飞机操作差错探测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了飞机操作差错探测方法和系统。一种飞机操作差错探测系统可包括信息采集组件，用于采集飞机参数；操作编码组件，用于根据由所述信息采集组件采集的飞机参数来估计所执行的操作并根据预定操作编码方案对每个操作进行编码以形成操作序列；操作分析组件，用于根据基准序列来评估所述操作序列是否包括错误操作并基于错误操作确定是否产生告警。本发明专利技术还提供了相应的飞机操作差错探测方法。

Aircraft operating error detection method and system

The invention provides a method and a system for detecting aircraft operational errors. An aircraft operation error detection system may include information collection module, used for the collection of aircraft operation parameters; encoding components, according to the information collected by the acquisition of aircraft components to estimate the parameters of the operation being performed according to each operation encoding a predetermined operation encoding scheme to form a sequence of operations; operation analysis for components, according to the reference sequence to assess whether the sequence of operations including operating errors and wrong operation to determine whether the alarm generated based on. The invention also provides a corresponding aircraft operation error detection method.

【技术实现步骤摘要】
飞机操作差错探测方法和系统
本专利技术涉及航空器领域，尤其涉及飞机操作差错探测方法和系统。
技术介绍
飞机驾驶员在从起飞到降落整个飞行剖面中承担重要的驾驭飞机和管理飞行的任务，对于安全性要求非常高的设备或功能来说，操纵过程中一旦出现人为操作差错，其后果将会非常严重，甚至会出现航空灾难事故。近年来，随着民机自动化水平的提高，机械设备及自动化系统因素导致的民机事故逐渐减少，同时，民机驾驶员的不当操作原因占事故比例逐年增高。统计资料显示，人为操作差错导致的事故在飞行事故中占据非常大的比例。一般认为，在民航事故中，人为差错导致的事故占事故总数的比例不低于70％。尽管现在飞机的操作设置自动化水平较高，由于机械设备及自动化系统因素导致的民机事故逐渐降低，但飞行操作仍需要飞行员的人为介入，长时间的注意力集中、轮班工作引起的飞行员感知能力下降以及人为失误的存在就意味着事故、事件的发生。众多周知，人在本质上会出错，期望人不出错来保证飞行安全的想法是不现实的。我们只能寄希望于改进飞机系统本身的防错和容错功能来大幅度控制和降低人为差错。目前，针对飞机飞行员人为差错的研究立足于以理论研究为主，在避免人为差错行为上采用的措施主要包括机载设备的防差错设计、系统的冗余设计以及涉及安全的飞行包线保护等针对可能使飞行员出错的设备和系统施加保护措施，而不能直接从飞行员的操作行为上识别潜在的风险。人为因素是一项复杂的系统工程，而人的行为是不可控的。按照NASA的研究，人是不可控的飞机监控者，如何在其操作失误前识别其操作行为特性成为业界研究的重点，也是本专利技术所要解决的技术问题。因此，为了提高飞机的安全运行水平，必须探测、控制和/或减少飞机驾驶员的不当操作行为。
技术实现思路
本专利技术针对飞机人为操作因素进行研究，并设计针对飞机飞行员人为操作差错行为进行识别、探测和管理的机载系统或设备/方法。本专利技术设计了一种航空飞行员在值勤期间的机上基本操作行为探测系统和方法。本专利技术的主要功能包括：飞行员操作行为编码、飞行员操作行为探测、人为差错的自动识别与管理、人为差错告警与提示。本专利技术能较好地解决人为失误问题：对飞机驾驶员基本操作行为的量化描述，即建立飞机驾驶员基本操作行为编码规则，在编码规则的基础之上建立标准操作程序的数字化编码库，形成基准操作序列；对驾驶员操作行为进行实时监测，形成实时操作码，两者对比，可以及时发现驾驶员的错误操作，并设计一种探测系统，通过系统及时提醒飞行员，避免其在错误操作后仍然不知，最终导致飞行员失去对情景意识的准确判断。在根据本专利技术的一个实施例中，提供了一种飞机操作差错探测系统，包括：信息采集组件，用于采集飞机参数；操作编码组件，用于根据由所述信息采集组件采集的飞机参数来估计所执行的操作并根据预定操作编码方案对每个操作进行编码以形成操作序列；操作分析组件，用于根据基准序列来评估所述操作序列是否包括错误操作并基于错误操作确定是否产生告警。在一方面，所述操作分析组件将所述操作序列与所述基准序列作比较以确定所述操作序列是否包括与所述基准序列不符的错误操作。在一方面，所述操作分析组件根据飞机所处的飞行状态来选择恰当的基准序列以评估所述操作序列。在一方面，每个操作与预定义的事故概率相关联，所述操作分析组件统计与所述操作序列中的错误操作相关联的事故概率以生成累积事故概率，并且在所述累积事故概率超过危险阈值时确定要产生告警。在一方面，所述操作分析组件计算与所述操作序列中的错误操作相关联的事故概率的加权值来生成累积事故概率。在一方面，所述操作分析组件基于PDA模型来评估所述操作序列可能造成事故的事故概率，所述PDA模型包括关于感知P、决策D、和动作A的认知。在一方面，所述操作分析组件建立所述基准序列与所述操作序列的关联矩阵，并使用所述PDA模型来评估所述操作序列是否包括错误操作以及所述错误操作可能造成事故的事故概率。在一方面，所述PDA模型模拟导致所述错误操作的行为生成路径，所述行为生成路径包括使飞行员执行操作的多个影响因素PIF，所述PDA模型评估所述行为生成路径上的多个影响因素PIF造成事故的量化评估值，并对所述量化评估值进行加权总和以生成累积事故概率，并且在所述累积事故概率超过危险阈值时确定要产生告警。在一方面，所述多个影响因素PIF包括以下至少一者：飞行员身体因素、飞行员心智状态、飞行员记忆信息、飞行员个性因素、机组相关因素、环境因素、组织相关因素。在一方面，所述告警包括警告、注意、提示、状态等级中的至少一者。在一方面，所述飞机操作差错探测系统还包括：告警组件，其在所述操作分析组件确定要产生告警时产生音频告警、信息显示告警、灯光显示告警中的至少一者。在一方面，所述飞机操作差错探测系统还包括机载维护系统以记录告警信息。在一方面，所述飞机参数包括以下至少一者：操纵杆的偏移量、行程；飞行参数；操作部件的当前状态；操作部件变化时间；以及飞机部件的当前数据。在一方面，所述操作序列和基准序列中的每一个操作被编码成包括以下一者或多者：表示操作主体和动作的缩略码；表示动作次序的顺序码；表示操作属性的特征码；表示操作对象位置的位置码；表示操作时间的时间码；以及用于验证操作编码是否正确的校验码。在一方面，所述操作属性包括操作重叠性、连接性、可读取性中的至少一者。在一方面，所述操作时间包括操作的开始时间、持续时间、和/或与先前/后续操作的时间间隔。在根据本专利技术的另一实施例中，提供了一种飞机操作差错探测方法，包括：采集飞机参数；根据所采集的飞机参数来估计所执行的操作并根据预定操作编码方案对每个操作进行编码以形成操作序列；根据基准序列来评估所述操作序列是否包括错误操作；以及基于错误操作确定是否产生告警。在一方面，所述飞机操作差错探测方法还包括：将所述操作序列与所述基准序列作比较以确定所述操作序列是否包括与所述基准序列不符的错误操作。在一方面，所述飞机操作差错探测方法还包括：根据飞机所处的飞行状态来选择恰当的基准序列以评估所述操作序列。在一方面，每个操作与预定义的事故概率相关联，所述方法还包括：统计与所述操作序列中的错误操作相关联的事故概率以生成累积事故概率，并且在所述累积事故概率超过危险阈值时产生告警。在一方面，所述飞机操作差错探测方法还包括：计算与所述操作序列中的错误操作相关联的事故概率的加权值来生成累积事故概率。在一方面，所述飞机操作差错探测方法还包括：基于PDA模型来评估所述操作序列可能造成事故的事故概率，所述PDA模型包括关于感知P、决策D、和动作A的认知。在一方面，所述飞机操作差错探测方法还包括：建立所述基准序列与所述操作序列的关联矩阵；以及使用所述PDA模型来评估所述操作序列是否包括错误操作以及所述错误操作可能造成事故的事故概率。在一方面，所述PDA模型模拟导致所述错误操作的行为生成路径，所述行为生成路径包括使飞行员执行操作的多个影响因素PIF，所述PDA模型评估所述行为生成路径上的多个影响因素PIF造成事故的量化评估值，并对所述量化评估值进行加权总和以生成累积事故概率，并且在所述累积事故概率超过危险阈值时产生告警。在一方面，所述多个影响因素PIF包括以下至少一者：飞行员身体因素、飞行员心智状态、飞行员记忆信息、飞行员个性因素、机组相关因素、环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机操作差错探测系统，包括：信息采集组件，用于采集飞机参数；操作编码组件，用于根据由所述信息采集组件采集的飞机参数来估计所执行的操作并根据预定操作编码方案对每个操作进行编码以形成操作序列；以及操作分析组件，用于根据基准序列来评估所述操作序列是否包括错误操作并基于错误操作确定是否产生告警。

【技术特征摘要】
1.一种飞机操作差错探测系统，包括：信息采集组件，用于采集飞机参数；操作编码组件，用于根据由所述信息采集组件采集的飞机参数来估计所执行的操作并根据预定操作编码方案对每个操作进行编码以形成操作序列；以及操作分析组件，用于根据基准序列来评估所述操作序列是否包括错误操作并基于错误操作确定是否产生告警。2.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作分析组件将所述操作序列与所述基准序列作比较以确定所述操作序列是否包括与所述基准序列不符的错误操作。3.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作分析组件根据飞机所处的飞行状态来选择恰当的基准序列以评估所述操作序列。4.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，每个操作与预定义的事故概率相关联，所述操作分析组件统计与所述操作序列中的错误操作相关联的事故概率以生成累积事故概率，并且在所述累积事故概率超过危险阈值时确定要产生告警。5.如权利要求4所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作分析组件计算与所述操作序列中的错误操作相关联的事故概率的加权值来生成累积事故概率。6.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作分析组件基于PDA模型来评估所述操作序列可能造成事故的事故概率，所述PDA模型包括关于感知P、决策D、和动作A的认知。7.如权利要求6所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作分析组件建立所述基准序列与所述操作序列的关联矩阵，并使用所述PDA模型来评估所述操作序列是否包括错误操作以及所述错误操作可能造成事故的事故概率。8.如权利要求7所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述PDA模型模拟导致所述错误操作的行为生成路径，所述行为生成路径包括使飞行员执行操作的多个影响因素PIF，所述PDA模型评估所述行为生成路径上的多个影响因素PIF造成事故的量化评估值，并对所述量化评估值进行加权总和以生成累积事故概率，并且在所述累积事故概率超过危险阈值时确定要产生告警。9.如权利要求8所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述多个影响因素PIF包括以下至少一者：飞行员身体因素、飞行员心智状态、飞行员记忆信息、飞行员个性因素、机组相关因素、环境因素、组织相关因素。10.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述告警包括警告、注意、提示、状态等级中的至少一者。11.如权利要求10所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，还包括：告警组件，其在所述操作分析组件确定要产生告警时产生音频告警、信息显示告警、灯光显示告警中的至少一者。12.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，还包括机载维护系统以记录告警信息。13.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述飞机参数包括以下至少一者：操纵杆的偏移量、行程；飞行参数；操作部件的当前状态；操作部件变化时间；以及飞机部件的当前数据。14.如权利要求1所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作序列和基准序列中的每一个操作被编码成包括以下一者或多者：表示操作主体和动作的缩略码；表示动作次序的顺序码；表示操作属性的特征码；表示操作对象位置的位置码；表示操作时间的时间码；以及用于验证操作编码是否正确的校验码。15.如权利要求14所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作属性包括操作重叠性、连接性、可读取性中的至少一者。16.如权利要求14所述的飞机操作差错探测系统，其特征在于，所述操作时间包括操作的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，曹全新，江卓远，方习高，黄世杰，舒秀丽，李伟杰，孙志强，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31