一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法及系统，涉及航空管制技术领域，首先，基于管制员语音处理进行管制效率评价，基于通话语音处理进行工作强度评价；基于管制效率评价以及工作强度评价进行通话负荷修正；基于单位小时思考时间计算思考负荷，基于修正后的通话负荷进行思考负荷修正；计算操作负荷；计算管制负荷。本发明专利技术首先评估每分钟指令效率和工作强度，再对每分钟通话负荷进行逐一修正，最终累加得到修正后的单位小时的通话负荷，解决了高效率、高强度时段通话负荷修正的问题，针对通话负荷和思考负荷进行修正，提高了通话负荷和思考负荷评估准确度，同时提高了管制负荷评估的准确度。高了管制负荷评估的准确度。高了管制负荷评估的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及航空管制
，更具体的说是涉及一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法及系统。

技术介绍

[0002]在度量管制作业时长量化工作负荷的方法中，目前最常用的是DORATASK法和MBB法。两者对管制工作进行了不同的分类。DORATASK将管制员的工作分为看得见、看不见和恢复三种，分布统计或者计算各部分的时间，并将三部分进行累加。MBB将管制负荷分为无线通话时间、行动时间和登记处理信息时间。
[0003]目前在实际应用中，常常将两者相结合。例如《机场时刻容量评估技术规范》等民航行业规范或标准将管制负荷分为通话负荷W
R
、操作负荷W
O
和思考负荷W
T
三种，分别计算并累加三类负荷，由此空域第i小时管制负荷W
i
为：
[0004]W
i
＝W
iR
+W
iO
+W
iT
；
[0005]其中思考负荷W
iT
是指管制判断飞行冲突、间隔，思考管制指令所需的时间。W
iT
是属于看不见的工作时间或不能直接观察到的时间，因此目前大部分研究集中于如何推算或者间接计算该负荷值。目前一类方法是抽象空域结构、飞行流量分布特征和冲突次数，建立思考负荷量化的数学模型。但由于各个空域结构、流量分布特征差别较大，同时管制员个人能力和技能水平对冲突预判时机和准确性差异较大，因此难以建立计算思考负荷W
iT
的通用模型，更重要的是，数学模型计算的思考负荷无法分析误差，因此无法评价计算结果是否准确，往往出现思考负荷计算结果和方法无法使管制员认同的情况。由此，在实际应用中更多的采用向管制员发放问卷的方式，获得管制员自我评价的不同场景下的管制指挥中指挥每架次航空器的思考时间，将思考负荷W
iT
看做指挥n架飞机所需的累计思考时间。实际上管制员思考负荷应于指令频率和指挥难度相关，因此思考负荷的量化方法不能仅是独立的计算过程，应与其他两种负荷相关联，但现有技术并未对此进行研究。
[0006]由于通话负荷W
iR
和操作负荷W
iO
属于看得到的工作时间，目前常见的方法是将通话负荷W
iR
等同于管制陆空通话时长，包括管制员语音时间和飞行员语音时间。把操作负荷W
O
等同于管制工作中填写进程单、操作鼠标和键盘的时长，直接通过话音记录和视频记录设备分时段统计测量W
iR
(下称“话音记录统计法”)和W
iO
。将管制员指挥一架航空器的所有常规通话细分为n个类型，并通过调查、统计等方法，确定常规管制工作时每类通话平均时间，将通话负荷W
iR
看做n类通话平均时长之和(下称“通话分类加和法”)。
[0007]目前多个空域管制负荷统计数据和量化结果表明，常用的话音记录统计法和通话分类加和法均存在一些不足：
[0008]1)通话分类加和法是比较理想化的管制话音时间的推算方法，当流量较大，或者由于流量分布不均衡导致冲突增加时，部分航空器可能会经过多次指令调整，导致接收指令次数和指令类型与常规无冲突情况差异较大，由此该方法推算结果产生较大误差；2)指令分类加和法是基于管制员指令推算工作时长的，忽略了飞行员通话种类和时长，在管制
员仍处于守听频率和接收信息状态，该时段仍属于管制工作时间。因此指令分类加和法无法推算飞行员的通话时间，存在计算结果偏小，误差较大的缺点；3)话音记录统计法仅记录管制员和飞行员的通话时间，忽略了管制效率和强度对通话时间的影响。由于高强度高效率下管制负荷和飞行流量呈正相关，因此管制员提升管制效率应对流量增加等高强度工作时，单靠话音记录统计方法无法根据管制效率和强度变化对管制负荷进行修正，容易造成高强度和高效率下通话负荷不变甚至降低的异常情况，由此对管制负荷评估造成较大误差。
[0009]基于以上分析可知，目前思考负荷的评估方法仅依赖于管制员主观评价，缺乏与其他负荷的关联性。通话负荷的评估方法和技术中存在以标准程序推算误差较大；仅考虑管制员作业流程推算结果偏小；忽略效率和强度影响无法准确评估高效率高强度时段负荷等问题。鉴于此，从管制效率和强度的角度分析管制工作强度，推测管制效率和强度对通话负荷和思考负荷的影响，修改通话负荷、思考负荷计算方法，为负荷计算增加关联性，能减少管制负荷评估误差，更真实反应不同时段不同流量分布和冲突场景下的管制工作量，对准确评估管制负荷和空域容量有至关重要的作用。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术提供了一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法及系统。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法，包括以下步骤：
[0013]获取管制语音数据，将管制语音进行单位小时语音分段，把分段后的单位小时语音进行识别及分类，从识别及分类后的单位小时语音中获取管制员语音以及通话语音；根据管制员语音和单位小时流量进行管制效率评价，同时基于通话语音进行工作强度评价；利用管制效率评价结果以及工作强度评价结果进行通话负荷修正，得到修正后的通话负荷；
[0014]获取管制员在不同情况下的管制每架次飞机的平均思考时间并进行统计，获取空域航管监视数据，并统计单位小时流量；结合思考时间和单位小时流量计算单位小时思考时间得到思考负荷，并与高效率基准值和高强度指标对比，若为高效率或高强度时段，则利用修正后的通话负荷修正思考负荷，得到修正后的思考负荷；
[0015]计算操作负荷；
[0016]将所述操作负荷、修正后的通话负荷、修正后的思考负荷累加得到管制负荷。
[0017]可选的，所述操作负荷计算具体步骤包括：获取管制视频，将管制视频以单位小时进行分段，对分段后的单位小时视频进行操作时间统计，根据单位小时操作时间计算操作负荷。
[0018]可选的，所述管制效率评价具体步骤包括：
[0019]步骤1
‑
1：起始状态，输入所有采集到的陆空通话，设共N个小时，R＝{r1，r2，r3，...r
N
}，获取每小时通话负荷W
R
，初始单位小时统计通话时间等于单位小时通话负荷，即W
iR
＝t
i
；
[0020]步骤1
‑
2：统计准繁忙时段R
B
，遍历R，若任意元素r
i
满足满足则令
r
i
∈R
B
；
[0021]步骤1
‑
3：统计准繁忙时段R
B
中每小时管制员语音时长TC、管制员话音字数L，计算准高效率基准值θ
R
；
[0022]步骤1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取管制语音数据，将管制语音进行单位小时语音分段，把分段后的单位小时语音进行识别及分类，从识别及分类后的单位小时语音中获取管制员语音以及通话语音；根据管制员语音和单位小时流量进行管制效率评价，同时基于通话语音进行工作强度评价；利用管制效率评价结果以及工作强度评价结果进行通话负荷修正，得到修正后的通话负荷；获取管制员在不同情况下的管制每架次飞机的平均思考时间并进行统计，获取空域航管监视数据，并统计单位小时流量；结合思考时间和单位小时流量计算单位小时思考时间得到思考负荷，并与高效率基准值和高强度指标对比，若为高效率或高强度时段，则利用修正后的通话负荷修正思考负荷，得到修正后的思考负荷；计算操作负荷；将所述操作负荷、修正后的通话负荷、修正后的思考负荷累加得到管制负荷。2.根据权利要求1所述的一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法，其特征在于，操作负荷计算具体步骤包括：获取管制视频，将管制视频以单位小时进行分段，对分段后的单位小时视频进行操作时间统计，根据单位小时操作时间计算操作负荷。3.根据权利要求1所述的一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法，其特征在于，所述管制效率评价具体步骤包括：步骤1
‑
1：起始状态，输入所有采集到的陆空通话，设共N个小时，R＝{r1,r2,r3,...r
N
}，获取每小时通话负荷W
R
，初始单位小时统计通话时间等于单位小时通话负荷，即步骤1
‑
2：统计准繁忙时段R
B
，遍历R，若任意元素r
i
满足满足则令r
i
∈R
B
；步骤1
‑
3：统计准繁忙时段R
B
中每小时管制员语音时长TC、管制员话音字数L，计算准高效率基准值θ
R
；步骤1
‑
4：设准繁忙时段中各小时流量为F
B
、每小时管制员推测通话时长TS、计算管制员推测指令字数LS，计算高效率基准值θ
S
；步骤1
‑
5：比较准高效率基准值θ
R
和推测高效率基准值θ
S
，取二者中较小的为高效率基准值θ。4.根据权利要求1所述的一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法，其特征在于，基于效率和强度的通话负荷修正具体步骤包括：步骤2
‑
1：将R中各元素r
i
分解为每分钟，统计每分钟总通话时间t
i
、管制通话时间t
ci
和管制员话音字数l
i
，计算每分钟通话负荷等同于通话时间；步骤2
‑
2：遍历R中各元素r
i
、r
i
中各个元素计算单位分钟管制效率和工作强度步骤2
‑
3：依据单位分钟管制效率和工作强度与基准值比较，判断高效率和高强度等四种分钟分类，并根据所属分类，采用不同方法修正分钟通话负荷；步骤2
‑
4：遍历R中各元素r
i
，再遍历r
i
中各个元素根据以上步骤依次修正单位分钟通话负荷最后以修正后的每分钟通话负荷累加为修正后的通话负荷。5.根据权利要求1所述的一种考虑指令效率和强度的管制负荷评估方法，其特征在于，
基于效率和强度的思考负荷修正具体步骤包括：步骤3
‑
1：根据第i小时流量值f
i
、管制员第i小时管制每架航空器的平均思考时间为计算思考负荷步骤3
‑
2：遍历R中各元素r
i
，计算单位小时指令效率θ
i
和工作强度λ
i
；步骤3

【专利技术属性】
技术研发人员：康瑞，杨凯，郑潇雨，周天琦，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：