bào)AC 20-162［4］，為機(jī)載系統(tǒng)的RFID 應(yīng)用打開了準(zhǔn)許通行的綠燈。

　　AC-162 適用于無(wú)源和低耗電子標(biāo)簽系統(tǒng)，有些無(wú)源系統(tǒng)在芯片驅(qū)動(dòng)上采用了電池，這類“半無(wú)源式系統(tǒng)”要求按有源系統(tǒng)進(jìn)行適航驗(yàn)證。

　　我們?cè)谶m航方面的探究涉及RFID 系統(tǒng)安全性和識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)的完好性、精確性和真實(shí)性驗(yàn)證。這些問(wèn)題包括火災(zāi)和電氣安全性，損毀性安全和環(huán)境條件相關(guān)的安全性驗(yàn)證。在電磁兼容性方面，重點(diǎn)考慮RFID 不能生成有害的干擾，也不能被其他系統(tǒng)所干擾等要素。據(jù)公開報(bào)道，空中客車公司也開始進(jìn)行裝載和運(yùn)輸系統(tǒng)的RFID 應(yīng)用研究，主要工作是在集裝箱或集裝箱架上安裝RFID 裝置，測(cè)試RFID 在實(shí)際運(yùn)行中的功能和性能。

　　一些航空公司開始為常旅客配置具有RFID 芯片的會(huì)員卡，采用電子標(biāo)簽對(duì)行李和貨物的管理也在進(jìn)程中。

　　總之，隨著機(jī)場(chǎng)信息化建設(shè)、尤其是出港流程自動(dòng)化進(jìn)程的不斷深入，通過(guò)RFID，自動(dòng)化地采集旅客和貨物相關(guān)信息，正在成為今天的現(xiàn)實(shí)。

　　解決方案

　　2010 年，中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所已在系統(tǒng)性地預(yù)先研究基礎(chǔ)上，提出一種基于RFID 技術(shù)應(yīng)用的自動(dòng)化配載和平衡系統(tǒng)的技術(shù)解決方案，同年，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利［5］。2011 年，在這個(gè)國(guó)家發(fā)明專利的基礎(chǔ)上，中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所正在研究進(jìn)一步如何構(gòu)建一種基于空地信息交互的、自動(dòng)化機(jī)場(chǎng)信息處理系統(tǒng)。

　　有別于其他現(xiàn)有系統(tǒng)的不同在于，我們的系統(tǒng)不僅支持地面準(zhǔn)備階段的高效率、自動(dòng)化配載，還能夠直接支持機(jī)載飛行管理系統(tǒng)精確優(yōu)化計(jì)算所需要的飛機(jī)商載重量和中心數(shù)據(jù)，從而，為飛行、機(jī)場(chǎng)協(xié)調(diào)和空中交通管理人員提供優(yōu)化的運(yùn)行保障手段。

　　系統(tǒng)構(gòu)型如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)構(gòu)型

　　該系統(tǒng)的組成包括：機(jī)場(chǎng)值機(jī)系統(tǒng)、空地?cái)?shù)據(jù)鏈、RFID 配載工作站和機(jī)載飛行管理系統(tǒng)。