1．安全监管场景

卫星互联网可以帮助民航局和航空公司构建空地协同的安全预警系统，将飞行数据实时传输回地面，再结合地面监控系统进行实时数据分析，及时发现飞行过程中的异常情况，并以空地协同的方式快速处置，从而提升飞行安全监管和运行控制能力，以及航旅服务水平。

对于民航局而言，卫星互联网的应用价值主要体现在四个方面。首先，实现飞机与民航局地面控制中心之间的双向通信，即便在偏远地区或大洋上空等地面通信信号无法覆盖的区域，也能实时传输飞机的快速存取记录器（QAR）、4D/15、飞机通信寻址与报告系统（ACARS）等飞行状态数据，以及飞行高度、速度、航向、发动机参数等关键信息，有效降低因通信延迟或中断引发的安全事故风险，提升飞行安全系数。其次，为空中交通管理系统（ATM）提供高效通信支撑，尤其是在跨洋飞行和国际航线中，保障飞机与空中交通管制（ATC）的实时通信，优化飞行路径，减少空中交通拥堵，降低燃油消耗。再次，支持全球范围内紧急情况下机组、旅客与地面的4分钟语音及电子飞行包（EFB）双向通信，满足发送图文消息、语音通话、视频通话需求，确保机组人员与地面控制中心的实时联动，提高应急响应效率。最后，避免飞机失事后因飞行数据记录器（FDR）、驾驶舱语音记录器（CVR）等黑匣子数据丢失导致的事故调查延误。

对于航空公司而言，卫星互联网的应用包括飞行安全、远程监控维护和航旅服务。在飞行安全方面，航空公司可以通过卫星互联网实时传输飞行参数、实时监控飞机系统健康状态、实时共享气象数据、增强传输自动相关监视广播系统（ADS-B）数据等飞行应用，便于地面监控中心快速响应和处理潜在的安全隐患，保障飞机在各种复杂环境下的安全飞行。在航电设备远程监控与维护方面，飞行过程中，机载航电设备的运行状态信息通过卫星互联网实时传送到地面，航空公司可以对机载航电设备进行远程监控和诊断，预防潜在的机械故障，远程协助机组人员快速处理设备的紧急故障问题。同时，航空公司相关人员可以在飞机降落前，提前做好系统更新或故障设备换件准备，保障后续航班飞行任务。在旅客服务方面，航空公司可以借助卫星互联网实时传输行李追踪服务、客舱服务情况等航班飞行过程中的服务数据，通过与地面监控中心的协同配合，提升旅客服务水平，确保旅客在整个飞行过程中的生命财产安全。

2．旅客服务场景

旅客的出行意图可以分为商务、旅游、特殊需求等种类，不同类型旅客的飞机上网需求存在差异。商务旅客需求主要有高效办公、实时协作、信息处理和行程管理等内容，通过卫星互联网处理紧急文件、参与会议或谈判、学习行业知识或完成强制培训、访问公司内网或行业数据库，避免行程影响业务，核心目标是最大化利用飞行时间，无缝衔接地面工作。头等舱/商务舱常客等高端旅客的需求核心围绕私密性、个性化服务、高端社交和沉浸式体验展开，与商务旅客的“效率至上”形成鲜明对比。休闲旅客的需求包括娱乐消遣、社交互动、行程规划等，通过卫星互联网在飞机上与地面亲友保持联系或分享旅程，打发飞行时间或享受个性化娱乐。老年及特殊旅客（如残障人士、慢性病患者等）的需求围绕健康安全、便捷辅助和情感陪伴服务等方面展开，需要实时关注身体状况，应对突发健康问题，弥补行动、感官或认知上的不便，降低出行压力，保障身心舒适，缓解长途飞行的孤独感或焦虑情绪，确保落地后无缝对接辅助服务。

中国民航服务测评机构CAPSE的调研数据显示，即时通信、邮件、了解目的地信息、休闲娱乐、行程规划是旅客飞机上网的主要用途。

3．企业专网场景

卫星互联网凭借其全域覆盖、灵活部署的特性，能够为货运飞机、公务机/包机等特殊航线场景量身定制企业专网服务，精准匹配不同场景的差异化需求。

针对货运飞机，卫星互联网可提供贯穿物流全流程的监控管理服务，实时传输货物位置信息、温湿度等环境参数、货舱状态数据，实现从起运地到目的地的全链路可视化追踪。货运企业能够动态掌握货物运输状态，及时预警货物偏移、温湿度超标等异常情况，优化中转调度效率，降低货损风险，为高价值、易腐坏等特殊货物的安全运输提供坚实保障。

对于公务机，基于卫星互联网搭建公有云或私有云架构的高效办公协同平台，支持机上人员与地面团队进行实时文档共享、视频会议、数据同步等办公操作，确保商务洽谈、项目推进等工作不受飞行状态影响，让公务出行与地面办公实现高效协同，显著提升公务出行的时间利用率和工作连续性。

对于包机乘客，卫星互联网能提供大带宽、低时延的机上娱乐服务。乘客不仅能流畅访问高清影视资源、实时直播，还可以自由使用社交软件、进行云端游戏等，享受与地面无异的网络体验，有效缓解长途飞行中的枯燥感，满足包机乘客对高品质出行体验的需求，为包机服务增添差异化竞争力。

在应用场景定位研究的基础上，机载终端的需求可以归纳为：面向安全监管的前舱数据和面向旅客的后舱服务等应用需求，以及通信、质量管理、数据安全、适航认证等其他需求。

1．前舱数据管理需求

前舱的数据包括QAR数据、ACARS报文、FDR数据、CVR数据、4D数据、EFB数据和货舱数据等。终端应具备接收和采集以上数据的能力，支持ARINC717、ARINC618和ARINC429等数据格式，并可以进行数据解析、存储、转发和应用，以及通过卫星互联网实现数据向地面监控中心的实时传输，便于地面精准、及时发现问题并实施支持和帮助，无需等待飞机降落后才进行数据的下载和分析，增强航司和民航局对于飞机的安全监控能力。

通过与地面的交互，终端还需要支持地面监控系统实现前舱数据的基础应用，主要有：1）飞机实时飞行的状态监控，包括飞机位置、高度、起降机场、航班号、预达时间等；2）飞机各系统飞行参数呈现，如发动机参数、辅助动力装置（APU）参数、空调参数、飞行管理计算机参数等；3）在地面还原飞行仪表，包括主飞行显示器（PFD）、导航显示器（ND）、飞机电子中央监控系统（ECAM）页面、襟翼手柄、推力位置、操纵杆位置等；4）通过将飞机实时参数导入故障监控模型，实时监控飞机各系统的异常情况。

2．4分钟语音通信需求

4分钟通信系统是运行控制中心的基本设施，要求在4分钟以内建立飞机机组成员与运行控制中心成员之间的地空语音通信。基于卫星互联网的低时延、高质量、全程无缝的通信能力，机载终端需要支持全面解决飞机与运行控制中心之间的陆空语音通信联系问题，实现每架飞机在任意4分钟内与飞行签派、维修控制、旅客服务、应急救援等运行控制中心岗位之间建立语音通信联系，快速提升航空公司的运行控制能力。

3．后舱旅客服务需求

终端通过WIFI方式实现后舱网络覆盖，确保不同设备类型的兼容性与接入便捷性，提供航司自有APP或第三方应用集成娱乐平台快捷入口，旅客可通过手机、电脑和IPAD等个人设备接入WIFI网络，满足商务、休闲、老年及特殊等不同类型旅客群体的上网需求。具体需求如下：1）终端为商务旅客提供专属高速网络通道，支持视频会议、大文件传输等高带宽需求，同步配备网络质量监测功能，实时显示延迟、带宽占用率等通信性能指标；2）针对休闲旅客，终端可以优化短视频、在线影视缓冲加速等流媒体服务适配功能；3）终端为老年及特殊旅客专门开发大字体简化版连接引导界面，支持语音提示等人工协助接入功能，同步提供网页浏览、即时通信等低流量消耗的基础网络服务；4）针对医疗急救、轮椅旅客等特殊场景需求，终端预留网络优先级配置接口，确保紧急通信或设备联网需求优先响应。

除了不同类型旅客的上网功能需求之外，终端还应提供公共的旅客服务功能。通过大数据模型，终端可以分析上网时段、常用应用类型等用户偏好，为航司提供精准服务优化依据，根据旅客上网需求动态调整网络带宽，以及广告推送内容。终端还应实现查看旅客接入互联网状态、上网座位号、旅客身份信息、旅客上网流量统计、上网时长统计、对旅客上下网进行管理控制等功能。通过卫星互联网，终端可以对接机场地面网络系统，提前为旅客推送登机口、行李转盘位置等信息，实现“空陆网络无缝衔接”，提升旅客的全流程服务体验。

4．卫星通信需求

终端与卫星之间建立高速、双向数据通信链路，传输乘客的通信数据和飞机的飞行数据。根据前舱数据管理需求，飞行数据包括QAR数据、ACARS报文、FDR数据、CVR数据、4D数据、EFB数据和货舱数据等类型。QAR每秒采集200～500个典型参数，每个飞行小时预计数据量在1.5～2.5MB。每条ACARS报文约100～200字节，国内航班每小时报文数为10～15条，国际航班每小时报文数为20～30条。FDR参数高达1000个，每小时数据量约为144MB。CVR数据采用ADPCM压缩，每小时数据量约为281MB。4D数据包含经度、纬度、高度、时间四维度，支持128个航迹点预测，实时传输数据量约50～100kB/h。EFB每次更新气象、航路等数据，数据量约50～200kB，每小时平均传输量约1～2MB。货舱数据包括传感器数据和摄像头数据，传感器数据上传频率达30秒/次，每次约100字节，单航班累计约1.2kB/h，摄像头数据输出H.265编码方式的1080P视频，每小时数据量约为450～900MB。除了货舱之外，目前民航客机在驾驶舱和后舱均安装有摄像头，通常为单通道6～8个，宽体机为20个左右。随着“智慧民航”建设需求，摄像头安装数量未来可能会超过30个。综上，前舱的数据量约为单体机8GB/h，宽体机18GB/h。

根据后舱旅客服务需求，旅客上网主要为流媒体、即时通信、邮件、网页浏览等。按照1080P格式的流媒体估计，每人每小时预计数据量为500MB。平均每条即时通信数据量为10kB，每封邮件数据量为100kB，网页数据量为200kB。按照平均200人的航班估计，30%旅客使用流媒体，40%旅客使用即时通信、邮件、网页浏览等，30%旅客使用其他娱乐方式。后舱数据量约为50GB/h。民航卫星通信带宽需求约为120～150Mbit/s。

由于低轨卫星具有轨道高度低、运行速度快、单星覆盖范围小等特点，终端除了考虑通信带宽之外，还需要考虑飞机飞行速度快所带来的强多普勒效应，以及频繁跨星跨波束的接入与切换等关键技术问题。终端应该提供不同网络域的数据通信，具备流量统计和服务质量（QoS）保障能力，并在全球范围可满足跨卫星网络切换功能，实现全球网络漫游。为了兼容高通量高轨卫星，终端还需要支持单Ka、单Ku和Ka/Ku双频等多种构型，满足多样化的应用场景。

5．质量管理需求

终端研发和生产需严格遵循航空航天质量管理体系认证AS9100D，聚焦产品安全和顾客满意两大目标，适配软硬件设计保证等级，构建基于PDCA持续改进机制的全流程质量管理控制体系，建立供应链全链条质量追溯体系，实施“主动措施执行、绩效指标监控及合规性管理”的三位一体管控模式，通过标准化要求和最小化特定要求约束，实现质量提升、周期缩短及成本优化的终端质量管理目标。

以标准化体系文件为核心，系统化固化终端研发设计、生产测试、交付运维等全环节工作流程。通过质量手册、程序文件、作业指导书等分层分类的文件架构，明确终端研制流程中各岗位质量职责、操作规范及接口要求，确保工作有章可循。通过质量检验、质量审核、质量稽查、质量评审、质量追踪等方法，及时发现终端研制各环节的漏洞和不合格情况，制定纠正和预防措施，持续改进质量管理体系，满足对终端安全性、可靠性的严苛要求。

6．数据安全需求

由于商用卫星民用数据通信的开放性，存在安全隐患和安全威胁。终端应具备通信加密能力，根据卫星互联网通信接入的业务特点及密码技术应用条件，从应用框架、安全机制、报文格式、协议流程等方面，规范卫星互联网通信接入密码技术要求，建立卫星互联网通信接入安全体系，支撑卫星互联网通信接入的机密性、完整性、真实性等特性，实现QAR、ACARS、FDR、CVR、旅客信息、旅客上网隐私数据等敏感数据在卫星互联网上的加密传输，确保数据在传输过程中的安全性，防止数据泄露，符合《中华人民共和国个人信息保护法》和《中华人民共和国数据安全法》的规定，实现卫星互联网通信接入服务安全保障。

终端应支持通过虚拟化技术将舱内网络划分为多个安全域，对各域状态进行集中监控与权限管理，不同安全域间通过专用安全网关实现有限度的数据交互，实现针对性隔离管控，在满足功能分区上网需求的同时确保网络数据安全。将驾驶舱关联区域、机组操作区等前舱划定为高安全等级域，聚焦飞行操作指令传输、机组通信等核心业务，严格限制外部数据接入，保障机组指令传达、航班状态数据等前舱关键系统的独立性与保密性。将旅客座位区、客舱服务划分为普通安全域，承载旅客上网、娱乐服务及基础环境监控等非核心业务，确保协同办公、影音点播、上网等后舱旅客服务的流畅运行。

7．环境适应性需求

终端应严格遵循机载设备环境条件和测试程序（DO-160）的机载设备环境试验标准，验证其在复杂航空环境下的稳定性能。通过高温筛选测试排除元器件早期失效风险，通过机械老化测试模拟长期振动、冲击等工况下的性能衰减，对产品整机、控制和通信等关键器件进行专项可靠性验证，开展涵盖极端高低温、湿度交变等环境应力筛选（ESS）等一系列可靠性测试内容，全方位考核终端在复杂极端的飞行环境下的耐受性，确保满足航空场景对终端设备稳定性与耐久性的严苛要求。

8．适航、核准与入网标准规范

根据民航法律法规规定，作为航空电子设备，终端需要符合AS9100D要求，通过DO-160等一系列环境试验测试，完成如下适航取证工作：中国民航规章（CCAR）、中国民用航空局型号合格证（CAACTC）或更改、中国民用航空局补充型号合格证（CAACSTC）、中国民用航空局零部件制造人批准（CAACPMA）、美国联邦航空局补充型号合格证（FAASTC）及中国民用航空局补充型号认可证（CAACVSTC）等。

根据我国无线电设备管理条例，作为无线电发射设备，终端的工作频率、功率等技术指标要符合国家标准和国家无线电管理的有关规定，在专业检测机构对产品进行检测、评估、审核，并提供质量体系情况、技术能力和生产能力等材料，并通过国家无线电管理委员会（SRRC）认证。

终端需要通过卫星互联网运营商的入网检测认证，符合我国相关的国家标准和行业标准，以及国际电信联盟（ITU）等国际组织制定的标准，包括：1）电磁兼容性测试，检测终端在电磁环境下的抗干扰能力和对其他设备的电磁干扰程度；2）电气安全测试，确保终端的电气性能符合安全标准，包括绝缘性能、接地保护等；3）射频性能测试，评估终端的射频发射和接收性能，如频率范围、功率、灵敏度等；4）协议一致性测试，验证终端与通信协议的兼容性。

卫星互联网是国家新型基础设施的重要内容，也是民航数字化发展的关键支撑技术。本文在介绍低轨卫星互联网在民航领域的应用基础上，提出机载终端的核心需求，包括前舱数据管理、4分钟语音通信、后舱旅客服务、通信性能、质量管控、数据安全、认证标准等关键要素，旨在解决机载终端需求碎片化等突出问题，推动低轨卫星互联网在民航领域的落地应用，助力我国智慧民航发展。