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无线监控系统在配餐车辆安全管理之中的应用
日期:2010-7-4 10:52:18 点击:
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引言
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  改革开放以来,在党中央、国务院的正确领导下,在国家经济社会全面发展的推动下,中国民航持续快速健康发展,规模、质量和效益跃上一个新台阶,在此期间南航也得到了长足的发展,2008年,南航共完成安全运输飞行107.5万小时,起落54.7万架次,南航经营的航线达660多条,航线量为中国各航空公司之冠,航线覆盖全中国75%区域。南航拥有309架飞机,是全国民航业中规模最大的机队。
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  随着机队规模的快速发展,机场飞机起降密度逐渐加大,为飞机服务的航空食品车也越来越多,且作业工作越来越繁忙。以首都机场为例,首都机场平均每天起降飞机约1000架次,在作业时间内平均每1分钟就起降1次。大约有2300多台次机场地面特种车辆在机场繁忙作业,为起降的飞机服务。特别是在现在安全形势发展的要求,如何有效防范和制止航空食品车挂碰飞机事故,以及外来物品上机等空防安全工作、现场人员的操作规范等,尤其是采取非常手段,及时将事故隐患苗头消灭在萌芽之中,已成为航空配餐企业安全工作的头等大事,远程视频监控系统主要实现现场监控、视频流媒体信息的高效率远程实时传输,现场作业的在线视频和语音的远程指导规范,现场突发事件的远程控制,管理指挥系统等功能,有效降低航空食品配送环节的风险。
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第一章航空食品车的特性和事故分析
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  一、航空食品车辆
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  航空食品车,作为航班保障的车辆之一,肩负着航空食品、供应品等配送工作,具有以下特点:
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  1、车宽、体长、高度高、可进行升降操作等特点;
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  2、接触飞机作业最近的特点;
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  3、具备空防安全、食品安全等诸多安全因素的特点;
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  4、直接影响航空器安全的特点。
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  航空食品车辆的自身特点是其成为航空器安全、空防安全和食品安全管理的重要环节,也是飞行区车辆安全管理的重要环节。随着机场和航空公司的快速发展,航空机队的不断扩大,飞行区内食品供应车辆也快速增加,能否有效监督和监管安全行车、规范操作成为我们当前急需解决的问题。由此带来的地面行车不安全事件也随之增多,仅2005年首都机场就发生了航空器地面刮蹭事故14起,经事故分析直接原因主要是操作行为不规范、随意性强、注重效率而忽视安全导致不安全事件的发生。可见,特种车辆驾驶人员能否规范驾驶和操作,将直接影响到对接飞机的安全和机场保障作业的效率。
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  二、事故与差错分析
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  就航空地面安全而言,综合以往统计信息分析我们不难得出结论,即人的差错是造成事故的主要原因,过去和现在是这样,将来或许也是。通常复杂系统的事故常常是灾难性的后果。
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  据不完全统计,航空地面安全事故主要原因比例中,人为差错占85%,航空器占10%,其它原因占5%。大量的事故分析,告诉我们:事故的发生是系统存在缺陷的必然的结果。而航空食品配送车辆在整个保障环节中存在的主要缺陷和漏洞在于缺乏行之有效的实时监管手段,设备本身的缺陷可以通过有效的维护检查避免,但操作人员在保障环节中能否规范操作,缺乏实时监管和客观必要的事后调查数据。
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  通过建立和完善有效可行的远程实时监控系统,直接对配餐操作流程中人员操作行为进行实时监控和管理,可实现最大程度上人员操作漏洞的有效控制。
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第二章配餐车无线监控系统实现的技术基础
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  1、通讯技术基础分析
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  建立对配餐食品车的监控系统,根据监控对象的特点,我们只能通过无线网络方式实现。从目前通讯技术现状来看,通过租用电信运营商通讯网络或自建专网的技术基础是完全可行和成熟的。
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  现有的通信网络较多,按业务建网是3G以前通信网络的特点,无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有:全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。
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  GSM(Globem System for Mobile)是全球最主要的2G标准,能够在低服务成本、低终端成本条件下提供较高的通信质量。就其业务而言,GSM是一个能够提供多种业务的移动ISDN(Integrated Services Digital Network,综合业务数字网络)。
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  GPRS(General Packet Packet Radio Service)在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议,提高了现有的GSM网的数据业务传输速率,最高可达170kb/s。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统,使得移动通信和数据网络合二为一,具有“极速传送”、“永远在线”、“价格实惠”等特点。
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  CDMA(Code Division Multiple Access)网络采用扩展频谱技术,使用多种分集接收方式,使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。
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  CDPD(Cellular Digital Data)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式,是数据朎与移动通信的结合物。这种通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。
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  2、视频监控系统技术分析
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  视频监控技术以其直观、方便、信息内容丰富的特点,一直在无人值守电站、城市道路交通、油田库区、机场、银行、厂矿、建筑、远程教育等场合有着重要而广泛的应用。近年来,传统的模拟监控方式逐渐被数字监控方式所取代,远程数字视频监控成为新的发展方向。与传统的模拟监控系统相比,数字监控系统具有更为强大的功能:
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  (1)利用网络可实现远距离高质量信号传输:
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  1)数字视频监控的监控范围基本不受距离限制,克服了模拟视频系统只能在本地进行监控的局限性;
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  2)传输信号不易受干扰,理论上可以做到无衰减,可大幅度提高图像品质和稳定性;
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  3)可充分利用已有网络设备,无须安装专用电缆或光纤,网络带宽可复用,无须重复布线。
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  (2)数据更加安全可靠:
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  1)利用开放的网络协议标准传输信号,提高了系统的兼容性和可靠性;
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  2)充分利用网络安全技术(防火墙、VPN)、加密技术、实时时钟、权限管理、分布式存储、分布式监控等技术,充分保护监控信息不被越权监视、窃取、篡改、破坏;
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  3)利用以太网电源和UPS 电源设备,保证监控系统在停电时仍可使用;
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  4)利用嵌入式技术将处理器和操作系统紧密捆绑,硬件系统是功能专专门设计的独立设备,不像插卡系统那样受通用计算机系统中其他软硬件的影响,性能上更稳定,且便于安装、维护;
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  5)使用模块化设计,硬件可裁剪,便于管理升级。
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  (3)更加强大的分析处理视频图象的功能:
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  1)利用图像识别技术,可以及时发现异常情况并进行联动报警,从而实现无人值守,提高了监控效率;
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  2)经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中,查询十分简便快捷,提供了事后分析事故的录像;
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  3)可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理,通过调整图像大小,借助显示器的高分辨率,可以观看到清晰的高质量图像。
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  (4)升级扩容简单方便:
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  1)系统通过网络连接,增加一个监控节点只须增加一个IP 地址,扩充十分方便;
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  2)对于原有的模拟视频监控系统,也可以轻松升级和兼容。
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  综合通讯网络和视频监控技术在目前发展阶段所具备的水平和实现能力,我们认为通过利用电信运营商网络构建无线远程监控系统,在传输数据安全性、完整性和质量上都能够符合现实应用需求标准,同时我们结合民用机场通讯环境特点,除了利用运营商网路,也可利用机场数字集群网络建立专网架构的无线视频监控系统。
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第三章无线远程监控系统在航空食品车辆监管上的应用
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  一、应用目标设计要求及系统构成
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  1、设计功能
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  航班配餐保障运行监控:在日常航班保障过程中,通过车载视频系统,实时将现场实际情况传送到监控指挥中心。
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  突发事件监控:当发生突发事件时,通过车载视频系统,第一时间将现场实际情况传送到监控指挥中心。
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  远程指挥:通过车载视频系统实时监控食品车驾驶室、箱体内的餐食、机供品等现场情况,进行有效的监控,监控指挥中心根据现场情况进行远程监控管理和指挥。
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  2、系统构成
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监控中心
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  监控中心整个无线视频监控系统的监视控制中心,所有车载视频图像都汇聚到监控中心。该监控中心由接入设备、计算机视频管理服务器、计算机监控终端、电视墙等组成。
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  监控中心连接电信运营商数据传输网络或机场专网,采用CDMA1x协议的车载无线视频终端将视频数据实时发送到拥有电信运营商(或专网)的固定IP的计算机视频管理服务器上,本地通过局域网登陆计算机视频管理服务器观看实时视频,并将实时视频图像通过视频解码器送到电视墙上。
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  移动车载视频监控系统主要技术指标要求:
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  (1) 车载主机采用DC12V宽频电源(电压输入范围8~27V),主机是集录像、媒体播放、信号数据分析和处理为一体的车载终端核心部件;
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  (2) 网络设备:车载设备要实现连网,基于其不停移动的特性,必需采用无线联网的接入方式,如无线AP、GPRS/CDMA;
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  (3) 无线AP:通过无线局域网与服务器进行通讯,主机中的硬盘内容的进行更新。也可以对其进行设置、节目播放列表更新、录像资料检索等操作;
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  (4) GPRS/CDMA通讯部件:通过无线宽带进入Internet,与监控中心服务器(具有固定IP)连接,进行双向数据通讯、语音对讲。以完成调度任务以及突发事件的处理;
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  (5)GPS部件:接收卫星数据,对载体进行定位,以确定行车路线;
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  (6)话筒:异常突发事件时,手动对车内外喊话;驾驶员、航机员与调度中心实现对讲。
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  3、系统结构和功能实现
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  通过监控中心和移动车载监控终端系统两个部分,利用无线通讯网络构建完整的针对配餐车辆管理的无限数字远程监控系统。
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  图1:监控中心逻辑连接图
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监控中心服务器系统
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  监控中心服务器用于接收车辆的位置、速度、司机的反馈信息等,进行计算和分析,选择最优的车辆调度方案,向车辆司机发送指令,通过语音对讲实现。同时对车载终端进行设置和控制操作。
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  监控中心服务器以下,可按照运输的实际需求,设立多个分控中心。监控中心跟各分控中心之间,可以通过LAN、WAN相连,也可通过Internet网络相连。在分控中心可以查看各车辆在道路上的行进位置(通过GPS),也可以执行一些监控中心分配下来的任务,如本车队管辖线路下车辆的调度等。
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中心调度控制系统
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  (1)远程控制前端车载主机的录像计划,设置数据采集的标准等远程控制信息;
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  (2)司机可以通过双向语音对讲功能与监控中心或分空中心沟通,进行信息反馈;
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  (3)根据GPS定位信息获取车辆的速度、经度、纬度、日期与时间信息,发送到监控中心,再由监控中心转发到各分控中心;
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  (4)监控中心控制软件收到各保障航班车辆的位置、速度、司机的反馈信息等,监控人员可以根据以上的信息,做出最优调度方案。通过系统的语音对讲功能向车辆司机发送调度指令.
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驾驶员、航机员监管系统
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  (1)告警子系统:
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  超速告警:在不同路段可设定不同的限速标准,当超速时通过语音提示语或声光提醒驾驶员,并通知监控中心;
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  操作异常告警:驾驶员异常操作告警并通知监控中心,如忽然加速、刹车,异常开关门等。
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  (2)规范司机操作子系统:中心控制软件根据GPS定位信息,确认司机的行车路线、加油点、维修点等是否正常;
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  (3)食品车车况上报子系统
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  车载终端设备出现无法排除的故障需要及时上报监控中心时,可用过语音对讲上报监控中心或分控中心以获得帮助;
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  当出现事故、故障、等各种特殊信息时,司机可以通过语音及时向监控中心或分控中心传递信息。
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  食品车内场景实时上传:车内安装摄像机,通过GPRS/CDMA将车内实时的状况以视频流的形式发送到监控中心,监控中心再转发给各分控中心。为适应无线带宽的窄带传输,中心可以依照现场的带宽动态的调节,上传图像的帧率。
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  车内场景实时抓拍;在监控中心也可动态的实时抓拍前端的某一幅图像。如:事故、故障、纠纷、报警时。
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  远程下载录像资料,以备进行分析。
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录像系统
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  (1)实时录像,可以分别用来监视驾驶员、航机员的操作、食品车接驳飞机,食品车内的餐食机供品等进行有效的监控情况。
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  (2)多种录像方式:定时、手动、报警录像;
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  由监控中心和车载前端两个组成部分构成的无限远程数字监控系统,通过通讯网络平台 数字监控系统的方式,实现了对航空食品配餐车辆的实时操作监管功能,同时能够对车辆运行状态数据进行监管,既实现了对人员操作的监管,又实现了对车辆运行状态的监管,从两个方面解决了航空配餐车辆在配餐保障运行流程上的两大管理缺陷,有效的解决了配餐车辆安全管理面临的突出问题,把人为操作差错隐患和车辆运行状态隐患消除在萌芽状态。
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  图2:系统结构图
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第四章系统总结
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  无线远程数字视频监控系统在航空食品配餐车辆运行管理上的应用,完全符合将来业务保障管理的需要,系统监控数据传输及时、准确、可信,功能完善,操作灵活,稳定可靠,为车辆运行管理部门随时监控食品车上的状态和保证行车安全,提供了强有利的手段。
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  同时,我们延伸其应用领域,在民用机场其他车辆安全运行管理方面同样具备应用空间。
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  当然我们就无线数据传输安全性、稳定性上仍然存在运营商网络稳定性问题,即便发生几率很小但仍然存在;另一方面我们认为在条件成熟的机场(具备cdma1x机场专网)完全可采用专网方式实现,其安全性无疑会更高,相对投资规模会有所减少,建成后系统维护接口单位和费用也会减少,是建立针对民航机场车辆安全管理系统的可选方案。
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结束语
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  随着人们对于社会安全和生产安全的关注,未来数字视频监控系统将更便于布防,更便于使用各种常见的个人终端设备进行监控。监控系统使用的专用网络及其供电系统的搭建都比较复杂,然而随着民用以及专用无线通信设备成本的不断降低和清洁能源技术的不断成熟,系统中监控点的建立更加灵活和便利,这也使得监控中心的监控范围大大延伸。同时,随着各种终端设备(手机、PDA)的不断普及可以预见,在移动设备上进行视频监控将成为监控领域的一个热点。这些技术不断成熟将使得随时随地的远景监控成为可能。本文根据现有技术趋势,提出了无线网络技术应用于视频监控系统的一般架构,并指出实现系统功能所需要用技术以及需要解决的问题。
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参考文献
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  1.杨兴裕,吴海彬,许松清 《GPRS 无线传输在远程图像监控系统中的应用》
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  2.陈启美,于耀,杨洲 《 基于移动视频监控系统》
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  3.杨磊  《闭路电视监控系统》
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  4.郎锐  《VisualC 网络通信程序的开发基础及实例分析》
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  5.胡智娟 《移动通信技术实用教程》
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  6.孙瑞山 《民航安全导论》
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