基于主成分分析的扇区运行性能综合指数的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空中交通管制扇区运行性能检测方法及系统，该方法包括步骤：步骤1：输入扇区运行性能指标；包括：扇区通行性指标、扇区复杂性指标、扇区安全性指标、扇区经济性指标和管制员工作负荷指标；步骤2：使用主成分分析确定扇区运行性能主成分；步骤3：根据扇区运行性能主成分计算扇区性能综合指数。本发明专利技术的方法将影响扇区性能综合指数检测的扇区性能检测指标数据的多维度指标进行全面、综合考虑，从而实现对扇区性能综合指数的有效检测；而且，将主成分分析方法应用于本发明专利技术中，对输入的扇区运行性能指标进行处理，提高了检测的效率，能够满足空中交通管制单位对扇区性能综合指数进行实时检测和告警的实际需求，对于提升管制运行管理水平、优化管制空域结构具有数据支持作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及航空领域，尤指一种空中交通管制扇区运行性能综合检测方法及系 统。
技术介绍
伴随着航空运输业的发展，为了保证各类飞行活动的安全和有序，空中交通管制 服务应运而生并不断得到发展完善，至20世纪80年代趋于成熟。现代空中交通管制服务 的主要内容是：空中交通管制员（简称为"管制员"，下同）依托现代通信、导航、监视技术， 对所辖航空器实施管理和控制，协调和指导其运动路径和模式，W防止空中航空器与航空 器相撞及在机场机动区内航空器与障碍物相撞，维护和加快空中交通的有序流动。空中交 通管制扇区（简称为"管制扇区"，下同）是空中交通管制（简称为"管制"，下同）的基本 空间单元。一般情况下，为航空器提供空中交通管制服务的空域被划设为若干管制扇区，每 个管制扇区对应一个管制员工作席位。管制扇区运行性能是管制扇区内航空器运行态势的 技术性指标提炼，既反映管制员对所辖管制扇区提供管制服务的质量和水准，又反映特定 管制空域使用效能。因此，对管制扇区运行性能的有效检测是调整管制运行策略、优化管制 空域结构的基础和前提。 比如，公开号为CN104332073A的专利文献在2015-02-04公开了一种智能空中交 通管制系统，包括数据接收接口模块、数据处理中屯、、应急超控模块、电子飞行计划显示模 块、航班监控显示模块和航班控制指令发送模块。通过接收飞机准确的实时飞行信息，数据 处理中屯、即可展开飞行计划的精确计算，并优化整个飞行队列，如缩短飞机间距，合理调配 对应跑道的起降顺序，实时更改着陆角，曲线进近等，有效提高整个飞行队列的效率，加强 安全性。最终，整个飞行计划将显示在管制员的监控显示器上。航空管制员可W随时通过 显示器观察飞行队列起飞着陆的优先顺序，并通过更改飞机起飞/着陆航迹，航速等参数， 调整队列顺序。从而提高机场通勤率，提高管制员的工作效率。 但即便如此，目前针对空中交通管制扇区运行性能的研究较少，大部分研究主要 体现在W下几个孤立方面：（1)空中交通流密度，分为战略和战术两层面，其中前者主要体 现为空域复杂性指标，后者主要体现为管制单元空中交通拥挤程度判定。目前，空中交通流 密度指标在应用上仍W管制单元的航空器架次统计作为主要呈现。（2)管制运行安全性能， 包括定量和定性两方面。定量方面，国际民航组织（ICAO)依据碰撞风险分析制定的总的安 全目标等级CTL巧是1.5X10-8次致命飞行事故/飞行小时，而我国民航空管系统根据危 险接近风险分析将事故征候万架次率作为关键安全指标。定性方面，ICAO推荐采用威胁差 错管理（T虹eatandErrorManagement,TEM)或日常运行安全监测（NormalOperations SafetySurvey,NOS巧方法，实施定性的管制运行安全性能评价。国内学者围绕人、机、环、 管理等4类因素分别建立了安全风险评估指标体系，并开展了指标权重分析。（3)管制运 行效率性能，主要围绕航班延误指标方面。目前，国外航班延误统计指标设及延误架次率 及延误时间。我国民航欠缺航班延误时间的细化统计，在航班延误原因界定、统计指标设 计、统计方法及流程等方面亟待改善。（4)管制员工作负荷，是管制扇区容量评估的重要考 量。国外学者从生理/行为特征、主观测评、工作细分的角度，分别提出了电击皮肤的反应、 屯、率、屯、电图、血压、体液等生理指标，设备操作次数、陆空通话时间记录等行为指标;ATW口 技术、NASA-TLX量表、SWAT量表和MCH法等主观测评技术；DORATASK、MBB法、RAMS法等衡 量管制员工作时间的方法。国内学者发展了主观测评方法，提出了基于可拓学的管制员工 作负荷评价模型。 例如，公开号为CN104636890A的专利文献在2015-05-20公开了一种空中交通管 制员工作负荷测量方法，包括：步骤A:确定管制负荷测量指标，该管制负荷测量指标包括 眼动指标和语音指标；步骤B:实时记录各眼动指标对应的眼动指标数据，W及各语音指标 对应的语音指标数据；步骤C:对记录的眼动指标数据进行因子分析，计算出眼动指标数据 的眼动综合因子；步骤D 眼动综合因子和语音指标为输入因素，管制综合指标值为输出 因素，建立管制负荷回归模型。该方法能够实时、无干扰的测量管制员的综合指标，实用性 强。 但该方法参考的数据比较局限，指标维度单一，不够全面、综合，该测量方法仅利 用局限的数据片面地对管制员工作负荷进行了测量，存在一定的局限性，预测可靠度不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种可W提高扇区性能综合指数的检测结果的可靠性的空中交通管 制扇区运行性能检测方法和系统。 本专利技术的目的是通过W下技术方案来实现的： 一种空中交通管制扇区运行性能综合检测方法，包括步骤： 步骤1:输入扇区运行性能指标泡括：扇区通行性指标、扇区复杂性指标、管制扇 区安全性指标、扇区经济性指标和管制员工作负荷指标； 步骤2 :使用主成分分析确定扇区运行性能主成分； 步骤3:根据扇区运行性能主成分计算扇区性能综合指数。 进一步的，所述步骤1中： 扇区通行性检测指标为找1，X2,X3,XJ，分别表示扇区流量、扇区航行里程、扇区航 行时间和扇区交通流密度； 扇区复杂性检测指标为找5,而，X,，而}，分别表示扇区航空器爬升次数、扇区航空 器下降次数、扇区航空器改速次数、扇区航空器改航次数；扇区安全性检测指标为找9,Xi。}，分别表示扇区短期冲突告警频率和扇区最低安 全高度告警频率； 扇区经济性检测指标为找11，Xi2,Xi3,Xi4,XiJ，分别表示扇区饱和度、扇区排队长 度、扇区航空器延误架次率、扇区航空器延误时间、扇区航空器平均延误时间；[001引管制员工作负荷检测指标为找WXJ，分别表示陆空通话信道占用率、陆空通话 次数。 进一步的，在确定扇区运行性能主成分之前，先对输入的扇区运行性能指标进行 无量纲化处理。 所述无量纲化处理具体包括： W扇区性能综合指数为因变量，扇区运行性能指标共计17项，记自变量为： X=找j，j= 1，2, . . .，17} 其中，扇区通行性指标为找1，乂2，乂3，乂4}，扇区复杂性指标为找5，乂6，而，乂8}，扇区安 全性检测指标为找9,Xi。}，扇区经济性指标为找11，Xi2,Xi3,Xi4,Xis}，管制员工作负荷指标为 找 16,Xi,}; W-定时间片段长度，采集扇区运行性能指标数据，组成指标样本集； 该样本集中，时间片段的数量为n，即样本的数量为n，其中n〉17,扇区运行性能指 标数量为17个，构建nX17的指标矩阵X，即： 时间片段i的扇区运行性能指标有17个，可记为： Xi={xj,j= 1, 2, . . . , 17} 时间片段i的无量化指标数据集为： yi= {yi'j}令第i个时间片段的第j项指标的实际值为Xi, ,，Yi, ,为第i个时间片段（样本） 无量纲化处理后的第j项指标值，马为第j项指标的均值S,为第j项指标的，则对于正向指标：对于逆向指标， 先取其倒数或取负获得正向化过渡指标X,' = (Xi,,'，X2,，. . .，X。,）巧P:及其均值与'、标准差S/， 再进行无量纲化处理， 进一步的，所述步骤2具体为： 无量纲化处理后，17个指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空中交通管制扇区运行性能综合检测方法，其特征在于，包括步骤：步骤1：输入扇区运行性能指标；包括：扇区通行性指标、扇区复杂性指标、扇区安全性指标、扇区经济性指标和管制员工作负荷指标；步骤2：使用主成分分析确定扇区运行性能主成分；步骤3：根据扇区运行性能主成分计算扇区性能综合指数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建平，杨晓嘉，刘丹，罗启铭，张继明，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51