引言

作為快速、實時、準確采集與處理信息的新技術，射頻識別技術（ Radio Frequency Identification，本文以下簡稱為RFID）通過射頻信號來自動識別靜態或目標對象，獲取數據，操作快捷方便，在生產、零售、物流和交通領域得到廣泛應用，并進一步成為企業提高物流供應鏈管理水平、降低成本、企業管理信息化和參與國際經濟大循環的重要技術手段。

作為一種無線電控制、檢測和跟蹤系統，RFID 基本器件卻只有兩種，即詢問器（或閱讀器）和若干應答器（或標簽）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 主要有無源和有源兩類。無源RFID 讀寫距離短，但價格低廉，安全性好；有源RFID 讀寫距離大，但是需要電池，成本高，在航空運輸營運中，尤其要考慮其電源的安全性。本文就RFID 在綠色航空運輸中的一種應用方案進行探究。

當前的問題和對RFID的應用需求

2011 年4 月，中國民航局頒布了《關于加快推進行節能減排工作的指導意見》[1]，按民航強國戰略的要求，保證民航持續安全發展，節約能源和減少二氧化碳排放，強化精細化管理和科學技術創新，努力降低節能減排的成本，實現到2020 年我國民航單位產出的能耗和排放指標達到航空發達國家水平。

《意見》指出，要實現上述目標，就要重點加強航空公司主營業務節能減排。航空公司要將運行管理向以節能增效為目標的精細化管理模式轉變，大力推進涉及飛行運行全過程的節油技術和措施的應用，加強節能減排換代性技術的應用理論研究和技術推廣。

運輸機通常為多臺發動機驅動的大型飛機，起飛階段不僅直接關系到飛行安全,而且對噪音和排放有著重大影響。為達到滿足安全需求下的環保目標，降低發動機使用成本，需要進一步研究發動機的起飛功率優化問題。

例如，根據航班實際運行的情況，即結合機場跑道、大氣環境、商務載重等條件計算，飛行性能仍能滿足離場越障余度，可適當減小起飛推力，延長發動機使用壽命，即可達到減少噪音、降低排放的效果。

類似地，在爬升過程中，通過飛行性能的優化控制，實現較小功率條件下的經濟爬升目標。

以上的優化管理中，重心的計算和精確控制成為一個關鍵要素。

當前，飛行人員主要依據地面運行部門提供的艙單數據，對飛機的重心和平衡進行管理。對于機場地面工作人員而言，作業量繁重，控制精度難以保障；足同時，因為存在人工操作失誤的可能性，數據差錯的現象屢見不鮮。

飛機重心數據差錯、包括飛行人員的數據運用差錯的主要危險在于，不能正確地計算優化起飛和爬升性能，導致發動機非經濟化運行；嚴重時引起起飛姿態不正常，造成飛機與地面的意外碰擦、甚至沖出跑道等嚴重事故。

如果利用RFID 技術，實現自動化地監控飛機的實際商載，動態評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。

RFID的適航性

早在二戰時期，盟軍使用無線電數據技術識別敵我雙方的飛機和軍艦，這可能就是最早的RFID 技術的應用了。隨著電子技術不斷普及，西歐國家率先將RFID 技術應用到公路收費等民用領域。如今，西方發達國家的RFID技術主要涉及生產自動化、門禁、公路收費、停車場管理、身份識別和貨物跟蹤等領域，新的應用范圍還在不斷拓展。

在我國，RFID 在很多領域也得到了廣泛應用，諸如物流、煙草、醫藥、身份證、奧運門票和寵物管理等。2006 年6 月，我國發布《中國RFID 技術政策白皮書》[2]，標志著RFID 的發展進入到國家產業發展戰略層面。我國參與RFID 的相關企業多達數百家，已形成從標簽及設備制造到軟件開發集成等較為完整的RFID產業鏈，并將在未來數年內呈現高速發展的趨勢。

上海市將RFID 技術列為信息產業關鍵產業技術產業化專項的重點支持項目，包括RFID芯片、RFID 讀寫器、RFID 標準制定。上海擁有國家級RFID 產業基地，郵政、貨車等物流管理，危化品管理、圖書館與電子不停車收費等城市建設項目是近期關注的焦點。2010 年，世界博覽會與《長三角地區道路貨運（物流）一體化》[3]指導意見的出臺，使RFID 技術應用得以持續性升溫。

RFID 雖然剛剛進入民航運輸領域，但其應用方案迭起，方興未艾，較為成熟的應用包括自助登機、場區電子化監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簽在民航運輸體系中的應用。

2009 年，中國航空無線電電子研究所開始探究利用電子標簽在航空運輸領域中的應用成果，解決精確的旅客、行李和貨物信息的動態定位，由此實現飛機商載重量的高精度控制，實現艙位的合理化配置，保障重心計算的可靠性，提升優化管理的實用價值，從而為航空運輸綠色化作出獨特且實質性的貢獻。

2009 年，中國航空無線電電子研究所啟動RFID 技術工程化探究的驅動力來自于2008年9 月。在廣泛征集意見的基礎上，2008 年9月22 日，美國聯邦航空局就RFID 技術的航空應用公布了一份咨詢通報AC 20-162[4]，為機載系統的RFID 應用打開了準許通行的綠燈。

AC-162 適用于無源和低耗電子標簽系統，有些無源系統在芯片驅動上采用了電池，這類“半無源式系統”要求按有源系統進行適航驗證。

我們在適航方面的探究涉及RFID 系統安全性和識別數據相關的完好性、精確性和真實性驗證。這些問題包括火災和電氣安全性，損毀性安全和環境條件相關的安全性驗證。在電磁兼容性方面，重點考慮RFID 不能生成有害的干擾，也不能被其他系統所干擾等要素。據公開報道，空中客車公司也開始進行裝載和運輸系統的RFID 應用研究，主要工作是在集裝箱或集裝箱架上安裝RFID 裝置，測試RFID 在實際運行中的功能和性能。

一些航空公司開始為常旅客配置具有RFID 芯片的會員卡，采用電子標簽對行李和貨物的管理也在進程中。

總之，隨著機場信息化建設、尤其是出港流程自動化進程的不斷深入，通過RFID，自動化地采集旅客和貨物相關信息，正在成為今天的現實。

解決方案

2010 年，中國航空無線電電子研究所已在系統性地預先研究基礎上，提出一種基于RFID 技術應用的自動化配載和平衡系統的技術解決方案，同年，申請國家發明專利[5]。2011 年，在這個國家發明專利的基礎上，中國航空無線電電子研究所正在研究進一步如何構建一種基于空地信息交互的、自動化機場信息處理系統。

有別于其他現有系統的不同在于，我們的系統不僅支持地面準備階段的高效率、自動化配載，還能夠直接支持機載飛行管理系統精確優化計算所需要的飛機商載重量和中心數據，從而，為飛行、機場協調和空中交通管理人員提供優化的運行保障手段。

系統構型如圖1 所示。

圖1 系統構型 

該系統的組成包括：機場值機系統、空地數據鏈、RFID 配載工作站和機載飛行管理系統。

圖中，機場值機系統包括人工值機島和自助機，物流管理系統提供貨物裝載數據，數據鏈路為電子艙單提供輸出渠道，也包括及時傳遞臨時變動的配置數據，諸如辦理登機牌后的旅客未到等情況。

RFID 配載工作站包括滿足適航要求的配載和平衡程序，該程序依據適航規則和民航的安全運行規章，實現配載管理，并計算相應的重心，其輸出為典型的電子艙單；工作站還包括根據機型配置的機型數據庫，包括2D 和3D的虛擬機型布置；工作站還配置了與相關機型相等的飛行管理系統程序，該程序用于校驗優化性能計算的需求。用戶端包括飛行機組、航空公司和機場及地面運行人員。

系統的典型工作流程如圖2 所示： 

圖2 系統典型工作流程 

在數據采集階段，主要是通過機場的值機系統，獲得旅客及物品的RFID 信息，包括旅客座位和行李重量數據；同時，通過物流部門的RFID 信息，獲得貨物的重量和物品性質信息。

通過數據鏈系統，傳遞旅客和物品臨時變動信息。

在信息處理階段，重量和平衡配置人員可選擇手工配置方式，根據公司操作規程和自身經驗，進行重量與平衡的配置；也可選擇自動化的配置方式，即由RFID 配載工作站進行自動化的配置。

在配置檢驗階段，RFID 工作站顯示2D 或3D 的、具體機型艙位和重心計算結果。通過觀察這些顯示信息，工作人員根據公司規章和自身經驗，在屏幕上進行虛擬調整，取得最佳艙位空間使用及重心配置的優化結果。

取決于航空公司的運營模式，可在飛行簽派、公司航務、飛行準備以及駕駛艙的各種顯示終端上顯示這些優化配置結果，由工作人員和飛行人員進行飛行管理系統的優化性能預算，并進行抉擇，據此得出飛行計劃中的性能控制指標。

在信息輸出階段，通過數據鏈系統傳遞電子艙單，或為飛行管理系統提供性能初始化所需相關重量和重心數據。

未來展望

在新一代的民航運輸體系中，旅客與貨物的信息處理自動化不僅僅是自助值機，也不僅僅是機場和地面業務，而應該通過信息的管理，使信息效益最大化，有效地實現信息增值。

例如，通過建立完整的信息服務體系，包括人員證件校驗、行李交運、航班改簽、旅客登機、行李、艙位和貨物管理等一系列服務，將目前的傳統業務流程重新整合，形成以旅客、航空公司、機場和空中交通管理各為運行中心的多中心信息自動化處理和運營。

在民航運輸的日常運行中，飛行、空中交通管制和機場指揮協調人員是關系到民航運輸安全和效益的三大關鍵環節。為他們提供自動化的飛機性能管理，需要這些高效率的信息交互平臺。

因此，研發這種系統的目的在于支持信息優化處理和使用效益最大化，充分發揮飛機的使用價值，為保障飛機以最佳性能運行提供一種現代化管理的手段。

通過這類強化精細化管理和科學技術創新手段，落實節能減排的要求，為實現到2020年我國民航單位產出的能耗和排放指標達到航空發達國家水平而做出相應的貢獻。

參考資料
[1] 中國民用航空局，關于加快推進行節能減排工作的指導意見，2011-04
[2] 中華人民共和國科學技術部，中國RFID 技術政策白皮書，2006-06
[3] 上海市政府，關于推進長三角地區道路貨運（物流）一體化發展的若干意見，2009-06
[4] Federal Aviation Administration ，Airworthiness Approval and Operational Allowance of RFID Systems, 2008-09
[5] 徐芳、顧世敏，一種基于射頻技術的配載和平衡系統，中華人民共和國國家知識產權局，專利說明書CN101901361 A，2010-12(end)