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黑匣子那么重要,为什么数据不能云同步?

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2024-12-21 11:56

主要观点总结

本文主要讨论了为什么云同步技术不能完全取代黑匣子在航空领域的作用。文章介绍了黑匣子的基本功能、在事故调查中的作用,以及云同步技术在航空领域面临的挑战,包括网络覆盖、数据传输稳定性、数据量、实时数据传输安全性以及经济成本等问题。

关键观点总结

关键观点1: 黑匣子的基本功能和重要性

黑匣子是飞行记录器的俗称,负责记录飞机飞行过程中的数据和驾驶舱通话内容,被视为揭开事故真相的关键。

关键观点2: 云同步为何不能完全取代黑匣子的作用

云同步技术面临网络覆盖和数据传输稳定性、数据量庞大、实时数据传输的安全性以及经济成本等挑战,无法完全取代黑匣子在航空领域的作用。

关键观点3: 黑匣子在事故调查中的作用

黑匣子存储了所有的飞行关键数据,能够帮助调查人员还原事故发生的全过程,在飞机失事中至关重要。


正文

每当一场航空事故发生,人们的目光总会聚焦在“黑匣子”上。黑匣子是飞行记录器的俗称,负责记录飞机在飞行过程中的各种数据和驾驶舱通话内容。它被视为揭开事故真相的关键。然而,随着现代科技的飞速发展,许多人不禁提出疑问:既然黑匣子如此重要,为什么我们不直接将飞机数据通过云同步传输?在这种情况下,即便黑匣子损毁或沉没,相关数据依然可以保存下来。今天我们就来聊一聊,云同步为何不能完全取代黑匣子的作用。


🔺在事故现场找到的黑匣子(图片来源:[1])



黑匣子的基本功能和重要性




在回答为什么数据不能通过云同步之前,我们首先需要了解黑匣子的组成和重要性。


01
 黑匣子的组成


黑匣子的正式名称为“飞行信息记录系统”,它主要由两套仪器组成:飞行数据记录器(Flight Data Recorder,简称FDR)和驾驶舱语音记录器(Cockpit Voice Recorder,简称CVR)。


🔺黑匣子的组成(图片来源:[2])


飞行数据记录器的主要作用是负责记录飞行期间的各项数据,包括速度、高度、飞行姿态、发动机状态等。这些数据可以帮助调查人员了解飞机在空中的状况,并分析飞行中可能出现的问题。而驾驶舱语音记录器则主要用于记录飞行员在驾驶舱内的对话、与地面空管的通信,以及机舱内的背景声音。这对理解飞行员的决策和操作过程,以及是否存在人为或环境干扰非常重要。


02
 黑匣子在事故调查中的作用


黑匣子在飞机失事后至关重要,因为它存储了所有的飞行关键数据,能够帮助调查人员还原事故发生的全过程。例如,在2014年马航MH370航班失联事件中,寻找黑匣子成为全球关注的焦点。它是解开飞机失事谜团的重要钥匙。


🔺飞机失事搜寻现场(图片来源:[1])


然而,寻找和恢复黑匣子并不总是容易的。在极端情况下,如飞机坠入大海,寻找黑匣子可能需要耗费数月甚至数年。考虑到这些困难,很多人提出一个看似合理的建议:为什么不将这些数据直接上传至云端,以避免黑匣子损坏或丢失的风险?



为什么不能依赖云同步?




尽管云同步技术已经在多个领域得到广泛应用,但在航空领域,完全依赖这种技术面临着诸多挑战。



01
网络覆盖和数据传输的稳定性


首先,飞机在飞行过程中会跨越不同的地理区域,包括偏远山区、大洋、极地等。而在这些地区,互联网或卫星信号覆盖并不完全可靠。在地球上空的高海拔飞行中,飞机无法像地面设施那样稳定地连接网络。


🔺(图片来源:[3])


即使是在现代商业航空中常用的卫星通信系统,带宽也十分有限,主要用于基本的通信需求,如飞机与地面管制之间的联系。要在这种有限带宽下传输大量的飞行数据,不仅技术上复杂,经济成本也相当高昂。



02
数据量庞大


现代飞机的飞行数据记录器能够记录数千个参数。这些数据每秒钟都在不断更新,产生的总数据量是相当庞大的。以波音787为例,每次长途飞行可生成数百兆甚至上千兆字节的数据。将这么多数据实时传输到云端,对带宽要求非常高,现有的航空通信网络很难应对这种需求。


即便使用高效的数据压缩技术,将如此大量的数据稳定上传到云端,仍然是一项巨大的挑战,尤其是在飞机经过偏远地区时,网络连接不稳可能会导致数据上传中断或丢失。



03
实时数据传输的安全性


另一个至关重要的因素是数据安全性。飞机的飞行数据涉及到非常敏感的操作信息,一旦这些数据在传输过程中被黑客截取或篡改,可能会对航空安全造成极大威胁。


🔺图片来源:AI生成


虽然云技术和网络加密技术在不断进步,但无法完全消除数据在传输过程中可能遭受的攻击风险。黑匣子作为一个独立的、封闭的记录设备,它在飞机上物理隔离,避免了数据被远程攻击的风险。因此,从安全性的角度来看,黑匣子目前依然是最可靠的飞行数据记录手段。



04
经济成本


除了技术上的挑战,经济成本也是一大因素。建立并维护一个能够实时传输全球飞机飞行数据的基础设施,意味着需要投入大量资源。不仅需要全球覆盖的高速卫星通信网络,还要确保各航空公司能够负担这项技术的使用成本。


🔺黑匣子耐用且可靠的结构设计(图片来源:[4])


相比之下,黑匣子的设计目标是耐用且可靠。它能够在极端环境下保持数据的完整性,且维护成本相对低廉。尽管偶尔可能出现黑匣子丢失或难以找到的情况,但从成本效益的角度来看,黑匣子依然是现阶段最优的选择。


参考链接:

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/FwTkh5XPtAoNd0gr2Swjeg  [2]https://mp.weixin.qq.com/s/41ZpX-cdPUtVRksSadIkSw  [3]https://mp.weixin.qq.com/s/dHBpd5FO5pNliOLOqGR4_Q  
[4]https://mp.weixin.qq.com/s/eEZRO4tC2crq_W-I3gpNuA  [5]Wiseman Y. Can flight data reco



来源:力学科普

编辑:Chocobo


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