飞机qar数据可视化_航空公司的QAR是什么？如何用？
飞机qar数据可视化_航空公司的QAR是什么？如何⽤？
⽬前QAR译码数据已被各个航空公司或部门⼴泛应⽤于飞⾏过程仿真重现、飞⾏品质监控与改善、飞⾏技术评价、飞机维修维护、安全品质评估、油耗评测与节能技术的改进、事故因素调查、主动安全管理等⼯作，并发挥了重要的作⽤。
我最早接触QAR，还是从2014年的SMS系统设计与实施开始，相⽐1997年，原民航总局要求所有121部下运⾏的飞机加装QAR设备，并对每个航班实施监控和数据分析的时间，算是刚刚⼊门。不过在为多家航空公司提供产品和技术⽀持的过程中，我对QAR和SMS的有机融合有了⽐较清晰的定义和设计，恰逢当下参与ARJ21-700型飞机QAR的应⽤，借此，有机会梳理QAR数据的处理和应⽤，本⽂着重梳理QAR数据的应⽤流程，后续针对QAR与SMS融合、QAR在数据可视化化及QAR特定场景模型应⽤⽅⾯会有针对性思考。
本⽂从QAR是什么开始，尝试梳理出QAR常见数据模式、使⽤陷阱和使⽤流程。
⼀、QAR是什么
QAR(Quick Access Recorder)快速存取记录器，继承与发展于飞⾏数据记录器(俗称⿊匣⼦)系统，是⼀种重要的记录飞机飞⾏参数的机载电⼦设备，不过我们谈到QAR，通常指的是QAR中存储的飞⾏数据，即QAR数据。
⽬前飞机上的FDR和CVR，即我们俗称的“⿊匣⼦”，主要⽤于事故调查。
图表 1 FDR、CVR常⽤于事故调查
相⽐⿊匣⼦，QAR不需要拆装，并且⼤多数都能通过地⾯移动通讯⽹络将数据发送到航空公司数据处理中⼼，其飞⾏数据更为⽅便读取，因此QAR⼤量被⽤于航后飞⾏技术分析、发动机健康分析、飞⾏安全事件调查等，是在飞⾏品质分析、运⾏品质分析和飞机健康管理等⽅⾯重要的数据仓库。
图表鱼鳔胶
2 QAR
⼤多数可⽆线传输，常⽤于⽇常监控
⼆、QAR数据模式
QAR数据通常以四种模式呈现，原始数据、⼯程值数据、CSV数据和可视化数据。
原始数据是被记录在记录器上，QAR光盘或PCMCIA卡的纯⼆进制数据(⾮⽂本数据)。
图表 3 QAR数据帧结构⽰例
⼯程值数据是原始数据进⾏译码后得到的数据，是对飞⾏真实数据的还原。
⼯程值数据分两⼤类：⼀类是模拟量参数，如：⾼度、空速、垂直加速度等。另⼀类是开关量参数，如：起落架收放，按发话按钮，发动机⽕警等，开关量参数只反映两种状态。
⼯程值参数是由原始数据译码恢复产⽣的。这些参数在原始数据中⼤致⼜分为五种⽅式，包括连帧型、跳帧型、超级帧型、双字槽型和密集采样型，决定了参数采集的频次。
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连帧型：每个帧的同⼀字槽都出现这个参数，每秒钟记录⼀次。
跳帧型：每隔过⼀个帧或隔过三个帧的同⼀字槽出现⼀次。每两秒或四秒采样⼀次。
超级帧型：每隔64个帧(64秒)出现⼀次，变化率缓慢，如：燃油总量，飞机总重，⽇期等参数。
双字槽型：参数取值范围很⼤，精度⾼，如：⾼度、经度、纬度，⽤双字槽来扩充数位。
采集密集型：⽤于垂直加速度等需要每秒多次采集的参数。多次采样放于同⼀帧不同字槽⾥，⼀般垂直加速度每秒采8次。
CSV数据是译码软件依据⽤户选择的飞⾏参数，导出可供再次加⼯使⽤的关系型QAR数据。
图表 4 译码软件输出的CSV⽂件，供⼆次分析使⽤
QAR图形化数据是把按时间(⼀秒)序列，通过合理拟合计算模型，把数据呈现为可视化，直观呈现参数⾛势和准确还原飞⾏过程。
图表 5 QAR可视化数据
原始数据、⼯程值数据、CSV数据和可视化数据中，原始数据通过译码软件提取⼯程值数据，⼯程值数据通过译码软件导出CSV数
据，CSV数据通过数据分析和可视化技术实现QAR数据的可视化分析，是数据分层递进，逐级⾼阶应⽤推进的过程。⽬前航空公司的⾼阶QAR应⽤，⼤部分把CSV数据作为基础数据。
图表 6 QAR数据分类
三、QAR数据应⽤需要避免的陷阱
【
引⽤⾃，民航Safety：QAR分析的初衷是通过译码形成的⼯程值及相关事件的抓取，提取有⽤
信息和形成结论，对QAR数据加以详细研究和概括并指导后续的训练，从⽽达到持续安全的⽬的。可惜，由于对QAR译码软件事件报告弊端的认知不⾜，以及管理层过于简单粗暴的急于降低事件率的做法，导致调查总结不充分，在惩罚⽂化的影响下，极易形成误杀，这样⼀来形成了“QAR飞⾏理念”，这个理念与正常飞⾏理念和程序是有差距的。
】
【引⽤⾃，资深机长陈建国：很多使⽤QAR重罚飞⾏员的公司飞⾏员已经忘了什么是飞⾏安全的基⽯。他们可以遗忘了基础知识、⽣疏了基本功，不熟悉民航规章、没看过训练⼿册，甚⾄什么是合适的安全决策依据和策略都可以统统不懂，但是对于哪些是QAR三级事件标准却能滚⽠烂熟。
只有当飞⾏员抛弃对被QAR事件处罚的恐惧之后，才能回归到正确的决策流程上。依照航校学习的基础理论去做出正确的决策，在这个⽐较罕见的故障中，挽救整个飞机的⼈的⽣命。⽽不是做出⽣命让位于QAR事件的决策。
】
守护甜心几斗图片QAR应该归属于飞机技术部门⽤于技术分析和训练提⾼技术⽔平，⽽不是安全监察部门⽤来处罚飞⾏员，同样针对QAR数据的管理，航空公司也需要确保QAR数据的安全可控，以下节选⾃某航司QAR数据相关管理规定：
【
⼀、安监部为集团飞⾏数据管理职能部门，负责管理飞⾏数据译码系统。
各航空运输分⼦公司，飞⾏总队，机务⼯程部，信息中⼼等单位建⽴和完善飞⾏数据的查看、调⽤、授权机制，明确本单位⼈员管理、权限分配。
⼆、飞⾏数据的查看、调⽤、授权。
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(⼀)查看飞⾏数据，仅限于将该数据⽤于安全信息验证、飞⾏过程分析、试飞验证。
(⼆)调⽤飞⾏原始数据，⽤于飞⾏排故、飞机性能优化。
(三)安监部根据⼯作需要可授权相关单位、部门和个⼈使⽤飞⾏数据，并承担由此带来的责任。
(四)各航空运输分⼦公司和飞⾏总队应建⽴飞⾏数据分析和讲评程序，明确分析、讲评内容、参加⼈员资质和⼈员范围。
三、飞⾏数据应⽤负⾯清单
1
、仅依据飞⾏品质监控事件统计数据对飞⾏员进⾏处罚。
2
、仅依据飞⾏品质监控事件统计数据为飞⾏技术排查的依据。
3
、仅依据孤⽴的飞⾏品质监控事件对飞⾏员技术能⼒进⾏评价。
4
、仅依据飞⾏品质监控事件和事件发⽣率对飞⾏员进⾏技术排名，对单位进⾏考核。
5
、除事件调查外，未经本⼈同意公布飞⾏员个⼈飞⾏数据。
6
、违反规定擅⾃扩⼤飞⾏品质监控事件讲评范围。
7
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、要求飞⾏员把飞⾏品质监控标准当做SOP执⾏。
】
四、QAR数据使⽤流程
QAR⾼阶数据分析和可视化化通常始于AGS、airFASE等译码软件⽣成的CSV关系型数据，通过特定分析模型, 包括仿真、品质监控、飞⾏评价、维修维护、安全评估、油耗评测等，实现QAR飞⾏数据的⾼阶应⽤价值。
从译码软件导出的CSV数据，因各种已知和未知的原因，通常需要对数据进⾏相关的清洗、截取和修正，才能确保QAR数据的客观可⽤。图表 7 QAR CSV数据的处理流程
结合QAR在SMS⽅⾯的应⽤落地来看，以下概要介绍S1、S2、S3重点环节需要关注的主要问题。
S1
：数据清洗
每个CSV⽂件包含多⾏，每⾏对应⼀个数据采集时刻(单位：秒)，即第i⾏表⽰QAR记录过程中的第i秒的飞⾏参数。每⾏对应多个QAR采集参数，⼤部分参数采集频率为1HZ(每秒采样1次)，部分参数采集频率⾼于1HZ(最⼤8HZ)，这类参数将在同⼀⾏中多次出现，也有部分参数为⼏秒采样1次(最⼩0.5HZ)，这类参数则隔⼏⾏出现1次，其采集频次与⼯程值参数采集模式相关，包括连帧型、跳帧型、超级帧型、双字槽型和密集采样型。以下是ARJ21-700某次飞⾏的QAR数据样例：
图表 8 CSV⽰例⽂件
数据清洗重点完成跨天时间和参数跳变两⼤问题。
图表 9 跨天问题和参数跳变问题是数据清洗的两⼤重点
S2
：参数选取
提取数据分析模型中需要的QAR参数，⽐如航路轨迹恢复模型中的需要的每个时间点的经度、纬度、⽆线电⾼度等等，⽐如跑道滑⾏路线恢复模型中需要的每个时间点的经度、纬度、⽆线电⾼度、发动机转速、纵向加速度、空速、地速、垂直速度、襟翼状态、起落架空地电门状态、扰流板状态、真实⾼度、俯仰⾓等等，⽐如进近评价模型中的襟翼构型、起落架位置、减速板位置、下滑、航向、俯仰
姿态、仰⾓变化率、横滚姿态⾓度、下降率、近地警告等等。以下为参数⽰例，QAR采集参数可以根据实际需要调整，并不固定，同⼀时刻可采集数百个乃⾄上千个不同的飞⾏参数数据。
图表 10 QAR部分参数⽰例(某机型)
S3
：数据修正
QAR数据由于译码错位或采集误差等因素，会存在部分数据字段错位或信息缺失等明显异常情况。结合异常数据所处时间点附近⼀段时间内，飞机状态的所有参数数据，对异常数据进⾏识别、删除和推断补全。
常见异常数据识别
：CSV⽂件不完整，没有从起飞到着陆的全过程；CSV⽂件为出发地和⽬的地都相同的飞⾏训练数据；译码输出的CSV⽂件参数错位，即在参数1那⼀列中的某⼀⾏，显⽰参数2的数据；参数取值超出理论取值范围；参数取值出现不合逻辑的跳变等。
删除操作：
对于异常数据的CSV⽂件格式异常情况，视作⽆效数据⽽弃⽤；对于CSV⽂件本⾝格式正确，仅是参数取值偶有异常的数据，仅删去CSV ⽂件中的异常数据，之后结合其他参数推断补全。
推断补全
：对于速度、经纬度、⾼度等连续数值类参数，⼀般取前后平均值；对于襟翼状态、缝翼状态等离散的状态类参数，⼀般取前值或后值填充。
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车窗一键功能全⽂完>
关于作者：专注民航信息系统的设计和实施，在航司和机场营销领域、安全领域和服务领域有丰富的系统建设经验。
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