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(原創(chuàng)內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請注明來自數(shù)英DIGITALING)

從3月8日馬航MH370客機失聯(lián)至今分分秒秒所發(fā)生的，都似小說里的情節(jié)讓人難以接受。這是現(xiàn)代航空史上大型飛機失蹤時間最長的一次，面對謎題，高新技術(shù)幫助我們按圖索驥，一點點描繪出災(zāi)難背后的模糊真相，然而，連連的噩耗卻又告訴我們，這一次，現(xiàn)代科技似乎有點捉襟見肘……

波音777被認為是航空制造歷史上最值得信賴的器械之一—在信息技術(shù)如此發(fā)達、航空雷達的監(jiān)控下竟然憑空消失；為了搜救飛機黑匣子，各國動用了從太空、空中到海上、水下等多個領(lǐng)域的技術(shù)手段和高科技裝備，高科技艦只、靈巧的超音速飛機、全景衛(wèi)星、結(jié)合了26個國家的資源和技術(shù)，展開了一場史無前例的國際大搜索。

在災(zāi)難和搜救的背后，哪些本該起到巨大作用的技術(shù)卻出現(xiàn)了問題? 哪些技術(shù)在搜救過程中起到了作用？哪些方面是我們在未來能更好地得以發(fā)展以防止悲劇的再次發(fā)生的？?本期專題，我們從疑問、搜救、以及未來可完善的技術(shù)空間三大視角來回顧馬航事件給當今現(xiàn)代通信與安全技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀,短板與發(fā)展所帶來的啟示。

疑問——

為什么移動通信網(wǎng)絡(luò)不起作用？

的確，目前智能手機已經(jīng)實現(xiàn)在空中可以通過GSM，CDMA通信技術(shù)與地面上的通信信號塔相連接，并且可連接的范圍并不小。GSM的信號鏈接范圍可達方圓21英里。

如果是在飛機上，想要實現(xiàn)智能手機與信號塔連接，要求飛機在較低的空中飛行，并且地理位置靠近人口密集的大中型城市才能行得通。

如果是這樣的話，根據(jù)報道，馬航在失聯(lián)之前飛行的高度為35000左右，確實已經(jīng)超出了可連接信號范圍的兩倍之多。

即便根據(jù)某些報道所稱，MH370客機曾經(jīng)一度為了雷達訊號降低飛行高度至5000英尺左右，確實達到信號塔連接要求。但是我們從地圖可以看到，馬航的航線路程中所途徑的大部分地區(qū)均為低人口密度區(qū)域，對于寬帶的需求并不如大城市那么巨大。中國移動，Celcom等通訊商在這些地區(qū)無法建設(shè)足夠多的信號塔，這也導(dǎo)致了失聯(lián)客機無法順利地與地面的通信信號塔取得聯(lián)系。

GPS定位系統(tǒng)呢？

也許有人會問，如果電話通信系統(tǒng)無法運作，那么GPS信號呢？很不幸，GPS并不是一個雙向通信系統(tǒng)。手機中的GPS芯片可以與衛(wèi)星通信相連接，通過這塊芯片，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以定位該手機芯片所在的地理為止，但是所有信息均在手機的GPS芯片之中，也就是說，但從衛(wèi)星上是無法得知手機的為止信息的。


Inflight Wi-Fi：目前大部分航班上未實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)

盡管目前大部分航班在飛行過程中仍然會要求乘客關(guān)機，并且航班上是無法提供WIFI網(wǎng)絡(luò)連接的，但是我們知道已經(jīng)有不少航空公司已經(jīng)在飛機上提供無線網(wǎng)絡(luò)了，可惜的是，這項服務(wù)還沒有得到廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)ROUTEHAPPY在2013年的一份國際旅游行業(yè)調(diào)查報告的數(shù)據(jù)顯示，全球僅6.5%的國際航班提供Wi-Fi服務(wù)，但值得我們關(guān)注的是，僅美國就已經(jīng)有38%的航班為乘客提供給網(wǎng)絡(luò)連接功能。所以，讓我們十分遺憾，如果馬航的飛機上有WIFI，那么也許乘客就能通過社交平臺，微博，朋友圈等，為我們提供更多關(guān)于這一災(zāi)難發(fā)生的真相了。

此外。海上沒有雷達覆蓋，海域搜尋面積過大都造成了搜救的難度。

搜救——

參與MH370搜救的衛(wèi)星：

點擊圖片查看大圖——圖片來源：第一財經(jīng)周刊

Imarsat 與多普勒效應(yīng)

前身為國際海事衛(wèi)星組織的Inmarsat公司為世界各地的用戶提供電話和數(shù)據(jù)服務(wù)，便攜式或移動式終端能夠通過Inmarsat的10顆同步通信衛(wèi)星與地面站進行通信。Inmarsat的網(wǎng)絡(luò)可以為政府、援助機構(gòu)、媒體和企業(yè)等在缺乏可靠地面網(wǎng)絡(luò)的偏遠地區(qū)提供通信服務(wù)。

通過已知的衛(wèi)星位置、ping信號的發(fā)送和返回時間以及仰角信息，Inmarsat計算出一個以接收到信號的衛(wèi)星地球投射點為圓心，半徑為8000公里左右的圓形。在考慮到航班的實際載油量、飛行時間以及由兩者共同決定的最大飛行距離，并減去多國雷達已經(jīng)監(jiān)測過的范圍后，最終推測出南北兩條MH370最后可能的飛行區(qū)域弧形區(qū)域：一條經(jīng)印度尼西亞至南印度洋，一條自泰國北部至哈薩克斯坦和土庫曼斯坦邊境。

基于多普勒效應(yīng)，Inmarsat和英國航空事故調(diào)查局（AAIB）通過分析將MH370的最后飛行路線鎖定在南部線路，即南印度洋。

基于多普勒效應(yīng)，Inmarsat和AAIB在波音公司和行業(yè)專家等的協(xié)助下，將MH370的飛行路線鎖定在南印度洋。這同時也意味著飛機遠離了可能的著陸地點，最終墜入了南印度洋。

多普勒效應(yīng)是指由于波源與觀察者之間的相對速度造成的波的頻率的變化，即由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠離，觀察者接收到的頻率減小。這種波可以是光波，也可以是聲波。音調(diào)的變化同聲源與觀測者間的相對速度和聲速的比值有關(guān)。這一比值越大，改變就越顯著。如一列火車從身邊駛過時，火車從遠到近的過程中，汽笛聲變響，音調(diào)變尖，而從近而遠的過程里汽笛聲變?nèi)?，音調(diào)變低。

由于在吉隆坡機場和早前的飛行階段MH370發(fā)送過幾次信息，而且目前飛機的大概飛行區(qū)域和衛(wèi)星的位置都是已確定，所以可以計算出飛機、衛(wèi)星和地面站的數(shù)據(jù)關(guān)系。地面站記錄了每次“握手”的脈沖頻率，在數(shù)據(jù)關(guān)系和衛(wèi)星地點已知的情況下，再考慮到飛機的性能就可以判斷出兩條弧形線路上最符合頻率偏移的地點。如圖所示，藍色的線是測量到的MH370頻率偏移的情況；綠色的線是預(yù)測的南部路線頻率偏移的情況，它與6次“握手”中測量到的實際數(shù)據(jù)顯示出密切的相關(guān)性；紅色的線預(yù)測的北部路線頻率偏移的情況，與實際數(shù)據(jù)不存在相關(guān)性。

img source: BBC

DigitalGlobe與眾志成城的眾包搜救平臺

同樣加入尋找飛機與搜救的還有來自美國的商用高分辨率地球影像產(chǎn)品及服務(wù)供應(yīng)商DigitalGlobe。

此前澳大利亞政府發(fā)布聲明宣稱發(fā)現(xiàn)疑似殘骸的衛(wèi)星圖像，正是來自于這家全球最大的衛(wèi)星影像提供商。在收購知名的地理空間信息供應(yīng)商GeoEye之后，美國政府3／4的衛(wèi)星圖像均購買自DigitalGlobe。

為了響應(yīng)MH370失聯(lián)事件，DigitalGlobe啟動了應(yīng)急服務(wù)項目FirstLook，對于時間要求嚴苛的突發(fā)事件，該服務(wù)可以通過網(wǎng)絡(luò)快速提供事發(fā)前后的衛(wèi)星影像。2014年年初，DigitalGlobe的衛(wèi)星就曾在南蘇丹沖突最嚴重的時候紀錄了戰(zhàn)亂對民眾的影響。

但是，廣闊的搜索面積和緊迫的時間，讓我們單憑衛(wèi)星影像來進行搜救已完全不足以應(yīng)付。DigitalGlobe決定采用眾包的方式來尋找飛機。

3月9日當天，DgitalGlobe把超過3200平方公里的衛(wèi)星影像全部上載到了Tomnod眾包平臺，建立了志愿者眾包尋找失蹤馬航飛機的項目，試圖加快救援進程。

在進入Tomnod網(wǎng)站后，它會給志愿者適當?shù)囊龑?dǎo)，比如告訴他們海面的浮油在衛(wèi)星地圖中的樣子。Tomnod還提供了一些基本的符號來幫助志愿者快速標記可疑物體的類型，比如油罐標識、飛機標識等。除此之外，志愿者也可以根據(jù)自己的判斷對其他人的標記結(jié)果做出“贊成”或者“反對”的評價。

截至3月27日，針對MH370可能墜毀的南印度洋海域，DigitalGlobe最新上傳了超過20萬平方公里的影像到Tomnod平臺。DigitalGlobe會對志愿者在衛(wèi)星影像中同一地點進行標記的次數(shù)進行統(tǒng)計，一旦有足夠多的人已經(jīng)標記了這塊圖像，Tomnod的專業(yè)團隊就會從光譜分析、圖像加強等方面對這塊地區(qū)進行審查確認，統(tǒng)計出排在前十位的最為可疑的地區(qū)，并與相關(guān)政府機構(gòu)共享信息。

根據(jù)DigitalGlobe提供的數(shù)據(jù)，自MH370搜尋工作被放上Tomnod的4天時間內(nèi)，已經(jīng)有超過170萬特征點被標記，26.5萬注冊用戶，地圖瀏覽量超過1.9億人次。而截至3月19日，注冊用戶已經(jīng)幾近翻倍達到48.5萬人，地圖瀏覽量翻了3倍超過4.8億次，眾包參與者人數(shù)則達到630萬。

自2013年被DigitalGlobe收購以來，Tomnod平臺已經(jīng)參與了美國愛達荷州輕型飛機失事搜救和俄克拉荷馬州龍卷風等多起自然及人為災(zāi)害的應(yīng)急響應(yīng)和災(zāi)后重建工作。盡管目前MH370航班在衛(wèi)星影像方面仍然沒有太大的進展，但DigitalGlobe的努力確實有針對性地排除了大片海洋衛(wèi)星影像，幫助政府有效地減少了需要搜索的面積。

當然，除了衛(wèi)星通信系統(tǒng)之外，各國也出動了各種海上與空中搜救措施，包括美國排除的水下機器人。

未來——

有人說，這次馬航的災(zāi)難是一次對于現(xiàn)代航空通信技術(shù)和航海搜救技術(shù)的一次重大考驗，通信技術(shù)應(yīng)用的落后，搜救技術(shù)的無奈，都是血淋淋的教訓(xùn)。未來，我們可以從哪些技術(shù)著手，去彌補和改進技術(shù)應(yīng)用的不足？

更完善的定位技術(shù)

正如上文中提到的GPS定位技術(shù)存在的疑問，GPS系統(tǒng)屬于飛機在飛行過程中確定自身位置的技術(shù)，這些技術(shù)無法幫助旁人找到飛機的確切位置，當然也就不可能通過GPS等導(dǎo)航技術(shù)來確定MH370的精確位置。

實際上，失蹤的MH370波音777客機上裝載有ASD-B系統(tǒng)——這是目前最先進的民航數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它每隔幾分鐘就會將飛機全方位的地理位置信息發(fā)至空中交通管制中心。但問題在于，失去聯(lián)絡(luò)前，MH370未有任何通報飛機出現(xiàn)異常，馬來西亞軍方的雷達跟蹤到空中有物體在飛行，但幾分鐘后，飛行物體的信號消失”，可能出現(xiàn)的情況之一就是，駕駛員主動關(guān)掉信號。因此，馬航事件也給整個航空業(yè)提醒：飛機上必須安裝禁止人員修改的數(shù)據(jù)設(shè)備，并將數(shù)據(jù)實時傳送個衛(wèi)星，告知自己的真正位置。

更高精度的衛(wèi)星圖像識別技術(shù)

在這幾天的搜救過程中，各國衛(wèi)星曾多次發(fā)現(xiàn)疑似殘骸的神秘圖像，但絕大部分最終都被一一否決。目前，美國最好的間諜衛(wèi)星分辨率已經(jīng)達到0.1米，能夠看到一頂漂浮的帽子，一些民用衛(wèi)星分辨率也達到了0.4米左右。但是海上的漂浮物大多形狀不一，目前還沒有很好的識別軟件來識別這些目標，而且海上各種船只、漂浮物乃至海浪，都可能極大影響圖像判讀。

從目前應(yīng)用在移動設(shè)備上的軟件來看，現(xiàn)在的識別技術(shù)具備一定的精準度，或許這些圖像識別技術(shù)，未來也將應(yīng)用到衛(wèi)星身上。

多層次的通訊系統(tǒng)

有航空業(yè)人士指出，馬航失聯(lián)事件表明，全球航空業(yè)的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)備份技術(shù)實在太落伍，今天的航空業(yè)，仍在使用上個世紀70年代的落后技術(shù)！

未來我們或許可以在飛機上看到一個多層次的通信系統(tǒng)：全數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，空對地，地對空，信息傳送，以及當前依賴于模擬無線電通信的航跡系統(tǒng)。該系統(tǒng)涉及到硬件、軟件、改善網(wǎng)絡(luò)的整合，由傳輸網(wǎng)絡(luò)、先進飛行通訊系統(tǒng)和衛(wèi)星線路構(gòu)成。


可實時報告飛行狀況的軟件

3月，《華盛頓郵報》稱，馬航客機失蹤良久而無法確定失蹤范圍，原因之一就是該航空公司沒有花錢，為每架航機更新升級價值10美元、可源源不絕提供關(guān)鍵資料的電腦軟件——Swift系統(tǒng)。

Swift系統(tǒng)的工作原理與智能手機向衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù)的原理相似：飛機通信尋址與報告系統(tǒng)（ACARS）就好比是手機上的一款應(yīng)用。當ACARS被關(guān)閉的時候，Swift還可以繼續(xù)工作。如果將Swift設(shè)置成追蹤引擎數(shù)據(jù)，那些數(shù)據(jù)就會向外發(fā)送。只要飛機還在運行，Swift就會一直工作下去。

如果MH370使用的Swift系統(tǒng)經(jīng)過升級，那么不管雷達收發(fā)機和ACARS是否能夠正常工作，它都可以發(fā)出有關(guān)引擎性能、燃油消耗量、飛行速度、飛行高度和飛行方向等重要信息。

無人機自動駕駛技術(shù)

或許很多人都認為，現(xiàn)代化的飛機憑借其智能化和自動化，完全可以實現(xiàn)全自動飛行，并且可以避免恐怖分子潛入的危險。但是，無人機可以替代飛行員的說法這并不確切。某些情況下，自動化可以減輕飛行員的工作負擔。但如果當自動化系統(tǒng)并不適用時，使用它反而會增加工作負擔。飛行員應(yīng)該知道怎樣合理地使用何種級別的自動化水平。

計算機只能按照人的指令執(zhí)行操作，不管飛行員是用雙手還是在技術(shù)的幫助下飛行，從根本上講還是靠他們的大腦來飛，他們要對外部的實際情況如飛機、環(huán)境等保有準確的“情景意識”，要隨時運用多年積累的經(jīng)驗、知識和技術(shù)來迅速考量，權(quán)衡他們所掌握的一切以及他們未知的事情。

當然，如果無人機駕駛技術(shù)能夠達到更為先進的程度，擁有更高級的情境識別感知技能，或許可以完美解決這些顧慮。但是，這依然取代不了飛行員的必要性。在飛行過程中，飛行員的重要性體現(xiàn)在，他是一名管理者。作為一名管理者，在機器的自動運行當中，永遠是由人來決定什么時候用自動化設(shè)備來減輕當下的工作負擔，用計算機給予飛機指令來代替飛行員的雙手。

結(jié)語——

快速發(fā)展的科技使空中旅行越來越安全、方便，但是技術(shù)應(yīng)用本身也是個存在著頗多爭議的雙刃劍。如果更好地維持人類生活，人身安全與高新科技的合理應(yīng)用，為人類生活所需，形成一個和諧平衡的生態(tài)機制永遠是一個值得我們?nèi)ヅμ接懙拿}。或許，馬航事件是一次清醒的警鐘和清楚的注解。

參考資料來源：

• BBC

• Mashable

• 第一財經(jīng)周刊

• 網(wǎng)易發(fā)現(xiàn)頻道

• 騰訊科技