飛行安全論文范文
時間：2023-04-03 08:07:54
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篇1
英文名稱：Journal of Civil Aviation Flight University of China
主管單位：中國民航飛行學院
主辦單位：中國民航飛行學院
出版周期：雙月刊
出版地址：四川省廣漢市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1009-4288
國內(nèi)刊號：51-1589/U
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1990
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聯(lián)系方式
篇2
論文摘要：社會經(jīng)濟的發(fā)展推動航空事業(yè)的大步跨進。空管安全是空中交通管制的重要組成部分，空管人員的素質(zhì)是導致航空的安全因素之一，如何掌握空管人員的心理狀況，消除人為因素造成安全事故，是本文主要研究和探討的。
0、引 言
隨著我國航空事業(yè)的發(fā)展，航班量的不斷增加，航空事業(yè)安全的體制日益發(fā)生著變化；近年來，航空事業(yè)的事故頻發(fā)，所以不得不重視航空管制的方面的人為因素。人為因素簡而言之，就是人為方面的原因?qū)е潞娇瞻踩鹿实囊蛩亍栏褚饬x上是指工作環(huán)境、機器、人、人與工作環(huán)境、人與機器、人與人之間的關系等，而制約人為因素包括人的本性，人的知識結構，能力極限，個人與團隊的協(xié)作精神。
1、空中交通管制存在的主要問題
1.1 管制不嚴
1)空管行業(yè)的管理體制老化，公司缺乏競爭機制，工資不以能力定量，導致管制人員安于現(xiàn)狀、喪失進取心、缺乏責任心。
2)航空事業(yè)因存在著高風險，需要投入的勞動力比一般行業(yè)要高出許多，空管人員付出腦力勞動和體力勞動都比較高，所以如果沒有相對應經(jīng)濟收入會導致空管人員容易產(chǎn)生個人情緒，這是造成不良事故的原因之一。
3)決策能力不夠。當飛機遇到緊急情況時，無法快速的根據(jù)綜合因素，對飛機做合理的指揮。比如，要準確的控制飛機的飛行時間、飛行的次序、飛行頻率等，給出飛行及時的指令和相關的限制。管制員在日常的工作中要盡力鍛煉這方面的綜合能力。
1.2 能力欠缺
1.2.1 責任心不強
部分管制員對管制工作缺乏應有的責任心，盡管他們也能遵守公司的制度，按時上下班，但是不會關心與自己職責無關的事情，比如，發(fā)現(xiàn)了管制人員的在操作中存在失誤，他們也不會去提醒，積極性不高，得過且過。
1.2.2 業(yè)務水平低
一些管制員的業(yè)務水平不高，主要表現(xiàn)是；對新技術的學習不透徹，不能熟練運用，導致的后果是；在交通流量高峰期或者危及的情況下，不能對飛機準確的進行指揮；還有一種情況是對飛機潛在的危機不能及時處理，造成飛機在飛行的過程中遭遇不安全的事故的發(fā)生。
1.3 壓力過大
空中交通管制工作是一個高風險的行業(yè)，管制員從事的工作直接關系到飛行安全，因此每一個環(huán)節(jié)都不能出錯。在工作過程中，要保持一種時刻都小心翼翼的心態(tài)。而人不是機器，長期在高負荷、極度緊張的情況下運轉(zhuǎn)，必然會導致精神上的緊張和心理壓力的增大。因此，管制員存在心理壓力是一種客觀現(xiàn)象，關鍵看怎樣引導、緩解。
2、方法及對策
2.1 加強管制力度
要加強管制的力度，除了從制度上要制定激勵員工的政策，實行獎勵機制以外，調(diào)動員工的積極性以外，還要求管制員的必須具備相關的能力：良好的分析決策能力，例如對進離場的飛機進行指揮時，管制員要對相對飛機的飛行高度、位置、速度、機型等進行完全、細致的了解，最終做出決策，決不允許優(yōu)柔寡斷；良好的溝通能力，班組成員間或者相鄰的管制單位之間，只有做到了及時準確的溝通才能促進工作安全，有序的進行；良好的應變能力，對機發(fā)動機失效、液壓系統(tǒng)失效等突發(fā)的特殊情況，管制員必須隨機應變，重新根據(jù)所面臨的現(xiàn)狀制訂出相關的調(diào)配方案，分清主次，具體情況具體對待，在短時間內(nèi)恢復有序的飛行環(huán)境。
2.2 提高個人素質(zhì)
1)航空事業(yè)是比較特殊的行業(yè)，是一個國家的民族精神的象征，所以對于空中管制員的要求也比一般行業(yè)要高，因為管制員的言行舉止直接影響著飛行安全，如果管制員的基本素質(zhì)很差，沒有責任心，對機的安全隱患不及時排查，不積極匯報，那么很容易造成無法挽回的悲劇。因此，在條件具備的情況下，安管部門可以不定期地在員工中開展思想政治的學習，宣傳科學的教育觀，引導所有的管制員充分認識到空管在民航事業(yè)中的基石作用，使其意識到空管直接關系到祖國和人民的安全，進而能夠自覺地、熱情地投身到民航事業(yè)發(fā)展中，努力提高空管人員的思想道德水平，樹立正確的人生觀，價值觀。
2)管制員有業(yè)務水平的提高業(yè)務水平的保證是管制員實現(xiàn)空中安全的關鍵。如果管制員缺乏過硬的操作技能，即使其思想認識多高，也無法勝任該工作。例如，當2架飛機在向一個導航臺做同高度會聚飛行時，如果管制員缺乏理論知識和操作經(jīng)驗而采取了錯誤的避讓措施，勢必會影響飛行的安全。所以，加強管制員對業(yè)務知識的學習，規(guī)范用語，中英文表達流利。空管部門要經(jīng)常組織管制員進行專業(yè)理論知識的學習和鞏固，使管制員的業(yè)務水平得到進一步提高。
2.3 合理釋放心理壓力
現(xiàn)代人壓力很重，管制員因其工作的特殊性，空管公司應該經(jīng)常組織管制員進行一些形式多樣的活動，重點在于讓管制員把心中的想法說出來，而不論其對錯，也不拘泥于形式。要讓管制員能夠找一個能舒緩情緒、釋放壓力的渠道，從而達到減小心理壓力的目的。工作的緩解壓力的方法有多種；一是鼓勵其說出來，把自己壓抑在心里的苦惱宣過泄出來，和大家進行溝通，贏取其他人的理解。人如果有壓力而不能說出來，就會產(chǎn)生郁悶、煩躁等不正常心態(tài)，從而會進一步造成壓力增大，影響人的正常工作；二是鼓勵其通過運動等方式釋放出來，組織參加體育運動和各種游戲都可以緩解壓力。鼓勵管制員通過這些形式把壓力釋放出來。轉(zhuǎn)移管制員的注意力，使他們?nèi)硇牡耐度氲綂蕵分校@種形式能夠使管制員身心完全放松、釋放壓力，為更好的工作做好充分準備。
3、結 論
綜上所述，管制員由于從事的是關系到飛行安全的重要工作，行業(yè)的特殊性要求我們必須重視管制員的身心健康，保證管制員的工作、生活質(zhì)量，防止由于人為因素造成的不安全事件，只要我們形成良好的氛圍和共識，就一定能正確處理好這一問題，保障我國民航事業(yè)的安全平穩(wěn)發(fā)展。
參考文獻
[1]高浩然，我國交通管理人才需求分析及對策[j]，交通企業(yè)管理，2010(3)
[2]孟磊，淺析管制員壓力管理[j]，空中交通管理，2007(3)
篇3
【關鍵詞】 飛行技能 養(yǎng)成方法 技術型
目前，國內(nèi)外對行技能培養(yǎng)的研究，都已經(jīng)有了一定的成果。其中對于技術性技能，除了加強在空中對行機動動作精確性的控制，相關程序、法規(guī)的運用外，大多數(shù)飛行院校傾向行模擬器運用[1]。比如，在教授一項新科目時，現(xiàn)在模擬器上進行訓練，知道操作達到了一定的標準，才能讓你上飛機。還有，當學員在飛機上的操作不過關，教員認為其無法繼續(xù)在飛機上完成課程，就會讓學員回到模擬機上，繼續(xù)打磨其技術。然而，對行技能的養(yǎng)成，是一個長期的、持續(xù)性的工程。
1 技術型飛行技能簡介
1.1 技術型技能定義
技術型飛行技能是指飛行員順利完成飛行任務所必需具備的、精確熟練操縱飛機的一系列技術性技能，包括速度控制、航向控制、高度控制以及飛行狀態(tài)控制等諸多要素。航線駕駛技術型技能是飛行員對飛機航行狀態(tài)的認知判斷以及在具體飛行情境中的各種行為反應。
飛行員在起飛、爬升、巡航、轉(zhuǎn)彎、進近、著陸等各種飛行任務中對飛機的控制，可以從飛行員在空中是否能夠維持一定的姿態(tài)、速度、高度、航向、穩(wěn)定性進行判定。
1.2 技術型技能養(yǎng)成方法
在初期的飛行訓練過程中，航校對于技術型技能的培養(yǎng)，主要通過模擬器結合實際飛行訓練來進行：在目視飛行訓練的起始階段，航校會讓學員在模擬器上練習基本的機動動作：起飛、爬升、平飛、轉(zhuǎn)彎、下降和著陸。得到帶教教員認可，覺得學員可以安全地進行實際操作訓練的時候，就會讓其上機。到學員即將進行轉(zhuǎn)場飛行時，教員會安排學員進行進一步的模擬器訓練，然后才上真機進行實際的轉(zhuǎn)場飛行訓練。[3]
2 非技術型飛行技能簡介
在很長一段時間內(nèi)，飛行員普遍地認為，只要練好“一桿兩舵”的飛行技術就能基本駕駛好飛機并保證安全。[4]但是，從近幾年來的飛行事故中可以發(fā)現(xiàn)，三分之二的飛行事故涉及人的因素，這些因素不是技術原因，而是由于人們在溝通、合作和決策等方面出了問題。在研究中發(fā)現(xiàn)，相對于技術因素，非技術因素對飛行安全的影響更大。
所以，改善飛行員非技術技能是保證民航安全的重中之重。徹底掌握非技術型技能的特點，了解飛技術型技能養(yǎng)成的方法，并把之與實際相結合，才是改善安全的前提。
2.1 非技術型技能定義
非技術型技能的定義有很多。其最初是由歐洲聯(lián)合航空局為解決非技術技能和技術技能有何區(qū)別，以及如何評價飛行員的非技術技能兩個問題而提出來的。航空局內(nèi)的非技術技能研究小組根據(jù)類的獨立和簡化原則，提出了非技術技能系統(tǒng)，認為非技術技能主要包括四類技能：情境意識、決策、領導與管理技能、合作技能。[2]
非技術型技能對于復雜社會技術系統(tǒng)的安全控制尤其重要。有研究人員總結了復雜社會技術系統(tǒng)的四個特征：系統(tǒng)越來越復雜和危險；系統(tǒng)越來越多的縱深防御設施；系統(tǒng)越來越自動化；系統(tǒng)越來越不透明。在這種復雜的環(huán)境中員工以團隊形式與技術設備交互作用。安全是動態(tài)的，人誤不可避免，系統(tǒng)始終處于各種內(nèi)部的、外部的、預期的、意外的威脅包圍之中。例如在飛行過程中，從威脅出現(xiàn)到最后消除關鍵是機組的處置方式，需要機組成員對隱患與失誤有效地進行交叉檢測，準確、迅速地交流信息、及時地采取應對行為并對決策進行評價。而良好的非技術型技能有助于這一過程的順利完成。
2.2 非技術型技能養(yǎng)成的意義
民航飛行員非技術型技能訓練的目的就是為了提高人的“性能”，已經(jīng)有很多事例說明了人的因素在民航中的重要性。民航安全工作者在認識到非技術技能中情境意識、決策、領導與管理技能、合作技能四項因素特點的同時，也應考慮怎樣基于這些特點設計針對性的訓練來提高民航飛行員個體和機組的“性能”。針對民航飛行人員建立非技術技能培訓體系是對飛行員進行系統(tǒng)訓練中的重要一環(huán)。民航相關機構與航空公司應該給予非技術技能訓練更多的重視。
2.3 非技術型技能養(yǎng)成方法
有研究人員已經(jīng)指出，非技術型技能訓練的最終效果是達到安全、高效和舒適的飛行目的，其次要目標是實現(xiàn)機組的認知、情感和心理學目標。訓練內(nèi)容應該包括：與人的因素有關的事故統(tǒng)計和分析，人的信息加工，個性類型，處境意識，厭倦或疲勞以及警覺性和應激性的管理，工作負荷管理，在機組內(nèi)的有效交流，操作者的標準操作程序，任務分工，交互監(jiān)視，相互支持，檢查單的使用和做出決策。訓練的具體目標是強化機組的群體意識，形成和發(fā)展飛行人員的領導能力、交流能力和決策能力，培養(yǎng)飛行人員的處理應激、解決沖突、良好的處境意識以及注意力分配和轉(zhuǎn)移的能力。
目前，國內(nèi)已有幾家航空公司開展了CRM訓練。國航使用全任務飛行模擬機和計算機基礎訓練器對飛行員進行培訓，在非技術技能訓練方面開展了部分工作。中國民航飛行學院的飛行教員通過CRM教學實踐在非技術技能訓練方面做了很多研究，發(fā)表了一些研究論文。在上海東方飛行培訓有限公司里，也有著系統(tǒng)的CRM培訓，同時CRM培訓已經(jīng)貫徹到飛行員培養(yǎng)流程的各個階段。從ATPL差異理論培訓開始，到新雇員、初始改裝培訓等，都涉及到CRM的培訓。國內(nèi)民航領域許多學者圍繞飛行員非技術型技能的訓練相關課題進行了很多方面的研究，提出了一些相對來說卓有成效的方法，但大都只是對非技術型技能領域的部分內(nèi)容的研究和應用，缺乏系統(tǒng)性和全面性，還沒有形成一個系統(tǒng)、科學、完整的理論和實踐體系。
參考文獻：
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篇4
【關鍵詞】鹿谷機場；氣象要素；高溫飛行；低能見度
0 緒論
隨著科技的不斷進步，近幾十年來民航也在飛速發(fā)展壯大之中，隨著飛機制造技術的逐漸成熟，人們越來越愿意將飛機作為中遠途出行的首要之選。然而氣象條件則與航空活動是否能夠正常運行而密不可分。
全球機場的飛行延誤事件中，因氣象原因延誤占41%，其中可避免的天氣原因占17%，不可避免的天氣原因占24%。飛行安全是民航永恒的主題，根據(jù)這些不斷變化的天氣現(xiàn)象，我們的飛行員、空管、公司等也在不斷地改變飛行計劃，確保航班的順利進行。
1 研究背景
盡管機場助航設施和飛機的性能越來越先進，不利的氣象條件對飛行的制約作用有所減少，但對處于一定氣候條件和氣候環(huán)境的機場和航路，不利飛行的天氣影響所造成的旅客滯留、航班大面積延誤，隨著飛行量的增大并沒有明顯減少，特別是低能見度、大霧、雷暴、顛簸、積冰等不利行的天氣，是造成航空運輸企業(yè)延誤的主要原因之一。
1.1 鹿谷機場地理環(huán)境特點
美國鹿谷機場（ICAO：KDVT）位于北緯33.69°，西經(jīng)112.08°。鹿谷機場位于亞利桑那州中部城市鳳凰城（又稱菲尼克斯市）的北部，D類空域，場高1478英尺，擁有平行雙跑道，機場東西南三側(cè)環(huán)山，機場北面8海里開始群山環(huán)繞，最高可達8000英尺。
鳳凰城氣候干燥，年平均溫度居全美主要城市之首，屬熱帶沙漠氣候。鳳凰城平均每年有89天的溫度超過100華氏度（38攝氏度），從六月到九月幾乎全部時間都在此列。冬天風暴從太平洋向內(nèi)陸移動時可能造成暴雨，但并不常見。冬天經(jīng)常有霧。
1.2 本文研究內(nèi)容
本論文主要針對鳳凰城鹿谷機場氣象要素進行研究分析，從鹿谷機場溫濕壓的數(shù)據(jù)入手，從而提出對提高航空安全服務質(zhì)量，為未來氣象要素研究打下基礎。
2 美國鹿谷機場溫濕壓的特征及其對飛行活動的影響
2.1 鹿谷機場溫濕壓的特征
2.1.1 溫度特征
首先先對各月的最高、平均、最低平均氣溫做個統(tǒng)計，得出下圖。
經(jīng)過美國鹿谷機場從2005-2014年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，鹿谷機場全年平均氣溫低于15℃的有12月、1月、2月，以平均最低氣溫分析，其中12月的最低平均氣溫為6.46℃。全年平均氣溫高于30度的有6月、7月、8月，以平均最高氣溫分析，其中7月的最高平均氣溫高達39.54℃。以2011年7月為例，整月超過38℃的占24天。在2006年7月21日，當天最高氣溫高達47℃，為近10年來的最高氣溫。自2005年至2014年，共計低于5℃的日子296天，平均每年占29.6日，由于鹿谷機場地處美國西南部沙漠地帶，冬季短暫，春秋夏季占全年大部分時間，圖2將以季節(jié)分析氣溫趨勢。
2005年至2014年，夏季（6-8月）平均最高氣溫基本保持不變，約為39℃。秋季（9-11月）10年內(nèi)平均氣溫基本保持在23.7℃。冬季（12-2月）相對秋夏季變化較大，2013年及2011年，平均最低氣溫在5℃左右，其余均保持在7.5℃。總體來說，鹿谷機場所處的鳳凰城近10年，氣溫沒有較大變化，暑熱天氣較多，幾乎沒有嚴寒天氣。
2.1.2 氣壓特征
首先先對每年的年平均氣壓做個統(tǒng)計，得出下圖。
經(jīng)過統(tǒng)計，2005年至2014年，10年平均修正大氣壓值為1011.4百帕，其中2010年最低，為1010.84百帕，最高為2006年，1011.81百帕。
2.1.3 濕度特征
根據(jù)2005-2014年各月濕度變化圖，可知近10年，全年濕度最高值在12月，為46%，4-6月濕度最小，保持在17%上下，其余月份濕度基本維持29%。
2.2 溫濕壓對飛行的影響
2.2.1 溫濕壓對飛機起飛和著陸性能的影響
溫度對飛機的起飛性能影響主要體現(xiàn)在滑跑距離上，滑跑距離又直接決定了是否能夠安全的從有限的跑道上起飛，并在起飛后安全地繞開障礙物等。飛機的發(fā)動機需要吸取空氣并混合燃油點燃，產(chǎn)生動力，而高溫空氣會使得發(fā)動機產(chǎn)生的動力變小，發(fā)動機冷卻性能變?nèi)醯扔绊懀S后加長飛機的滑跑距離等。
現(xiàn)根據(jù)鹿谷機場氣象數(shù)據(jù)，設計測試，情景如下：采用Transpac航校使用的PA-28-181型w機0°襟翼起飛滑跑距離圖，機場氣壓高度為1478英尺（標準大氣壓），飛機起飛重量為2500磅（3成年人帶滿油重量），5節(jié)逆風，隨后設置溫度變量-4℃（近10年最低溫）、7℃（冬季平均最低溫）、22℃（春秋季平均溫度）、38℃（夏季平均最高溫）、47℃（近10年最高溫），進行測試。結果如下。
根據(jù)情景，在47℃（近10年最高溫）情況下，所需滑跑距離僅為3050英尺，-4℃（近10年最低溫）情況下，所需滑跑距離為1500英尺，47℃情況下所需滑跑距離是-4℃情況下的兩倍之多。特別是針對鹿谷機場這樣，高溫幾乎占據(jù)全年三分之一的機場，由于高溫而使得飛機的滑跑性能大大降低，而這只是影響因素中的一個，便已嚴重影響航空活動的進行。
現(xiàn)根據(jù)鹿谷機場氣象數(shù)據(jù)，設計測試，情景如下：采用Transpac航校使用的PA-28-181型飛機0°襟翼起飛滑跑距離圖，鹿谷機場場高1478英尺，溫度為22℃，飛機起飛重量為2500磅（3成年人帶滿油重量），5節(jié)逆風，隨后設置修正海平面氣壓為變量，957hpa（美制28.26inHG，10年修正海平面氣壓最低值），1011.4hpa（美制29.85inHG，10年平均修正海平面氣壓），1033hpa（美制30.50inHG，10年修正海平面氣壓最高值）。
根據(jù)性能圖紙最后得出的數(shù)據(jù)，修正海平面氣壓越低，所需要的滑跑距離越差，換言而之就是飛機性能變差，而修正海平面氣壓值越高，所需要的滑跑距離越好，飛機性能變好。
3 結論
通過以上各數(shù)據(jù)分析總結，發(fā)現(xiàn)鳳凰城鹿谷機場的溫濕壓中，溫度對飛行活動影響最大，由于鹿谷機場處于沙漠地帶中，夏季長時間40℃以上的高溫，會令飛機發(fā)動機、螺旋槳等結構性能減弱、不利機在適宜的溫度下輸出最充足的能量，所以在夏季飛行，飛行員應采用最佳爬升速度爬升，盡快脫離地面高溫，使發(fā)動機等部件進入合適的溫度下工作。另外，雖然氣壓對飛行性能的影響并不像氣溫的影響那么大，但在進行滑跑距離、爬升性能、航行性能的計劃時，一定不能遺漏，在飛行計劃上保有一定的余量，以防意料之外的事發(fā)生。
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篇5
關鍵詞：武器控制系統(tǒng)，智能化，標準化
科技的飛速發(fā)展、世界局勢的不穩(wěn)定，使空中作戰(zhàn)任務復雜多變，對飛機的戰(zhàn)術技術性能和功能的要求也越來越高。在新機研制費用高、周期長的情況下，充分挖掘現(xiàn)有飛機的潛力、在兼顧先進武器系統(tǒng)和相對落后武器系統(tǒng)的情況下，提高飛機的戰(zhàn)術性能成為首選方案。
機載武器控制系統(tǒng)是為適應空戰(zhàn)的要求而發(fā)展起來的，用以實時控制和監(jiān)視各種武器的工作狀態(tài)，并提供和管理武器與其它系統(tǒng)之間的信息。近幾十年來，軍用戰(zhàn)術飛機的設計朝多用途方向發(fā)展。為了執(zhí)行多種戰(zhàn)術任務，飛機必須能攜帶多種類型的武器。為了對所攜帶的多種武器實施有效地控制，保證武器系統(tǒng)的安全和提高作戰(zhàn)成功率，必須有先進的機載武器管理系統(tǒng)。以往的作戰(zhàn)飛機的武器控制系統(tǒng)大都使用硬線控制系統(tǒng)，而且對地攻擊武器和對空攻擊武器是分別控制的，分立式武器控制系統(tǒng)有諸多缺陷。因此，在計算機接口技術、多路傳輸總線技術、人工智能技術在軍事領域應用不斷深入的今天，設計統(tǒng)一管理對地攻擊及對空攻擊武器的智能化武器控制系統(tǒng)(Intelligentize Weapon Control System ，簡稱IWCS)，代替飛機上各自獨立的武器控制系統(tǒng)，不僅能提高飛機的作戰(zhàn)效能，而且能減輕飛行員的負擔。
1分立式武器控制系統(tǒng)的缺陷
1.1控制分散
飛機上使用的對地攻擊和對空攻擊武器控制系統(tǒng)都是相對獨立的，是分立式武器控制系統(tǒng)，飛行員操作使用不便，武器系統(tǒng)不便統(tǒng)一管理。免費論文。
1.2線路復雜，標準化程度低
分立式武器控制系統(tǒng)大多使用常規(guī)模擬電路設計，部件多、分系統(tǒng)多、硬件電路復雜、為把更先進的武器系統(tǒng)加到武器控制系統(tǒng)中，常常需要重新設計和布線。免費論文。同時飛機與武器之間的互用性差。
1.3飛行員操作界面復雜、智能化程度低
飛行員座艙內(nèi)武器控制面板上開關、按鈕、指示燈數(shù)量多，位置分散，提示信息單調(diào)，使飛行員操作不便，作戰(zhàn)效率低。
2IWCS的功能
智能化武器控制系統(tǒng)用以實時控制和監(jiān)視各種武器的工作狀態(tài)，并按作戰(zhàn)要求將武器從飛機上投向目標，同時提供和管理武器系統(tǒng)與其它系統(tǒng)交聯(lián)的信息。其主要功能是：提供武器接口；裝入、保存并顯示武器的種類、型號、位置、數(shù)量、狀態(tài)等信息；選擇武器和武器投放方案；確定武器外掛位置的戰(zhàn)斗準備；控制武器的發(fā)射或投放順序、時間間隔等，啟動武器的投放；為導彈提供離軸制導；為光電制導武器的電子裝置提供接口；具有應急投放功能；具有自檢測功能，當出現(xiàn)不協(xié)調(diào)或故障時，能自動告警并提供應急選擇方案。
3IWCS硬件組成
智能化武器控制系統(tǒng)主要由顯示控制部件、武器控制計算機、傳輸總線系統(tǒng)、對地武器接口部件、對空武器接口部件、武器載荷等組成，其組成框圖如圖1所示。武器控制計算機是智能武器控制系統(tǒng)的核心，用來處理顯示控制部件輸入的信息及相關航空電子設備出送來的數(shù)據(jù)，信息通過多路傳輸總線1553B傳輸。通過軟件處理所有數(shù)據(jù)，控制與其相連的其它部件。
武器控制計算機向系統(tǒng)提供全部控制、監(jiān)視和投放信號。它與顯示控制部件、航空電子分系統(tǒng)、武器接口部件等相連。處理各部件傳來的數(shù)據(jù)并控制與其相連的部件。
顯示控制部件是智能武器控制系統(tǒng)的人機接口部件，包括武器控制板和多功能顯示器。多功能顯示器通過標準顯示器接口與武器控制計算機相連，用于顯示武器掛點的狀態(tài)，供飛行員監(jiān)視外掛投放裝置及武器的狀態(tài)與使用條件；用于顯示輔助決策專家系統(tǒng)的詢問、攻擊方案提示、使用方法提示等。武器控制板是一個多功能專用板，由可編程開關、按鈕、指示燈及數(shù)字小鍵盤組成，駕駛員可通過武器控制板輸入機載武器控制系統(tǒng)需要的初始信息，并通過武器控制板對輔助決策專家系統(tǒng)作出響應。
傳輸總線系統(tǒng)完成系統(tǒng)各部件之間信息的傳輸，包括總線控制器、多路傳輸終端、傳輸線路、傳感器等。總線控制器由軟件編程控制，是武器控制計算機與傳輸線之間的接口。免費論文。多路傳輸終端用于將傳輸線與遠距離終端連接起來。
對地武器接口部件及對空武器接口部件是將武器載荷與控制計算機相連接的部件，它通過多路傳輸總線與控制計算機相連，將武器載荷提供的武器信息調(diào)制轉(zhuǎn)換成計算機可接受的信息，通過傳輸總線送入控制計算機；控制計算機傳來的指令信息經(jīng)功率驅(qū)動等處理后，傳輸給武器載荷。
武器載荷由武器懸掛裝置（掛彈架、導彈發(fā)射架等）和所懸掛的武器彈藥
組成。它們分別與對地武器接口部件和對空武器接口部件相連，懸掛裝置的型號、狀態(tài)及武器的有無、種類、型號等信息通過接口部件傳給控制計算機，控制計算機發(fā)出的指令經(jīng)接口部件傳給武器載荷，完成武器最終發(fā)射或投放。
4IWCS軟件設計
4.1 應用軟件結構
本系統(tǒng)中應用軟件的功能是采集并處理各種監(jiān)控信號，并按指令向系統(tǒng)提供控制和武器發(fā)射/投放信號。應用軟件采用模塊化設計，包括主控模塊、任務設置模塊、輔助決策專家系統(tǒng)、自檢測模塊等，軟件工作流程圖如圖2所示。
主控模塊負責整個武器控制系統(tǒng)的管理，包括人機界面、輸入/輸出接口的管理、功能菜單的管理等；動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)各部分的狀態(tài)信息，接收與系統(tǒng)交聯(lián)的其它系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)，通過專家系統(tǒng)進行推理判斷，調(diào)用相應的處理程序。
任務設置模塊的功能是：設置目標類型、相對本機的位置等初始條件，啟動輔助決策專家系統(tǒng)。
自檢測模塊用于檢測發(fā)射/投放電路的完好情況，當出現(xiàn)故障時，自動切換到備用方案。
4.2輔助決策專家系統(tǒng)的設計
輔助決策專家系統(tǒng)屬于嵌入式專家系統(tǒng)，具有較小的知識庫、簡單的推理機制，由于其結構簡單、又能滿足系統(tǒng)需要，是一種比較實用的專家系統(tǒng)。系統(tǒng)用來對飛機武器控制過程中出現(xiàn)的各種情況進行輔助決策，根據(jù)初始條件、提出可供選擇的戰(zhàn)斗方式，并推薦武器類型、發(fā)射/投放方式、投放順序等最佳使用方案。駕駛員可以對系統(tǒng)推薦的方案進行取舍或修改，修改后的方案又作為新知識充實到知識庫中。
專家系統(tǒng)是人工智能的一個最新的研究領域，是具有相當數(shù)量權威性知識，并能運用這些知識解決特定領域中實際問題的計算機程序系統(tǒng)。它根據(jù)用戶提供的數(shù)據(jù)、信息或事實，運用系統(tǒng)存儲的專家經(jīng)驗或知識，進行推理判斷，最后得出結論，同時給出結論的可信度，以供用戶決策之用。人們事先把某些專家的知識總結出來，分成事實和規(guī)則，以適當?shù)男问酱嫒胗嬎銠C，建立起知識庫，并根據(jù)某些商定的原則，確定推理規(guī)則。根據(jù)這些專門的知識和規(guī)則，系統(tǒng)對輸入的原始數(shù)據(jù)進行推理，做出判斷和決策，因此能起到專家的作用，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量。專家系統(tǒng)的結構如圖3所示。
知識庫是問題求解知識的集合，含有顯示地表示的各種知識塊，包括基本事實、規(guī)則和其他有關信息，是專家系統(tǒng)的核心組成部分。本系統(tǒng)中知識庫的建立依靠武器控制領域?qū)＜业慕?jīng)驗知識和理論知識，經(jīng)驗知識從有豐富經(jīng)驗的駕駛員對武器操作經(jīng)驗中總結獲得；理論知識是經(jīng)過大量的理論研究計算得到的。
推理機是專家系統(tǒng)的“思維”機構，是實施問題求解的核心執(zhí)行機構。其主要功能是協(xié)調(diào)、控制系統(tǒng)，決定如何選用知識庫中的知識，對用戶提出的證據(jù)進行推理，求得某個問題的解答。因為在空戰(zhàn)過程中，作戰(zhàn)環(huán)境不斷變化，系統(tǒng)對外界的反應也應隨之變化，這樣就形成了一些不確定的和不精確的事實，為了滿足系統(tǒng)的不確定性和不精確推理判斷技術以及系統(tǒng)的實時推理算法，專家系統(tǒng)采取確定性和概率性的推理運算機制，同時，考慮經(jīng)驗系數(shù)，以提高系統(tǒng)的置信度。
知識庫與推理機分離的設計體系，使得知識的增減和修改不影響整個專家系統(tǒng)的工作，隨著時間和條件的變遷，可以及時更改知識庫，以提高系統(tǒng)的智能化水平。
4.3 掛點的顯示格式
合理的選擇掛點的顯示格式，能減輕飛行員的思考負擔，使飛行員能更快速準確的作出反應，提高作戰(zhàn)效率。現(xiàn)代航空電子中常用的顯示格式有字母、圖像、字母與圖像兼有三種格式。系統(tǒng)選用字母與圖像兼有的顯示畫面，分別用
表示飛機、掛架、火箭（用字母R表示）、炸彈（用字母B表示）、導彈（用字母M表示）等。向下箭頭所指位置為當前攻擊武器。圖4為一掛點顯示畫面實例。
5結束語
本系統(tǒng)應用計算機接口技術、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)技術、專家系統(tǒng)技術設計了智能武器控制系統(tǒng)，克服了以往武器控制系統(tǒng)部件多、分系統(tǒng)多、硬件電路復雜、維護困難、增加新武器系統(tǒng)難等弊端。友好的人機界面使飛行員的操作變得更簡單，標準化的接口設計使得增加新武器系統(tǒng)和在不同飛機和武器之間移植只需改變相應軟件即可實現(xiàn)，使系統(tǒng)具有一定的通用性。本系統(tǒng)已在實驗室的機載武器控制智能仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)，并收到了良好的效果。
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篇6
[論文摘要]利用因子分析，揭示了影響飛行能力強弱的主要因素是飛行學員的綜合反應能力。同時，在保證原始數(shù)據(jù)損失較小的情況下，把多個變量綜合為三個公因子，簡化了數(shù)據(jù)結構，客觀地確定了權重，使飛行能力的綜合評價更準確，為選擇飛行能力強的學員提供了有益的參考依據(jù)。
1引言
我國民航事業(yè)的發(fā)展，需要大量的飛行員．飛行員的培養(yǎng)質(zhì)量是我國民航進一步持續(xù)、快速、健康發(fā)展的重要基礎，是事關航空安全的大事．高素質(zhì)的飛行員由諸多因素所決定，其中，很重要的一個決定性因素就是飛行員自身的飛行能力．
由行能力的差異，每一個飛行學員未必都能成為飛行員，即使有的成為飛行員，在飛行駕駛技術上也參差不齊．這種現(xiàn)狀不僅在培訓方面給國家?guī)砹私?jīng)濟損失，而且還會給民航的飛行安全帶來一定的影響．因此，提高飛行員的培養(yǎng)質(zhì)量，尤為重要．筆者認為：做好以下兩方面的工作是重要的：一是選擇飛行能力強的學生；二是在學習訓練階段，不間斷地加強學員飛行能力的培養(yǎng)，提高他們的飛行能力．這樣，我們就能為中國民航事業(yè)培養(yǎng)出高素質(zhì)的飛行員，滿足持續(xù)、快速、健康發(fā)展的中國民航對飛行員的需求．
我院教師曾在“預測飛行能力”方面作了首次嘗試．他們利用逐步回歸法選出6個評價飛行員飛行能力的指標，建立了評價飛行能力的回歸方程，然后對飛行學員的飛行能力作評價，定等級，但是，效果不太理想．其原因在于：①選出的評價飛行能力的指標雖然都在不同程度上反映了一個學員的飛行能力的某些信息，但是各指標之間存在一定的相關關系，反映的信息在一定程度上有重疊；②評價飛行能力等級界限的確定，人的主觀因素參與較多，影響了評價等級的客觀性．因此，有必要尋找和設計較少的幾個指標，來綜合各指標攜帶的信息，這幾個綜合指標相互獨立，所代表的信息既不重疊，又包含了原指標的大部分信息．因子分析正體現(xiàn)了這一思想，因此，因子分析法是解決該問題的一個好方法．
本文利用因子分析法，對飛行能力進行綜合分析與評價，取得較好評價結果，為民航飛行員的選拔提供科學的參考依據(jù)．
2因子分析法
因子分析通過研究可觀測變量的相關矩陣或協(xié)方差矩陣的內(nèi)部依賴關系，把多個變量綜合為少數(shù)幾個稱為公因子或主因子的因子，并用這幾個不可觀測的公因子的線性函數(shù)與特定因子之和來描述原來觀測的每一變量，既找到可觀測變量受公因子支配的規(guī)律，從而盡可能合理地解釋存在于可觀測的原始變量之間的相關性，并起到簡化變量維數(shù)與結構的作用。
設某問題中的有一定的相關關系的p個變量，并觀測得到這p個變量的n組資料，，…， ，各變量均受不可測的m個公因子的支配(m
稱為因子分析模型.用矩陣表示: ，其中為因子載荷矩陣，為第i個變量在第j個公因子上的載荷. 為特殊因子，實際應用中，往往忽略不計.因此，在因子分析過程中，首先找出因子載荷矩陣，然后根據(jù)具體問題，結合專業(yè)知識給出各公因子合理的解釋及命名.如果一時難以找到合理解釋的公因子，進一步作因子旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)后的公因子有著更明顯的實際意義.如果研究的問題需要，還可以把公因子表示成變量的線性組合，進而對研究的每一個變量計算出公因子的估計值，即因子得分，再利用每個可觀測變量的因子得分值可對變量作出合理的評定。
3應用實例
評價飛行能力的六個指標是：光(手)反應時(微秒)(AA1)，聲(腳)反應時(微秒)(BB2)，被動反應最優(yōu)值(微秒)(C1)，被動反應總錯次(C2)，綜合反應平均時(微秒)(DD1)，綜合反應總錯次(DD3)．在飛行技術訓練結束時，學生飛行駕駛技術等級的評定分為上等、中上等、中等、中下等及下等五個等級．現(xiàn)在對某年級畢業(yè)生中飛行駕駛技術等級為上等的15人(排序在前15位)和中上等的15人(排序在后15位)，共30名學生入學時的飛行能力檢測數(shù)據(jù)進行因子分析，并對其飛行能力進行綜合評價．步驟如下：
(i)由于反映飛行能力的指標與飛行能力的強弱程度成反比，首先對各項指標數(shù)據(jù)取倒數(shù)，然后再對取倒數(shù)后的數(shù)據(jù)進行標準化處理，得到標準化數(shù)據(jù)表
(ii)根據(jù)標準化數(shù)據(jù)表，計算出與之對應的相關矩陣，見表1．
(iii)計算出相關矩陣的特征值，求特征值的貢獻率及累計貢獻率
從表2我們可以看出：前三個特征值的貢獻率已達76．283%，即可描述原變量的信息已達76．283%，而后三個攜帶的信息較少，也就忽略不計．因此，提取前三個因子能對所分析的問題作出較好的解釋．
(iv)求主成分解，并選用最大方差旋轉(zhuǎn)法旋轉(zhuǎn)因子，得因子載荷矩陣(見表3)．
通過旋轉(zhuǎn)，得到比較理想的因子載荷矩陣．從表3可以看出：X5，X6二個變量在因子F1上有較大的正載荷．這是一個典型的綜合反應能力因子，代表了飛行學員綜合反應能力的大小，即飛行學員動作的靈活性，判斷的敏捷性與準確性的體現(xiàn)．
在因子F2中，X3具有較大的正載荷，在其它指標上，有相對較小的正載荷或負載荷．這表明因子F2是一個典型的被動反應因子，代表了飛行學員動作的協(xié)調(diào)性和動作節(jié)奏的快慢程度．
在因子F3中，X1具有很大的正載荷，X2具有較大的正載荷，因此F3是一個典型的簡單反應因子，代表了飛行學員接受到簡單的光(聲)信號做出動作反應所需的時間，即代表了對信號反應快慢的程度．
通過因子分析，用三個主因子F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3代表了六個反應飛行能力的指標，已具有76．283%的把握，且各因子也有了明確的解釋．F1包含了變量X5和X6攜帶的大部分信息，稱為綜合反應能力因子；F2包含了變量X3攜帶的大部分信息，稱為被動反應因子；F3包含了變量X1，X2攜帶的大部分信息，稱為簡單反應因子．
(v)運用SPSS軟件得出30個學員的因子得分、排名及綜合排名，見表4．
利用因子得分，每一個學員的綜合得分值可用因子F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3的貢獻率作為權重ai(i=1，2，3)與對應的得分之積：
這樣，就可以得到30名飛行學員中每一名的飛行能力的綜合得分zj(j=1，2，…，30)及其綜合排名，即飛行能力強弱的高低排序．(表4)
4結束語
通過上面的分析，可以得出如下結論：
篇7
論文摘 要:在航空迅速發(fā)展之際,空中交通管理領域中的空管安全問題被逐漸重視。本文從管制員工作的角度,對空管信息處理中存在的人的因素進行了分析、總結。并對常見的由于空管信息處理引起的空管不安全事件進行分析,對空管信息處理提出了一些改進建議。
一、空管信息處理系統(tǒng)簡介
隨著我國的經(jīng)濟快速發(fā)展,空中交通流量與日俱增,如何提高空管安全、高效運行已經(jīng)成為研究熱點。管制員在對航空器進行管制指揮的本質(zhì)是對空管信息處理的一個過程。因此,對空管信息處理的深入研究有助于保障空管安全。
空管信息處理系統(tǒng)可分為信源、存儲、處理、傳輸和顯示五個子系統(tǒng)。對信源的操作主要是空管信息的采集,在操作時要完整、準確、及時。管制信息的處理在目前的半自動或人工條件下,存在格式不規(guī)范、存儲效率低等缺陷,這會導致進程單填寫有誤等差錯的產(chǎn)生。從信源得到的信息并不一定符合特定的空管需要,如在不同空管單位之間的通報、協(xié)調(diào),其中涉及航空器的呼號、位置、高度和預計移交時間等,這就需要對現(xiàn)有信息進行加工處理。在目前,空管信息處理的標準化程度不足和自動化水平不高,信息加工也就成為一項有難度的空管工作。現(xiàn)今各大地區(qū)空管局使用設備不同,使得有些空管信息必須使用人工的方式進行加工和傳遞。空管信息顯示是管制員能否正確“感知”信息的關鍵,常見的顯示有文字記錄、電子動態(tài)顯示和雷達識別標志等。在以人工為主的系統(tǒng)中,信息格式的不規(guī)范、不統(tǒng)一以及大腦抽象記憶比例過重,會造成信息的丟失,這也是今年來空管事故癥候發(fā)生的重要原因之一。
二、空管信息處理與空管安全
(一)信息處理中的主要差錯和原因
我國的民用航空在上世紀80年代開始,逐漸采用和參照國際民航組織標準,放棄蘇聯(lián)的民航運行、發(fā)展模式。在法規(guī)體系、設備標準、運行規(guī)章等方面,我國尚未建立系統(tǒng)性的標準體系。這就造成了各單位執(zhí)行的標準不統(tǒng)一,運行的方式不統(tǒng)一,使用的設備不統(tǒng)一。航班量增長迅速,隨之而來的與空管密切相關的航班信息量也在不斷增加。在一個每天對幾百架次航班提供空中交通服務的運行單位,沒天匯總相關的空管信息多達數(shù)十萬條。對于我國目前的空管現(xiàn)狀,尤其是無法完全采用電子化處理的情況下,管制員處理空管信息出現(xiàn)差錯的現(xiàn)象呈易發(fā)、增多趨勢。
(二)空管信息處理與空管安全的關系
很多因素會影響人們的行為,比如反應時間。這些因素包括視覺、聽覺等人本身固有的特性,還包括經(jīng)驗、技能、疲勞程度等人后來發(fā)展出來的特性。在日常的空管指揮工作中,飛行量的增長使管制員單位時間內(nèi)指揮的航空器數(shù)量增加,留給管制員處理信息的時間不斷縮減。
在空管工作中人的因素至關重要,這包括:管制員承受工作負荷能力、聽說能力、對信息的處理能力等。首先,工作負荷的強度直接影響管制員的工作狀態(tài),管制員工作負荷的強度既與空管任務的性質(zhì)、內(nèi)容、飛機數(shù)量、陸空通話量等相關,又與管制員的工作經(jīng)驗、知識儲備、認知水平等有關。在正常的工作負荷范圍內(nèi),管制員處于適宜的工作狀態(tài),思維清晰、反映敏捷且情緒穩(wěn)定,管制員能較好的認知當前情況和預測未來狀況,空管的工作效率與準確性較高。其次,空管在目前主要是管制員與飛行員通過無線電通話來交流信息、進行管制與被管制。為了避免在此過程產(chǎn)生人為差錯,國際民航組織(ICAO)和我國民航主管部門規(guī)定了標準的陸空通話用語。最后,管制員對信息的處理能力表現(xiàn)在認知、記憶、決策、執(zhí)行等方面,是對信息加工處理的全過程。由于人的注意力具有選擇性、集中性、有限性的特點,管制員有時會對一部分重要信息產(chǎn)生遺漏或疏忽。在空中交通流量增大,管制員工作負荷也隨之加大,管制員的記憶力也會降低,進而影響決策。上述環(huán)節(jié)中的問題與管制員特定情況下較低的情景意識水平有關,這也本文著力提出改進的方面。
三、空管信息處理改進研究
對于空管中人的因素,我們在分析2008年以前發(fā)生的空管責任事故癥候時,得到一項結論,空管信息的處理失誤大多是在專職人員負責且信源可靠時發(fā)生的。管制員在得到飛行動態(tài)后沒有及時、準確更新空管信息,并且缺少信息處理自檢、互檢措施。對于這一問題,空管單位應將空管信息的采集、存儲在同一管制崗位完成,比如設置專門的協(xié)調(diào)通報席位,對信息的采集、存儲操作建立合理、安全、有效的工作程序。除此之外,管制員在工作還要做到對空管信息進行再分配,在必要的時候?qū)展苄畔⒆鞒鐾茰y、計算、修訂等。由于新空管信息的產(chǎn)生與外界關聯(lián),所以管制員要把空管信息與外界實時關聯(lián)、更新,這樣才能確保空管運行指揮的安全。
將空管運行中人的信息加工出現(xiàn)錯誤進行的探討和分析,了解錯誤來源和提出應對措施,對減少人的因素導致錯誤,為保證空管運行安全具有十分重要的意義。除此之外,空管設備與法規(guī)條例也對空管運行安全有不可忽視的作用。
參考文獻:
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關鍵詞：微型多旋翼；環(huán)境監(jiān)測；飛行控制系統(tǒng)
中圖分類號： TP79 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）31-146-2
1 無人機的定義
無人駕駛航空器簡稱無人機，英文的縮寫為UAV（Unmanned Aerial Vehicle）。無人機具有受氣候的影響小，效率高反應速度快、能準確定位、準備工作簡單、操作控制容易等特點。整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，經(jīng)濟性能高，可以在小面積區(qū)域、興趣地點懸停重點拍攝。
2 無人機的分類
①水平起降式：水平起降式機翼為固定式。優(yōu)點：飛行速度快，可以進行高空飛行，動力效率比高，續(xù)航能力強。缺點：受空氣流動影響較大，無法懸停在指定位置，對目標只能進行“盤旋觀察”在復雜地形飛行時需要操作難度高，微型固定翼UAV限于效果的比例，身體容易跟隨流線和角運動，進而影響其穩(wěn)定性，難以獲得連續(xù)穩(wěn)定清晰的圖像。對起飛和降落場地要求較高，要求起飛及著陸航線平整且無障礙物，且發(fā)射或降落時需要考慮風向、風速問題，限制較多。②垂直起降式： 垂直起降式機翼為旋翼式。優(yōu)點：低空空氣流動對其影響較小，可在空中懸停。可以在興趣目標點進行“懸停凝視”觀測，可以獲得連續(xù)穩(wěn)定清晰的圖像，有利于小目標或局部區(qū)域的細致觀測。具有垂直起降能力，可以在惡劣的場地進行起降，對氣象條件要求低，具有較廣的應用范圍。缺點：機翼載荷比水平起降式高，動力效率比低，無法滑行，為減少自重，續(xù)航力低，控制系統(tǒng)復雜，容錯率低，容易出現(xiàn)故障。
在多種類的無人機中，四旋翼無人機是目前研究最為廣泛、用途最多的一種。四旋翼無人機由于能夠垂直起降、自由懸停，適應不同的情況，在不同的環(huán)境下自由轉(zhuǎn)向和調(diào)速。
3 無人機工作原理
3.1 系統(tǒng)概述
無人機飛行控制系統(tǒng)是無人機的核心，飛行控制系統(tǒng)通過采集飛行器的姿態(tài)、速度、壓力、轉(zhuǎn)速等信息，傳輸給飛行控制處理器，由處理器解算并發(fā)出控制無人機飛行狀態(tài)的指令，并且通過無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以向地面站實時傳輸無人機的飛行參數(shù)和功能傳感器所探測的目標信息；另一方面，地面站也可以根據(jù)需求向無人機發(fā)送指令，控制無人機姿態(tài)、航向，到達指定地點進行拍攝或探測。整個飛行控制系統(tǒng)的設計是無人機的關鍵，是地面站與機上飛行控制系統(tǒng)的綜合，飛行控制系統(tǒng)的好壞直接決定著無人機的質(zhì)量。
3.2 無人機探測系統(tǒng)搭載原理
3.2.1 無人機遙感技術
無人機的遙感技術是將傳感器技術、遙測遙控技術搭建在無人機技術的平臺上，并運用計算機技術進行運算控制，通過通信技術完成信息傳輸及存儲，可迅速、自動、智能地獲取相關的環(huán)境空間信息，采集數(shù)據(jù)和應用處理。無人機續(xù)航時間長、能實時傳輸影像，具有成本低、高分辨率、機動靈活等特點，在高危地區(qū)探測具有較好的應用前景。
3.2.2 利用高分辨CCD相機系統(tǒng)獲取遙感影像
無人機通過控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)影像的自動拍攝和獲取，通過航跡的規(guī)劃實施監(jiān)控，將采集的信息數(shù)據(jù)進行壓縮和自動傳輸，還可以完成影像預處理，可以在水域環(huán)境監(jiān)測提供環(huán)境信息，為各級環(huán)境部門環(huán)境檢測提供便利，并可滿足環(huán)境應急響應的需求。
3.2.3 數(shù)據(jù)融合生成三維立體空間圖
地面站系統(tǒng)搭載了數(shù)據(jù)融合軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳回的傳感器數(shù)據(jù)和位置信息等數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)融合，生成立體三維空間圖，直觀展示各類信息，便于數(shù)據(jù)分析。
3.3 微型多旋翼無人機系統(tǒng)使用目標設定及定位
衛(wèi)星及傳統(tǒng)航空器在復雜水域、面積相對小且污染類型多樣的區(qū)域拍攝不清晰，無法達到分析要求，無人機飛行器可以在復雜區(qū)域完成懸停凝視，拍攝連續(xù)穩(wěn)定高像素圖像，更能細致對進行目標區(qū)域進行監(jiān)測。
四旋翼無人機攜行方便，不受使用場地約束，最高可在6 級風力情況下使用，在陰云、霧霾能見度不良天氣情況下，可以低空或貼水面飛行，獲取水域環(huán)境的高清晰圖像，可以實時追蹤和監(jiān)測突發(fā)環(huán)境事件的發(fā)展。同時借助地面站外部通信設備將無人機實時拍攝巡查地點的高清圖片通過網(wǎng)絡進行轉(zhuǎn)播或存儲。
3.4 無人機的優(yōu)點
①多旋翼無人機通過采用GPS 模塊實現(xiàn)了空間定位功能；將網(wǎng)絡通信、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)及軟件技術，集成在多旋翼無人機上，利用無人機靈活性特點，以點及面，就可以無死角、全方位地探測目標區(qū)域環(huán)境條件狀況，實現(xiàn)定時定點采樣，極大減小了控制生產(chǎn)成本和系統(tǒng)功耗。②數(shù)據(jù)融合生成立體三維空間圖；特有設計了地面站系統(tǒng)，實時顯示無人機傳回的傳感器數(shù)據(jù)和飛機當前位置信息等，同時進行數(shù)據(jù)融合，直接將數(shù)據(jù)以立體三維空間圖直觀展示，環(huán)境各參數(shù)指標一目了然。
4 微型多旋翼無人機的操作注意事項
本文以大疆精靈Phantom 4為例，介紹無人機的使用方法：無人機具體參數(shù)如表1。
①在目標地點附近起飛，飛行范圍是以起飛點為中心高度120m以下，半徑500m 范圍內(nèi)。②四旋翼飛行器可以垂直起降，在目標區(qū)域附近垂直起飛，到達預定高度后，飛往目標地點，對目標地進行檢測。在檢測過程中可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境調(diào)整無人機的高度，便于獲得更清晰的圖像。在飛行過程中要注意于其他建筑或固定障礙物保持20-30m的安全距離，與運動的障礙物需要保持500m的安全距離。在一次出動微型多旋翼無人機時，需要在各組間設立指揮員，協(xié)調(diào)各組的飛行范圍，保證任務順利。③受電池約束，該型號無人機只能持續(xù)飛行28分鐘，信號接收范圍為3.5公里，在飛行時注意飛行時間和距離的控制，避免因沒電或超出控制距離造成損失。
5 多旋翼無人機在水域環(huán)境監(jiān)測中實際的應用
5.1 無人機在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的應用
在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，水域環(huán)境檢測尤為重要，以水草為例，水草作為大多魚類的食物，可以很好地促進魚類的生長，當水草超過一定數(shù)量，會造成水層缺氧，并加速水草死亡，造成水質(zhì)變壞，不利于魚類養(yǎng)殖。所以魚塘需要實時監(jiān)視水草數(shù)量，人工劃船或觀望難以做到全局觀測，結果比較片面，使用無人機對水域進行全局探測，快速了解魚塘整體情況，也可以在局部進行懸停并凝視，確定水草生長情況，獲得魚塘準確信息并及時制定應對措施。
5.2 無人機在環(huán)境檢測的應用
沂河流經(jīng)臨沂沂水、沂南、臨沂市區(qū)，臨沂段全長284公里，流域面積7425平方公里，集水面積2872平方公里，河面最寬達1540米；被臨沂人民譽為"母親河"。是臨沂重要的淡水資源，該河兩岸附近分布著工場和眾多的居民地，存在排污問題。對沂河的環(huán)境檢測尤為重要，通過無人機技術可以快速地獲得沂河流域環(huán)境情況，對保護水資源具有重大意義。
6 結論
水域環(huán)境監(jiān)測需要對目標區(qū)域進行全局觀測和量大的局部觀測，要想獲得大量高質(zhì)量的局部觀測信息，就需操作靈活，可控制性高的無人機系統(tǒng)組來完成。可以預見的是微型多旋翼無人機將會得到大量應用，而且未來微型多旋翼無人機的發(fā)展方向?qū)⑹侵悄芑⒍鄻踊目罩袡C器人群組。
參 考 文 獻
[1] 高鵬騏，晏磊，趙紅穎，何定洲.無人機遙感控制平臺的設計與實現(xiàn)[A].第十五屆全國遙感技術學術交流會論文摘要集[C].2013.
[2] 黃愛鳳，鄧克緒.民用無人機發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術[A].第九屆長三角科技論壇――航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C].2012.
篇9
關鍵字：跑道侵入；人為因素
跑道侵入，指的是在機場發(fā)生的任何航空器，車輛或人員誤入指定用于航空器著陸和起飛的地面保護區(qū)的情況。地面保護區(qū)情況復雜，而在縱橫交錯的大型機場的跑道上，一個小小的疏忽造成的后果也許都難以想象。
據(jù)美國聯(lián)邦航空局（FAA）統(tǒng)計，2009年全美共發(fā)生951起跑道侵入事件，其中空管原因占16%；2010年全美共發(fā)生966起跑道侵入事件。歐洲航空安全組織統(tǒng)計報告顯示，歐洲范圍內(nèi)跑道侵入事件逐年增加，在歐洲范圍內(nèi)平均每天會發(fā)生2起跑道侵入事件，平均每14天就會發(fā)生一起嚴重的跑道侵入事件。在我國，近年來民航發(fā)展迅猛，民用航空器飛行量以每年將近20%的速度迅速增長。而根據(jù)加拿大運輸部的一項研究，一個機場的交通量增加20%將使跑道侵入的可能性增加140%。隨著空中交通流量的增大，機場的地面交通環(huán)境的日趨復雜，跑道侵入的可能性大大增加。民航局空管局統(tǒng)計，2007年發(fā)生跑道侵入事件12起，2008年發(fā)生3起，2009年發(fā)生3起，2010年發(fā)生8起。面對諸多的跑道入侵事件，認清現(xiàn)狀，找準解決途徑，盡可能地減少此類事件的發(fā)生，是所有民航從業(yè)者都必須要正視的現(xiàn)狀。
本文真是基于這樣的現(xiàn)狀，希望用定性的分析方法對跑道侵入的因素進行研究，希望可以通過理論分析的結果，有效的提高管制工作中的安全性，從人、機、環(huán)境、管理四個方面進行研究討論，給出影響跑道安全的主要因素。
第1章 跑道侵入
1.1跑道侵入的定義
ICAO把跑道侵人定義為在機場的任何航空器、車輛或人員錯誤進人指定用于航空器著陸和起飛的地面保護區(qū)的情況。
FAA把跑道侵人定義為：在機場跑道環(huán)境內(nèi)涉及地面航空器、車輛、人員、或物體對正在起飛、準備起飛、正在著陸、或準備著陸的航空器產(chǎn)生碰撞危險或?qū)е聠适栝g隔的所有事件。
1.2 跑道侵入的嚴重程度分類
我國民航和國際民航組織中，根據(jù)時間的嚴重程度，把跑道侵入分為以下五個等級：
A類：間隔減小以至于雙方必需采取極度措施，勉強地避免碰撞發(fā)生的跑道侵入。
B類：間隔減小至存在顯著的碰撞可能，只有在關鍵時刻采取糾正或避讓措施才能避免碰撞發(fā)生的跑道侵入。
C類：有充裕的時間和或距離采取措施去避免碰撞的跑道侵入。
D類：事件符合跑道侵入的定義，但不會立即產(chǎn)生安全后果的跑道侵入。
E類：信息不足無法做出結論，或證據(jù)矛盾無法進行評估的情況。
1.3引起跑道侵入的原因
1.3.1 FAA對引起跑道侵入的原因分類
FAA按照失誤類型把跑道侵入分為運行失誤（OE）、飛行員偏差（PD）、車輛行人偏差（VPD）三種類型。
1.運行失誤是由空中交通管制員引起的行為。
2.飛行員偏差是飛行員違反聯(lián)邦航空規(guī)章的行為。
3.車輛或行人偏差是車輛、行人和其他物體未經(jīng)空中交通管制批準進入跑道活動區(qū)域運動，從而干擾航空器的正常運行。
從上面原因分類可以看到FAA將人為因素作為跑道侵入的影響因素重點。三種類別的載體都是人。然而，大量事故的調(diào)查分析結果表明，導致事故的原因是由于不安全狀態(tài)、不安全行為和不良環(huán)境所引起的[1]。要系統(tǒng)地研究跑道侵入的影響因素，就要全面地考慮“人-機-環(huán)”三者之間的關系。基于這一點，在制訂跑道侵入影響因素時采用SHEL模型（SHELL模型）。
1.3.2按照SHEL模型對引起跑道侵入的原因分類
對跑道侵入事件進行分析時，可以使用SHEL 模型（SHELL 模型），組成這個界面的元素包括：軟件（Software）、硬件（Hardware）、環(huán)境（Environment）和人（Liveware），分別用其首字母S、H、E、L來代表，即是SHEL模型。
S：管理因素：指機場對機場周邊和機場運行的管理，包括對機場工作程序的管理和相關人員和機場附近野生動物的管理。
H：設備因素：指對保證機場正常安全運行所需的相關設備，包括通訊設備、機場位置識別標志、警示設備等。
E：環(huán)境因素：指機場的自然環(huán)境，相關工作人員的工作環(huán)境等。
L：人為因素：這里指能引起跑道侵入的人，包括飛行員，管制員，車輛駕駛員，機場附近的居民。
在這里，管理因素和設備因素符合SHEL模型中軟件與硬件的定義。提出的四種影響因素也與SHEL模型中各個子項較好的吻合。SHEL模型的關鍵不是孤立的各個不同的部分，而是人的要素與其他要素之間的聯(lián)系[2]，而這種聯(lián)系就是我們要分析的重點。
第2章 淺析跑道侵入形成的影響因素
2.1人為因素對跑道侵入的影響
從跑道侵入事故的角度分析，能夠造成跑道侵入的最終載體絕大多數(shù)都是航空器和車輛。但是僅有這2項是不夠的，因為無論是飛行員還是車輛駕駛員都要服從塔臺管制員的指揮，所以作為人與人之間的關系，管制員的因素也是必須考慮進去的。同時車輛行人也包括其中，都屬于人為因素。所以在人為因素對跑道侵入影響分析中，我們研究管制員、駕駛員以及車輛行人等各自的失誤。
2.2.1管制員對跑道侵入的影響
通過對數(shù)據(jù)分析我們可以歸納出造成跑道侵入事故的管制員操作失誤（OE/D） 情形主要有以下幾種（按先后順序）：
（1） 短暫遺忘航空器、車輛、已發(fā)出的起降許可等；
（2） 溝通失誤（即錯誤復述指令/收聽指令）；
（3） 未能進行協(xié)調(diào)（無效的團隊合作）；
（4） 錯誤判斷航空器的間隔；
（5） 錯誤判斷航空器位置；
（6） 錯誤確認某架航空器并向其發(fā)出指令。
具體可總結為兩個基本事件：“錯忘漏”和協(xié)調(diào)不當。盡管導致以上錯誤的具體原因難于考證， 但仍可以歸咎于以下三個因素： 工作時走神，設想航空器/飛行員會按預期操作（導致未能跟蹤掃描與檢查），管制員工作量過大（壓力過大）。
管制員目前實行“雙崗制”來有效減少管制員的錯、忘、漏現(xiàn)象，因此造成跑道侵入事件發(fā)生必須管制席和監(jiān)控席同時出現(xiàn)差錯。而監(jiān)控席出現(xiàn)差錯的主要原因是管制員注意力分配不當和遺忘。除此以外，很多大型機場都安裝了場面監(jiān)控雷達設備，可以有效幫助管制員減少失誤。
2.2.2駕駛員對跑道侵入的影響
1、飛行員失誤（PD） 分析
造成飛行員失誤（PD） 的主觀原因由于現(xiàn)存信息有限而無法全部確定， 但是各類飛行員失誤的報告卻包含了有關造成這類失誤的類型信息，主要有三個基本事件，即錯誤執(zhí)行指令、準備不充分和操作失誤。除此以外通訊設備的實效也可導致飛行員錯誤執(zhí)行指令。另外在一般情況下，管制員應當關注航空器是否按指令進行操作，以便在飛行員錯誤執(zhí)行指令時能及時糾正。
2、車輛/行人失誤（V/PD）
造成跑道侵入事故的V/PD 情形有以下兩種（按先后順序）：
（1） 未經(jīng)許可進入活動區(qū)或飛行區(qū)的行人/私有車輛在未進行溝通或未經(jīng)許可的情況下進入了跑道；
（2） 經(jīng)過許可進入活動區(qū)或飛行區(qū)的人員/機場車輛錯誤執(zhí)行管制員指令進入了跑道。已報告的車輛/行人失誤中約有20%屬于第一種情形， 這其中有一些人是由行區(qū)缺少足夠的防護柵欄和其他障礙設施而冒失闖入， 而另一些人則是故意繞過防護設施進入飛行區(qū)。
上述可歸為兩個基本事件，未經(jīng)許可進入和錯誤執(zhí)行指令。和飛行員的情況相同，管制員同樣對車輛/行人有監(jiān)控義務，因此也要考慮[2]。
2.3客觀因素對跑道侵入的影響
2.3.1設備對跑道侵入的影響
1、通訊設備故障
通訊設備的故障會導致指令的發(fā)送與接收不能實現(xiàn)互通，更嚴重的是會導致駕駛員由于接收不到指令而擅自做主操縱飛機或車輛進行活動，造成跑道入侵。
2、場面監(jiān)控設備故障
場面監(jiān)控設備可能是場面監(jiān)視雷達，也可能是一般的以攝像頭為主的監(jiān)控設備。它們都可以幫助管制員監(jiān)控機場活動區(qū)中的航空器、車輛和行人的動態(tài)。但當監(jiān)控設備故障時，會向管制員提供錯誤的信息或提供的信息延時太久，從而導致管制員作出錯誤的決定，造成跑道入侵事件。
3、指示設備缺失
設置指示設備的目的是幫助駕駛員判斷識別當前所處位置和目的位置。如果沒有相應的指示設備，在氣象條件較差時駕駛員很容易越過跑道位置等待線而侵入跑道。
4、運行設備故障
如果飛機或車輛故障，會導致機體和車輛無法操作，如果故障發(fā)生在跑道上，則必然引起對跑道的占用，造成跑道侵入。
5、保護設備漏洞
如護欄存在漏洞，則會增加機場外人員進入機場的可能，進而增加跑道侵入的可能。
2.3.2環(huán)境對跑道侵入的影響
環(huán)境因素的主要研究對象是指天氣因素，天氣因素一直以來被認為是造成跑道侵入事件的主要原因。
1、 低能見度。
低能見度一般是指霧、霾、浮塵或是雨雪等天氣現(xiàn)象，影響道飛行員和管制員的視野，進而容易造成跑道侵入的潛在隱患。
2、光線的反射
太陽位置正對飛行員或管制員的觀察方向， 或陽光的反射影響飛行員或管制員觀察時，都容易造成跑道侵入。
3、 下雪或結冰天氣
下雪或者結冰天氣造成機場地面標志被覆蓋，同時如果清理不及時，跑道上有部分積雪覆蓋，給飛行員著落增加了難度，增加了跑道侵入的可能。
4、 夜間飛行。
夜間不管是飛行員還是管制人員的視野都降低，容易造成跑道侵入。
2.3.3異物對跑道侵入的影響
對跑道上這里的異物指的有兩種：一種是存在于跑道上但未及時清理的異物，另一種是在跑道上形成的異物。對于跑道上形成的異物侵入，可分為：由機或車輛本身的故障造成的部件脫落侵入或駕駛員操作不正常造成的機體或車輛與跑道摩擦碰撞引起的異物形成。
3 提出的建議及改進措施
3.1人為因素
3.1.1對于管制員
對跑道侵入風險較高的機場，應組織管制部門對滑行路線、塔臺視頻盲點、目視助航設施（標志、標記牌和燈光）等進行梳理，防止因為指示模糊或錯誤造成航空器滑行路線錯誤，或者因為超出塔臺管制員視野范圍等情況造成無法對航空器滑行路線的持續(xù)監(jiān)控。
1、管制員應使用標準陸空通話用語、管制習慣、規(guī)范操作和持續(xù)監(jiān)控，避免因為誤聽指令引起跑道侵入。掌握航路管制許可的時機，以免分散飛行員的注意力，要求對相關指令嚴格進行復誦。復誦要求的嚴格程度直接關系到對發(fā)送和接收的ATC 許可和指令的誤解的嚴重程度。
管制員的滑行指令必須有滑行界限，滑行界限是航空器在收到繼續(xù)滑行的指令前必須停止滑行的一個位置。對于離港航空器來說，滑行界限通常是使用跑道的等待點，但是，根據(jù)主要的交通狀況，滑行界限也可以是機場的其他任何位置，包括跑道交叉點。使用交叉跑道起飛時，ATC 須明確指出恰當?shù)牡却c。
滑行許可的界限超越跑道時，即使相應的跑道沒有使用，也必須含有明確的可以穿越跑道的許可。航空器的滑行與使用跑道有關時，在航空器進入或穿越跑道前，應將與此航空器的通信由地面管制員移交給塔臺管制員。在可行的情況下，強烈建議使用標準滑行線路。對于較復雜的指令，可將指令分成若干部分，按照先后次序發(fā)送，避免飛行員誤解。
2、 管制移交方面， 根據(jù)NAVCANADA 有關跑道安全調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有相當多涉及ATC 運行差錯的事故征候發(fā)生在管制員進行位置移交之后。要確保位置移交包含完整的交通情況，應考慮使用標準移交檢查單。
然而，防止跑道侵入不僅是空管部門的問題，相關單位（空管、機場、航空公司、油料等）的人員等應當加強配合，對機場存在的可能出現(xiàn)的發(fā)生跑道侵入的危險區(qū)域和問題區(qū)域進行梳理，這些存在的問題可能涉及機場相關設施、跑道滑行道布局、空中交通管制程序、進入機場活動區(qū)的限制條件、飛行員和車輛駕駛員對機場地面運行環(huán)境的了解程度等。只有各單位通力配合，重視跑道運行安全，才能有效的降低跑道侵入的風險，營造更為安全、順暢的航空運行環(huán)境。
3.1.2對于駕駛員
造成駕駛員侵入跑道的原因同樣有三點：經(jīng)驗不足，使用機場圖錯誤，操作不當。
1、對于駕駛員來說，充分了解當前機場的各種設施，各重要道口位置，塔臺頻率等是運行前最必要的準備。經(jīng)驗不足的駕駛員到了真實的運行崗位會可能會導致情景意識的缺失，在這種情況下非常容易忘記指令，無法自主地判斷當前情況。對此類問題，最好的解決辦法就是讓經(jīng)驗不足的駕駛員做副駕，長時間地仔細觀察機長在當前運行中的活動。從而達到適應通話，了解機場，能夠自主判斷當前情況的目標。減少因經(jīng)驗不足導致的跑道侵入。
2、對問題機場圖使用錯誤的問題，機場應提供相應的標志來說明道口位置，幫助駕駛員判斷，從而減少地面沖突引起的跑道侵入危險。
3、操作不當
造成操作不當?shù)脑蛴袃牲c：
⑴對航空器或車輛的性能不了解，解決此類問題的方法很多，通過加強培訓，多做模擬機，增加駕駛時間等可以有效地克服這類問題。
⑵在沒有收到明確指令時擅自行動。在沒有收到指令的情況下，飛行員應聯(lián)系管制員請求指令或檢查通訊設備是否故障。在未收到指令的情況下，不貿(mào)然行動，等待進一步的指令是減少跑道侵入的有效辦法。
3.1.3場務
場務有著定期清理跑道和保證機場設備能夠正常運行的職責。當發(fā)現(xiàn)對于運行有重要影響的設備故障時，應及時通知管制員，在管制員的許可下進行維護或清理。保證機場設施完好，減少因設備的問題引起的侵入。
3.2設備因素
1 改善通信質(zhì)量
據(jù)分析表明，事實上導致跑道侵入事件發(fā)生的主要因素是，管制員與飛行員或車輛駕駛員/行人之間的通信失敗。在多數(shù)情況下，誤入跑道的飛行員或車輛駕駛員認為他們收到了有效的空中交通管制許可。所以改善通信質(zhì)量是一個需要優(yōu)先考慮的問題，也是很難實現(xiàn)的目標。一些單位正在努力改進無線電通信堵塞問題來提高管制員與飛行員、車輛駕駛員/行人之間的通信質(zhì)量。定期分析無線電話錄音，以確保所有各方使用正確的術語和程序。另外，機場管理者要為車輛駕駛員和進入機場的行人提供全面的無線電通話設備和通話培訓。
2 改進機場飛行區(qū)的設計和道面引導標識
據(jù)被調(diào)查的跑道侵入事件分析，飛行區(qū)的設計和機場道面各種引導標識仍然是兩個重要的影響因素。機場場面標識、各種目視引導標識和機場燈光引導系統(tǒng)的安裝和使用，都應符合國際標準，能保障各類人員在夜間和復雜氣象條件下識別明顯地識別各種標志，才能真正地加強跑道安全。
結 論
本文對跑道侵入進行了初步分析。首先系統(tǒng)地介紹了跑道侵入的基本概念，給出跑道侵入的類型和嚴重度分類，以SHEL模型為基礎，將人為、設備、環(huán)境、管理四個要素作為文本的研究對象，進而得出結論。
人為因素是引起跑道侵入最主要的因素，而管制員與駕駛員是跑道侵入事件的主體。雙方應使用標準陸空通話用語，規(guī)范操作和持續(xù)監(jiān)控，減少因通話問題引起的指令執(zhí)行差錯，進而避免跑道侵入。設備，管理，環(huán)境因素都能在一定程度上引起跑道侵入。其中以設備因素的影響最大，設備的可靠性也在某種程度上決定跑道侵入發(fā)生的可能性。
本課題研究十分重要的現(xiàn)實意義和應用價值。在我國民航運輸業(yè)高速發(fā)展的今天，跑道侵入事件時有發(fā)生，因此減少跑道侵入事件發(fā)生顯得越來越重要。而把減少人為差錯作為減少跑道侵入的工作重點也是必要的。
參考文獻
[1] 汪元輝. 安全系統(tǒng)工程. 天津：天津大學出版社，2007
篇10
關鍵詞：飛機故障檢測； 分段概率提取；QAR數(shù)據(jù)；FP-Tree；子序列匹配
中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A
Abstract： As about high repetition and large volume of data in airplane fault detection data as well as low efficiency and accuracy of monitoring algorithm， this paper， based on PAA packed data， utilizes Segmental Probability to extract， adjust FP-Growth and establish FP-Tree， thereby reducing repetition degree of data and improving its searching speed. In addition， algorithm on the basis of segmental distance and subsequence match is proposed. In this paper， the real QAR data of flight will be adopted to verify reliability and accurateness of the algorithm.
Key words： airplane fault detection；segmental probability extract；QAR data；FP-Tree；subsequence matc
1QAR數(shù)據(jù)建立分段后的樹形結構
飛機飛行狀態(tài)通常是穩(wěn)定的，即QAR數(shù)據(jù)的屬性值大量重復出現(xiàn)[1-2]，如此使得分段后的數(shù)據(jù)規(guī)律跟關聯(lián)規(guī)則挖掘中大量項目同時出現(xiàn)的情況很類似[3]，因而可以把每個數(shù)據(jù)段當作一個項集，采用類似頻繁項集挖掘的方法對其進一步信息整合，將類似的數(shù)據(jù)段集中到相近的位置，相同數(shù)據(jù)段只計算一次，提高數(shù)據(jù)搜索匹配的效率。
分段概率提取后的21元組的元素順序既定[4]，在使用FP-Growth算法進行建樹操作之前，不需第一步掃描數(shù)據(jù)庫并按各項支持數(shù)進行排序，只需直接進行類似FP-Growth模式增長的建樹操作。需要增加的是在該FP樹的每個葉子節(jié)點上要添加一個indexList鏈表，用以記錄所有重復了從根節(jié)點到葉子節(jié)點的所有數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)段，即每條從根節(jié)點到葉子節(jié)點的路徑都代表一個數(shù)據(jù)段，而indexList則記錄了跟本路徑相同的所有數(shù)據(jù)段標記。建樹過程可通過以下示例對分段后所形成數(shù)據(jù)段S={ 0：[0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0 ]T， 1： [ 0，...， 0， 0.94， 0.06 ， 0， 0]T， 2： [0，...， 0， 0.98， 0.02 ， 0， 0]T， 3：[ 0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0]T}的處理具體描述如下：
①創(chuàng)建T的根節(jié)點，標號為“null”（如圖1中的（1）），T節(jié)點含有如下成員：節(jié)點數(shù)據(jù)（data），指向其子節(jié)點的指針和指向其右節(jié)點的指針；
②讀取下一段數(shù)據(jù)（現(xiàn)在是第一個元組）0：[0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0 ]T，在T中從根節(jié)點開始搜索。首先搜索0， T中如果有此節(jié)點，接著搜索下一個元素0.97；T中沒有此節(jié)點，于是不用再繼續(xù)搜索，直接建立整個0：[0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0 ]T序列的子樹（如圖1中（2）所示，其中多個連續(xù)重復出現(xiàn)的符號在圖中只出現(xiàn)一次，并在其節(jié)點數(shù)據(jù)后的括號中標注其連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)，如圖5-1中的（2）中根節(jié)點的左子節(jié)點0.0（15）表示0.0共連續(xù)出現(xiàn)了15次），建立到葉子節(jié)點后，看該葉子節(jié)點是否存在名為indexList的一個索引鏈表，若存在，則直接將正在處理的數(shù)據(jù)段的段號添加到indexList中若不存在則為該葉子節(jié)點創(chuàng)建indexList鏈表，并添加當前段號到indexList中；
③重復過程②，直到S中的最后一個數(shù)據(jù)段處理完畢，對S的第二段數(shù)據(jù)處理后fp樹如圖1中的（3）所示。S全部數(shù)據(jù)段處理完畢后fp樹如圖1中的（4）所示。
2子序列匹配定位故障數(shù)據(jù)段
樹型數(shù)據(jù)結構由于其前綴共享的特點，能夠避免數(shù)據(jù)操作過程中大量的重復操作，大幅提高數(shù)據(jù)處理效率。數(shù)據(jù)大爆炸環(huán)境下，為高效處理數(shù)據(jù)，無不考慮引入樹型結構改進算法，例如文獻[5]中將DFST-Tree結構引入數(shù)據(jù)流挖掘算法研究，而在人工智能與數(shù)據(jù)挖掘方向的prifix前綴樹與FP-Growth等算法更是久負盛名。目前樹型結構用于匹配查詢方向的算法如k-d樹查詢[6]及子樹匹配，前者是從k-d樹中查詢給定序列，給定序列并非樹型結構；后者則用于查詢兩棵樹的結構是否類似，但是并不關心樹的節(jié)點數(shù)據(jù)。本文基于FP-Growth算法對分段后的源數(shù)據(jù)序列建立樹形結構，然后根據(jù)故障模型進行序列匹配，定位到可能出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)段。序列匹配定位算法的具體描述如下：
先序遍歷fp樹，從根節(jié)點到每個葉節(jié)點的路徑都是一個數(shù)據(jù)段的代表，從根節(jié)點搜索到葉節(jié)點的匹配過程如下：
①計算加入當前節(jié)點后該條路徑上所有點與故障模型的距離，若距離小于給定閾值，檢查當前節(jié)點是否為葉子節(jié)點，若是轉(zhuǎn)③，若不是葉子節(jié)點轉(zhuǎn)②；若距離大于給定閾值則剪去該節(jié)點及其所有左子節(jié)點并轉(zhuǎn)②。
②轉(zhuǎn)入當前節(jié)點的左子樹并重復步驟①。
③當前節(jié)點已經(jīng)是葉子節(jié)點，且從根節(jié)點到葉子節(jié)點整條路徑上所有點與故障模型的距離不超過給定閾值，則該條路徑所代表的數(shù)據(jù)段即為與故障模型匹配成功，得到葉子節(jié)點的indexList鏈表，即為故障數(shù)據(jù)段位置鏈表，本條路徑匹配完畢。
3實驗結果及分析
取航空公司CAB737-800型飛機的2008年8月份的25個航班記錄，每個航班記錄序列的長度為6089～11949不等，數(shù)據(jù)分段段長取100，數(shù)據(jù)符號化范圍為0到20。飛機故障通常情況下不是由單一因素引起，面與飛機故障有關的不同屬性在飛機發(fā)生故障過程中的重要程序也各不相同，根據(jù)專家經(jīng)驗給出的空中顛簸故障屬性重要度調(diào)查表[7-8]，垂直加速度屬性是對空中顛簸故障發(fā)生的最重要影響屬性，因此主要針對該故障數(shù)據(jù)的垂直加速度屬性數(shù)據(jù)實驗。
文獻[9-10]通過研究并驗證k-d樹的特點和優(yōu)勢，對QAR數(shù)據(jù)進行符號化并建立了多維時序飛行數(shù)據(jù)的子序列，并驗證了k-d樹查找的速度相比于順序掃描的明顯優(yōu)勢，適用于大規(guī)模時序飛行序列中子序列的相似性搜索。其實驗結果如表1所示。
表1清晰表明了k-d樹查找的速度遠快于順序掃描的速度，適合大規(guī)模時序飛行序列中子序列的相似性搜索。但是在k-d查詢之前所需的建樹時間依然不容忽視，本文通過分段符號化并概率提取然后再建樹查詢，分段及離散化共用時間平均為310.1ms，建樹和查詢所用時間之和平均僅為2.5ms。綜合表1和表2，顯然分段后的查詢時間僅為不分段就順序查詢的一半，而采用樹形結構查詢之后搜索時間再一次得到提升，從建樹到查詢結束的總時間低于k-d樹的H查詢時間。
另外子序列查找過程中以查找到的類似故障數(shù)據(jù)段為目標輸出，并將類似故障數(shù)據(jù)段輸出到到文件，當檢測數(shù)據(jù)為模擬的非故障數(shù)據(jù)時，輸出文件無內(nèi)容，而當檢測數(shù)據(jù)為模擬的故障數(shù)據(jù)時，輸出文件中會得到如圖2的結果，其中“文件0”是一個待檢測的故障數(shù)據(jù)文件，“異常數(shù)據(jù)段0”則是故障模型中的一個故障點代表，與其相似的數(shù)據(jù)段表示采集到該待檢測數(shù)據(jù)的航班有可能會發(fā)生與故障模型相同的故障。實驗得到故障相似數(shù)據(jù)段之后可以根據(jù)其數(shù)據(jù)段號（比如圖2中“數(shù)據(jù)段42”的“42”）來定位故障發(fā)生的具置。由此可見本程序可以正確識別出并定位本類型的故障數(shù)據(jù)段，具有相當?shù)膮⒖純r值。
綜上可知本文所用方法對于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理具有足夠的正確率和高效性。
4小結
本文主要介紹了針對突發(fā)故障點數(shù)據(jù)段的檢測和定位方法，在PAA表示方法的基礎上進一步對QAR數(shù)據(jù)進行分段細化，將故障點鎖定在更小的數(shù)據(jù)段內(nèi)，對于時序數(shù)據(jù)來說，能夠定位到更貼近故障突發(fā)的時間段；通過基于樹的子序列查詢算法提高了搜索查詢的效率的同時保證了查詢的正確性，實驗證明本文采用算法是有效可行的。
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