本發(fā)明涉及航空器領(lǐng)域，尤其涉及飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

飛機(jī)駕駛員在從起飛到降落整個(gè)飛行剖面中承擔(dān)重要的駕馭飛機(jī)和管理飛行的任務(wù)，對(duì)于安全性要求非常高的設(shè)備或功能來說，操縱過程中一旦出現(xiàn)人為操作差錯(cuò)，其后果將會(huì)非常嚴(yán)重，甚至?xí)霈F(xiàn)航空災(zāi)難事故。

近年來，隨著民機(jī)自動(dòng)化水平的提高，機(jī)械設(shè)備及自動(dòng)化系統(tǒng)因素導(dǎo)致的民機(jī)事故逐漸減少，同時(shí)，民機(jī)駕駛員的不當(dāng)操作原因占事故比例逐年增高。統(tǒng)計(jì)資料顯示，人為操作差錯(cuò)導(dǎo)致的事故在飛行事故中占據(jù)非常大的比例。一般認(rèn)為，在民航事故中，人為差錯(cuò)導(dǎo)致的事故占事故總數(shù)的比例不低于70％。盡管現(xiàn)在飛機(jī)的操作設(shè)置自動(dòng)化水平較高，由于機(jī)械設(shè)備及自動(dòng)化系統(tǒng)因素導(dǎo)致的民機(jī)事故逐漸降低，但飛行操作仍需要飛行員的人為介入，長(zhǎng)時(shí)間的注意力集中、輪班工作引起的飛行員感知能力下降以及人為失誤的存在就意味著事故、事件的發(fā)生。眾多周知，人在本質(zhì)上會(huì)出錯(cuò)，期望人不出錯(cuò)來保證飛行安全的想法是不現(xiàn)實(shí)的。我們只能寄希望于改進(jìn)飛機(jī)系統(tǒng)本身的防錯(cuò)和容錯(cuò)功能來大幅度控制和降低人為差錯(cuò)。

目前，針對(duì)飛機(jī)飛行員人為差錯(cuò)的研究立足于以理論研究為主，在避免人為差錯(cuò)行為上采用的措施主要包括機(jī)載設(shè)備的防差錯(cuò)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)以及涉及安全的飛行包線保護(hù)等針對(duì)可能使飛行員出錯(cuò)的設(shè)備和系統(tǒng)施加保護(hù)措施，而不能直接從飛行員的操作行為上識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)。人為因素是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而人的行為是不可控的。按照NASA的研究，人是不可控的飛機(jī)監(jiān)控者，如何在其操作失誤前識(shí)別其操作行為特性成為業(yè)界研究的重點(diǎn)，也是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

因此，為了提高飛機(jī)的安全運(yùn)行水平，必須探測(cè)、控制和/或減少飛機(jī)駕 駛員的不當(dāng)操作行為。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)飛機(jī)人為操作因素進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)針對(duì)飛機(jī)飛行員人為操作差錯(cuò)行為進(jìn)行識(shí)別、探測(cè)和管理的機(jī)載系統(tǒng)或設(shè)備/方法。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種航空飛行員在值勤期間的機(jī)上基本操作行為探測(cè)系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的主要功能包括：飛行員操作行為編碼、飛行員操作行為探測(cè)、人為差錯(cuò)的自動(dòng)識(shí)別與管理、人為差錯(cuò)告警與提示。本發(fā)明能較好地解決人為失誤問題：對(duì)飛機(jī)駕駛員基本操作行為的量化描述，即建立飛機(jī)駕駛員基本操作行為編碼規(guī)則，在編碼規(guī)則的基礎(chǔ)之上建立標(biāo)準(zhǔn)操作程序的數(shù)字化編碼庫，形成基準(zhǔn)操作序列；對(duì)駕駛員操作行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，形成實(shí)時(shí)操作碼，兩者對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)駕駛員的錯(cuò)誤操作，并設(shè)計(jì)一種探測(cè)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)及時(shí)提醒飛行員，避免其在錯(cuò)誤操作后仍然不知，最終導(dǎo)致飛行員失去對(duì)情景意識(shí)的準(zhǔn)確判斷。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)，包括：信息采集組件，用于采集飛機(jī)參數(shù)；操作編碼組件，用于根據(jù)由所述信息采集組件采集的飛機(jī)參數(shù)來估計(jì)所執(zhí)行的操作并根據(jù)預(yù)定操作編碼方案對(duì)每個(gè)操作進(jìn)行編碼以形成操作序列；操作分析組件，用于根據(jù)基準(zhǔn)序列來評(píng)估所述操作序列是否包括錯(cuò)誤操作并基于錯(cuò)誤操作確定是否產(chǎn)生告警。

在一方面，所述操作分析組件將所述操作序列與所述基準(zhǔn)序列作比較以確定所述操作序列是否包括與所述基準(zhǔn)序列不符的錯(cuò)誤操作。

在一方面，所述操作分析組件根據(jù)飛機(jī)所處的飛行狀態(tài)來選擇恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)序列以評(píng)估所述操作序列。

在一方面，每個(gè)操作與預(yù)定義的事故概率相關(guān)聯(lián)，所述操作分析組件統(tǒng)計(jì)與所述操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率以生成累積事故概率，并且在所述累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)確定要產(chǎn)生告警。

在一方面，所述操作分析組件計(jì)算與所述操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率的加權(quán)值來生成累積事故概率。

在一方面，所述操作分析組件基于PDA模型來評(píng)估所述操作序列可能造成事故的事故概率，所述PDA模型包括關(guān)于感知P、決策D、和動(dòng)作A的認(rèn) 知。

在一方面，所述操作分析組件建立所述基準(zhǔn)序列與所述操作序列的關(guān)聯(lián)矩陣，并使用所述PDA模型來評(píng)估所述操作序列是否包括錯(cuò)誤操作以及所述錯(cuò)誤操作可能造成事故的事故概率。

在一方面，所述PDA模型模擬導(dǎo)致所述錯(cuò)誤操作的行為生成路徑，所述行為生成路徑包括使飛行員執(zhí)行操作的多個(gè)影響因素PIF，所述PDA模型評(píng)估所述行為生成路徑上的多個(gè)影響因素PIF造成事故的量化評(píng)估值，并對(duì)所述量化評(píng)估值進(jìn)行加權(quán)總和以生成累積事故概率，并且在所述累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)確定要產(chǎn)生告警。

在一方面，所述多個(gè)影響因素PIF包括以下至少一者：飛行員身體因素、飛行員心智狀態(tài)、飛行員記憶信息、飛行員個(gè)性因素、機(jī)組相關(guān)因素、環(huán)境因素、組織相關(guān)因素。

在一方面，所述告警包括警告、注意、提示、狀態(tài)等級(jí)中的至少一者。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)還包括：告警組件，其在所述操作分析組件確定要產(chǎn)生告警時(shí)產(chǎn)生音頻告警、信息顯示告警、燈光顯示告警中的至少一者。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)還包括機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)以記錄告警信息。

在一方面，所述飛機(jī)參數(shù)包括以下至少一者：操縱桿的偏移量、行程；飛行參數(shù)；操作部件的當(dāng)前狀態(tài)；操作部件變化時(shí)間；以及飛機(jī)部件的當(dāng)前數(shù)據(jù)。

在一方面，所述操作序列和基準(zhǔn)序列中的每一個(gè)操作被編碼成包括以下一者或多者：表示操作主體和動(dòng)作的縮略碼；表示動(dòng)作次序的順序碼；表示操作屬性的特征碼；表示操作對(duì)象位置的位置碼；表示操作時(shí)間的時(shí)間碼；以及用于驗(yàn)證操作編碼是否正確的校驗(yàn)碼。

在一方面，所述操作屬性包括操作重疊性、連接性、可讀取性中的至少一者。

在一方面，所述操作時(shí)間包括操作的開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、和/或與先前/后續(xù)操作的時(shí)間間隔。

在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法，包括： 采集飛機(jī)參數(shù)；根據(jù)所采集的飛機(jī)參數(shù)來估計(jì)所執(zhí)行的操作并根據(jù)預(yù)定操作編碼方案對(duì)每個(gè)操作進(jìn)行編碼以形成操作序列；根據(jù)基準(zhǔn)序列來評(píng)估所述操作序列是否包括錯(cuò)誤操作；以及基于錯(cuò)誤操作確定是否產(chǎn)生告警。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：將所述操作序列與所述基準(zhǔn)序列作比較以確定所述操作序列是否包括與所述基準(zhǔn)序列不符的錯(cuò)誤操作。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：根據(jù)飛機(jī)所處的飛行狀態(tài)來選擇恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)序列以評(píng)估所述操作序列。

在一方面，每個(gè)操作與預(yù)定義的事故概率相關(guān)聯(lián)，所述方法還包括：統(tǒng)計(jì)與所述操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率以生成累積事故概率，并且在所述累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)產(chǎn)生告警。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：計(jì)算與所述操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率的加權(quán)值來生成累積事故概率。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：基于PDA模型來評(píng)估所述操作序列可能造成事故的事故概率，所述PDA模型包括關(guān)于感知P、決策D、和動(dòng)作A的認(rèn)知。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：建立所述基準(zhǔn)序列與所述操作序列的關(guān)聯(lián)矩陣；以及使用所述PDA模型來評(píng)估所述操作序列是否包括錯(cuò)誤操作以及所述錯(cuò)誤操作可能造成事故的事故概率。

在一方面，所述PDA模型模擬導(dǎo)致所述錯(cuò)誤操作的行為生成路徑，所述行為生成路徑包括使飛行員執(zhí)行操作的多個(gè)影響因素PIF，所述PDA模型評(píng)估所述行為生成路徑上的多個(gè)影響因素PIF造成事故的量化評(píng)估值，并對(duì)所述量化評(píng)估值進(jìn)行加權(quán)總和以生成累積事故概率，并且在所述累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)產(chǎn)生告警。

在一方面，所述多個(gè)影響因素PIF包括以下至少一者：飛行員身體因素、飛行員心智狀態(tài)、飛行員記憶信息、飛行員個(gè)性因素、機(jī)組相關(guān)因素、環(huán)境因素、組織相關(guān)因素。

在一方面，所述告警包括警告、注意、提示、狀態(tài)等級(jí)中的至少一者。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：在確定要產(chǎn)生告警時(shí)產(chǎn)生音頻告警、信息顯示告警、燈光顯示告警中的至少一者。

在一方面，所述飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法還包括：通過機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)記錄告警信息。

在一方面，所述飛機(jī)參數(shù)包括以下至少一者：操縱桿的偏移量、行程；飛行參數(shù)；操作部件的當(dāng)前狀態(tài)；操作部件變化時(shí)間；以及飛機(jī)部件的當(dāng)前數(shù)據(jù)。

在一方面，所述操作序列和基準(zhǔn)序列中的每一個(gè)操作被編碼成包括以下一者或多者：表示操作主體和動(dòng)作的縮略碼；表示動(dòng)作次序的順序碼；表示操作屬性的特征碼；表示操作對(duì)象位置的位置碼；表示操作時(shí)間的時(shí)間碼；以及用于驗(yàn)證操作編碼是否正確的校驗(yàn)碼。

在一方面，所述操作屬性包括操作重疊性、連接性、可讀取性中的至少一者。

在一方面，所述操作時(shí)間包括操作的開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、和/或與先前/后續(xù)操作的時(shí)間間隔。

本發(fā)明可應(yīng)用于飛機(jī)飛行員在飛行操作過程中產(chǎn)生差錯(cuò)時(shí)及時(shí)告警并提示飛行員注意，從而避免或減少因人為差錯(cuò)造成的飛機(jī)事故和事件。本發(fā)明所提出的方法、體系和設(shè)計(jì)方案將為國(guó)際飛機(jī)人為因素研究提供良好的實(shí)踐基礎(chǔ)，也將廣泛應(yīng)用到飛機(jī)飛行員人為差錯(cuò)探測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)中。本發(fā)明同樣適用于需要人為操作的其他航空器。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的航空飛行員操作行為編碼方法。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)爬升階段操作流程圖。

圖3示出了飛機(jī)一級(jí)位置特征示意圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)的框圖。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的告警示意圖。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的PDA模型框架示意圖。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，為了能較好地解決人為操作失誤問題，可以對(duì)飛機(jī)駕駛員基本操作行為進(jìn)行量化描述，即建立飛機(jī)駕駛員基本操作行為編碼規(guī)則，在編碼規(guī)則的基礎(chǔ)之上建立基準(zhǔn)操作程序的數(shù)字化編碼庫，形成基準(zhǔn)操作序列。該操作行為編碼可例如由飛機(jī)制造商、航空公司或第三方等完成，并且所形成的基準(zhǔn)操作序列可被廣泛地應(yīng)用于相同機(jī)型的所有飛機(jī)，或者可以針對(duì)某些機(jī)型或任務(wù)定制特殊的基準(zhǔn)操作序列，本發(fā)明在這方面不受限制。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，在飛機(jī)飛行操作期間可以對(duì)駕駛員操作行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，形成實(shí)時(shí)操作序列，將實(shí)時(shí)操作序列與預(yù)先編制/加載的基準(zhǔn)操作序列進(jìn)行對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)駕駛員的錯(cuò)誤操作。在檢測(cè)到操作差錯(cuò)的情況下，本發(fā)明的飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法和系統(tǒng)可以及時(shí)提醒飛行員或采取恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施，避免飛行員在錯(cuò)誤操作后仍然不知，最終導(dǎo)致飛行員失去對(duì)情景意識(shí)的準(zhǔn)確判斷。

以下分別針對(duì)操作行為編碼和操作差錯(cuò)探測(cè)進(jìn)行詳細(xì)描述。

操作行為編碼

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度預(yù)防操作錯(cuò)誤的措施主要有：

1、系統(tǒng)設(shè)備的有效信息反饋：在設(shè)計(jì)上采用提醒標(biāo)志以使錯(cuò)誤操作不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去，即一旦發(fā)生人為操作差錯(cuò)時(shí)，系統(tǒng)本身會(huì)提供明確的反饋信息，提醒操作者糾正錯(cuò)誤。

2、聯(lián)鎖設(shè)計(jì)：當(dāng)機(jī)器狀態(tài)不允許采取某種操作時(shí)，用適當(dāng)?shù)碾娐坊驒C(jī)構(gòu)控制，避免由于人為操作失誤而導(dǎo)致故障。

3、“唯一性”設(shè)計(jì)：指系統(tǒng)操作只有一種狀態(tài)(即要求正確位置)才能被接受，其它狀態(tài)都是排斥的，這就能從根本上消除錯(cuò)誤操作。

4、“允許差錯(cuò)”設(shè)計(jì)：人為操作差錯(cuò)中的相當(dāng)一部分是遺忘和失誤造成的，“允許差錯(cuò)”設(shè)計(jì)是指允許上述差錯(cuò)存在，而不危及飛機(jī)的安全。例如， 采用順序控制的方法，完全由操作程序(即只有在前一程序完畢后才能進(jìn)行后一程序的操作)進(jìn)行控制就可以防止差錯(cuò)的出現(xiàn)。

5、提高機(jī)器的工作自動(dòng)化程度：機(jī)器的自動(dòng)化程度愈高，操作的數(shù)量和程序就愈少、愈簡(jiǎn)單，對(duì)操作者的技能要求也愈低，因此出錯(cuò)的可能性也就愈少。

根據(jù)本發(fā)明，可以通過一種實(shí)現(xiàn)方式來達(dá)成以上5個(gè)方面的預(yù)防操作錯(cuò)誤的措施，即對(duì)標(biāo)準(zhǔn)操作程序建立數(shù)字化編碼庫，形成基準(zhǔn)操作序列。在飛機(jī)操作過程中，可以將針對(duì)駕駛員操作所檢測(cè)和形成的實(shí)時(shí)操作碼與該基準(zhǔn)操作序列進(jìn)行對(duì)比，以發(fā)現(xiàn)駕駛員是否進(jìn)行了錯(cuò)誤操作。

做這項(xiàng)工作的前提是對(duì)飛機(jī)駕駛員基本操作行為的量化描述，即建立飛機(jī)駕駛員基本操作行為編碼規(guī)則。為此，本方面對(duì)飛機(jī)駕駛員基本操作行為特征進(jìn)行研究，并試圖將駕駛員的動(dòng)作進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)其規(guī)范化表達(dá)和量化描述，為計(jì)算機(jī)自動(dòng)探測(cè)和識(shí)別人為差錯(cuò)提供一種新的解決思路，充實(shí)完善現(xiàn)有告警和提醒功能，降低駕駛員發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤操作的難度，為差錯(cuò)預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避提供參考，從根本上提高飛行安全水平。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的航空飛行員操作行為編碼方法。該操作行為編碼方法通過將復(fù)雜的操作過程逐步加以分解剖析以保證駕駛員操作行為正確，并且可包括以下幾個(gè)步驟：

步驟102：對(duì)駕駛員程序和操作進(jìn)行全面記錄。

例如，可觀察飛行員使飛機(jī)狀態(tài)發(fā)生改變所進(jìn)行的一系列操作的集合。可采用操作流程圖來記錄程序，采用人機(jī)操作圖來記錄操作，從而記錄直接觀察到的駕駛員從第一個(gè)操作到最后一個(gè)操作的每一事件，從第一個(gè)動(dòng)作到最后一個(gè)動(dòng)作的每一步驟，從而更清晰地描繪整個(gè)操作流程。此外，還可以對(duì)所記錄的每一件事情的目的、發(fā)生的地點(diǎn)、完成的順序、當(dāng)事人、采用的方法等等逐項(xiàng)進(jìn)行考察。

步驟110：通過5W1H分析法(Five Ws and one H，也稱六何分析法)和ECRS分析原則對(duì)所記錄的駕駛員程序和操作進(jìn)行分析，然后按照ECRS分析原則來建立最簡(jiǎn)潔的操作流程。

步驟110具體可包括子步驟112(任務(wù)分析)、子步驟114(規(guī)則分析)、 子步驟116(統(tǒng)計(jì)動(dòng)作的使用頻度)、以及子步驟118(得出動(dòng)素)。以下分別進(jìn)行說明。

子步驟112：任務(wù)分析

任務(wù)分析是以整個(gè)操作流程為對(duì)象進(jìn)行宏觀分析，分析目的是查找所記錄的操作流程的缺漏以及多余重復(fù)之處，從而獲得最完善的流程。作為示例，以下參照?qǐng)D2來對(duì)任務(wù)分析進(jìn)行說明。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)爬升階段操作流程圖。爬升階段是指由起飛端終止高度爬升至巡航高度的階段。為了更清楚的介紹程序和操作分析過程，我們以爬升階段為例記錄駕駛員操作過程并與標(biāo)準(zhǔn)操作手冊(cè)比較，借助分析原則進(jìn)行分析。作為示例而非限制，針對(duì)爬升階段操作流程的任務(wù)分析如下表1所示。

表1爬升階段操作步驟

如上任務(wù)分析可以獲得針對(duì)每種任務(wù)的完整流程，同時(shí)能找出所記錄的操作流程的缺漏以及多余重復(fù)之處。以上針對(duì)爬升階段操作流程的任務(wù)分析僅僅是一個(gè)示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下可以針對(duì)其他飛行任務(wù)(例如但不限于，改變速度、調(diào)節(jié)巡航高度、著陸等)進(jìn)行操作流程分析，而不脫離本發(fā)明的范圍。

回到圖1，在執(zhí)行步驟112的任務(wù)分析之后，可以繼續(xù)執(zhí)行規(guī)則分析114。

子步驟114：規(guī)則分析

按照5W1H法對(duì)所記錄的事實(shí)采用提問技術(shù)逐項(xiàng)提問，以獲得5W1H的內(nèi)容。此處僅以爬升過程中的一小部分為例，假如存在積冰情況且靜壓空氣溫度低于零下40度，接下來的操作是打開發(fā)動(dòng)機(jī)防冰，可采用的提問如下：

問：完成了什么？

答：打開了上頂板防冰面板上的發(fā)動(dòng)機(jī)1、2電門。

問：為什么？

答：如果推薦的防冰程序沒有使用，可能會(huì)致使發(fā)動(dòng)機(jī)失速、超溫，或發(fā)動(dòng)機(jī)損傷。

問：何處做？

答：駕駛艙。

問：為何在此處？

答：駕駛艙是駕駛員工作的場(chǎng)所。

問：什么時(shí)候打開？

答：有或預(yù)計(jì)有積冰條件的情況。

問：為何在此時(shí)打開？

答：延遲打開發(fā)動(dòng)機(jī)防冰可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞或者熄火。

問：由誰來打開？

答：駕駛員。

問：為何需要駕駛員來操作？

答：駕駛艙不可能有其他人。

問：如何做？

答：駕駛員伸出一只手，用食指分別按壓上頂板防冰面板上的發(fā)動(dòng)機(jī)1、2電門使其打開，收回手。

問：他為何要這樣打開？

答：駕駛艙內(nèi)再無其他適合按壓電門的東西。

打開發(fā)動(dòng)機(jī)防冰后下一個(gè)動(dòng)作是調(diào)節(jié)TILT旋鈕，可采用的提問如下：

問：完成了什么？

答：調(diào)節(jié)了TILT旋鈕。

問：為什么？

答：隨著飛機(jī)飛行垂直高度的改變，危險(xiǎn)氣象情況位置與飛機(jī)所成角度發(fā)生變化，為了更全面的掌握氣象情況，則需要調(diào)整氣象雷達(dá)角度。

問：何處做？

答：駕駛艙。

問：為何在此處？

答：駕駛艙是駕駛員工作的場(chǎng)所。

問：什么時(shí)候調(diào)整？

答：飛機(jī)飛行垂直高度改變時(shí)。

問：為何在此時(shí)調(diào)整？

答：此時(shí)不改變調(diào)整TILT旋鈕可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)危險(xiǎn)氣象信息的接收不完全。

問：由誰來打開？

答：駕駛員。

問：為何需要駕駛員來操作？

答：駕駛艙不可能有其他人。

問：如何做？

答：駕駛員伸出一只手，用拇指和食指持住TILT旋鈕，根據(jù)導(dǎo)航顯示選擇范圍，收回手。

問：他為何要這樣打開？

答：駕駛艙內(nèi)再無其他適合旋轉(zhuǎn)的東西。

到達(dá)10000英尺后第一個(gè)操作是關(guān)閉著陸燈，可采用的提問如下：

問：完成了什么？

答：關(guān)閉了上頂板外部照明面板上的左、右著陸燈選擇開關(guān)。

問：為什么？

答：飛機(jī)飛行到一定高度后不再需要外部照明，節(jié)約能源。

問：何處做？

答：駕駛艙。

問：為何在此處？

答：駕駛艙是駕駛員工作的場(chǎng)所。

問：什么時(shí)候關(guān)閉？

答：飛行高度超過10000ft之后。

問：為何在此時(shí)關(guān)閉？

答：10000ft以下最好不要進(jìn)行需要花費(fèi)時(shí)間的操作輔助設(shè)施工作。

問：由誰來關(guān)閉？

答：駕駛員。

問：為何需要駕駛員來操作？

答：駕駛艙不可能有其他人。

問：如何做？

答：駕駛員伸出一只手，用食指按壓上頂板外部照明面板上的左、右著陸燈選擇開關(guān)使其關(guān)閉，收回手。

問：他為何要這樣關(guān)閉？

答：駕駛艙內(nèi)再無其他適合按壓開關(guān)的東西。

爬升階段操作流程中的其他操作的提問如上。

通過以上規(guī)則分析，可以清楚每個(gè)任務(wù)/操作的5W1H。

子步驟116：統(tǒng)計(jì)動(dòng)作的使用頻度

通過對(duì)所記錄的操作進(jìn)行分析可以了解到駕駛員的操作動(dòng)作，并對(duì)動(dòng)作使用頻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(例如，可利用人機(jī)交互方式)。此外，還可以對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行篩選，剔除極端數(shù)據(jù)。

子步驟118：得出動(dòng)素。

基于以上執(zhí)行的程序和操作記錄、任務(wù)分析、規(guī)則分析、動(dòng)作使用頻度統(tǒng)計(jì)，可以確定基本動(dòng)作(即，動(dòng)素)特征集。駕駛員在飛行過程中的操作雖然千變?nèi)f化，但是其完成任務(wù)的一系列動(dòng)作，可以由一些基本動(dòng)作構(gòu)成，這些基本動(dòng)作可被用作動(dòng)素。

步驟120：驗(yàn)證動(dòng)素可靠性。

對(duì)于基于執(zhí)行飛行操作得出的動(dòng)素，可以多方面驗(yàn)證總線動(dòng)素可靠性。例如，每個(gè)動(dòng)素適用的范圍、應(yīng)用于不同機(jī)型的可靠性等。作為示例，本發(fā)明以飛機(jī)駕駛員的基本操作行為作為參考進(jìn)行分析，在經(jīng)過六大原則和ECRS分析操作流程和操作步驟之后，確定了19個(gè)基本動(dòng)作，這19個(gè)基本動(dòng)作又稱為19個(gè)動(dòng)素。以下采用的基本動(dòng)素的名稱和定義僅作為示例而非限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于本發(fā)明的原理針對(duì)其他航空器的基本操作行為來定義相應(yīng)的動(dòng)素，而不脫離本公開的范圍。

動(dòng)素名稱、定義

(1)伸出(Reach-Rh)

定義：空手或腳移動(dòng)，伸向目標(biāo)。

起點(diǎn)：當(dāng)手或腳開始朝向目的物的瞬間開始。

終點(diǎn)：當(dāng)手或腳抵達(dá)目的物的瞬間結(jié)束。

分析：

①手或腳朝向目的物時(shí)、或在某一動(dòng)素完成后手或腳須伸回時(shí)，發(fā)生“伸出”動(dòng)素。

②“伸出”途中常有“預(yù)定位”伴生。

③“伸出”常在“放開”之后發(fā)生，或者在“握取”、“按壓”或“踩”之前發(fā)生。

(2)握取(Grasp-Gp)

定義：利用手指或手掌充分控制物體。

起點(diǎn)：當(dāng)手指或手掌環(huán)繞一物體，欲控制該物體的瞬間開始。

終點(diǎn)：當(dāng)物體已充分被控制的瞬間結(jié)束。

分析：

①物體已被充分控制后之連續(xù)握取稱為“持住”。

②此動(dòng)素的定義的重點(diǎn)在于以手指或手掌圍繞物體，戴手套握取也應(yīng)歸于“握取”，因?yàn)槭痔椎哪康脑谟诒Ｗo(hù)手。

③“握取”常發(fā)生在“伸出”和“持住”之間。

(3)旋轉(zhuǎn)(Whirl-Wl)

定義：物體圍繞一中心軸運(yùn)轉(zhuǎn)。

起點(diǎn)：對(duì)物體施加沿半徑指向圓心的力使其沿圓周開始運(yùn)動(dòng)的瞬間開始。

終點(diǎn)：物體恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)的瞬間結(jié)束。

分析：

①此動(dòng)素常發(fā)生在“握取”與“放開”之間，其后常跟“檢查”。

②操作愈熟練，此動(dòng)素時(shí)間愈短。

(4)按壓(Press-Ps)

定義：利用手指或手掌對(duì)物體施以力的作用來改變物體所處狀態(tài)。

起點(diǎn)：當(dāng)手指或手掌接觸物體，欲對(duì)該物體施加力的瞬間開始。

終點(diǎn)：對(duì)物體施加力的過程結(jié)束的瞬間。

分析：

①“按壓”通常包括下列三種情形：

A.由靜止開始，此時(shí)所受合力最大。

B.物體速度達(dá)到最大，所受合力為零。

C.手指或手掌對(duì)物體施力結(jié)束，物體恢復(fù)靜止。

②“按壓”常發(fā)生在“伸出”之后。

(5)拔出(Pull Out-PO)

定義：對(duì)物體施加力以使物體向力來源的方向移動(dòng)。

起點(diǎn)：開始對(duì)物體施加力的作用的瞬間。

終點(diǎn)：力的作用結(jié)束的瞬間。

分析：

①此動(dòng)素后可跟“按壓”。

②“拔出”所需時(shí)間常與物體的連接情況及松緊程度有關(guān)。

(6)踩(Tread-Td)

定義：利用腳充分控制物體。

起點(diǎn)：當(dāng)腳觸碰物體，欲控制該物體的瞬間開始。

終點(diǎn)：當(dāng)物體已充分被控制的瞬間結(jié)束。

分析：

①此動(dòng)素不能取消。

②與“握取”類似，踩常發(fā)生在“伸出”和“持住”之間。

(7)放開(Release-Re)

定義：將所控制物體放開。

起點(diǎn)：手或腳開始離開物體的瞬間開始。

終點(diǎn)：手或腳完全離開物體的瞬間結(jié)束。

分析：

①為“握取”“持住”的相反動(dòng)素，是所有動(dòng)素中費(fèi)時(shí)最少的。

②“放開”在駕駛員操作過程中主要表現(xiàn)形式為觸取放開。

③廣義解釋，身體的某部位控制物體狀態(tài)的解除，亦可以視為“放開”。

(8)檢查(Inspect-It)

定義：檢驗(yàn)事物是否合乎標(biāo)準(zhǔn)。

起點(diǎn)：開始檢查試驗(yàn)事物的瞬間。

終點(diǎn)：結(jié)果是否可接受被決定的瞬間。

分析：

①此動(dòng)素為眼注視一物，而腦正在判斷是否合格。

②此動(dòng)素的重點(diǎn)是心理的反應(yīng)。

③檢驗(yàn)時(shí)，按照操作情況常用視覺、聽覺、觸覺等官能。

(9)報(bào)出(Report-Rt)

定義：通過語言表達(dá)方式作出對(duì)當(dāng)前情況的簡(jiǎn)要說明。

起點(diǎn)：開始說明情況的瞬間。

終點(diǎn)：情況說明結(jié)束的瞬間。

分析：

①此動(dòng)素常在“檢查”之后。

②此動(dòng)素的重點(diǎn)是腦和嘴的一致性。

③“報(bào)出”所需時(shí)間由人的精神狀態(tài)、光線條件等確定。

(10)尋找(Search-Sh)

定義：眼睛或手摸索項(xiàng)目的位置。

起點(diǎn)：眼睛開始致力于尋找的瞬間。

終點(diǎn)：項(xiàng)目已被發(fā)現(xiàn)的瞬間。

分析：

①著重于心理活動(dòng)的動(dòng)素。

②操作愈復(fù)雜，記憶愈不穩(wěn)定，尋找費(fèi)時(shí)愈多。

(11)選擇(Select-St)

定義：從同類項(xiàng)目中，選取其中一個(gè)。

起點(diǎn)：尋找的重點(diǎn)即為選擇的起點(diǎn)。

終點(diǎn)：項(xiàng)目被選出。

分析：

①一般在“伸出”和“握取”之間發(fā)生。

②常與“握取”復(fù)合發(fā)生

③項(xiàng)目愈小，選擇愈費(fèi)時(shí)。

(12)計(jì)劃(Plan-Pn)

定義：操作進(jìn)行中，為決定下一步驟所做的考慮。

起點(diǎn)：開始考慮的瞬間。

終點(diǎn)：決定行動(dòng)的瞬間。

分析：

①在操作中，此動(dòng)素完全為心理的思考時(shí)間，甚難正確地觀測(cè)出來。

②常與其他動(dòng)素復(fù)合發(fā)生。

③操作愈熟練，此動(dòng)素的時(shí)間愈短。

(13)持住(Hold-Hd)

定義：手指或手掌連續(xù)握取物體并保持靜止?fàn)顟B(tài)。

起點(diǎn)：用手開始將物件定置于某一方位上之瞬間。

終點(diǎn)：當(dāng)物體不必再定置于某一方位上，而開始次一動(dòng)素之瞬間。

分析：

①連續(xù)的“握取”中途突然停止。

②維護(hù)身體與對(duì)角的不平衡亦應(yīng)視為“持住”。

(14)定位(Position-Ps)

定義：將物體擺置于特定方位為目的而進(jìn)行的動(dòng)作。

起點(diǎn)：開始扭轉(zhuǎn)或滑動(dòng)物體至一定方位的瞬間。

終點(diǎn)：物體已被安置于正確方位的瞬間。

分析：

①對(duì)準(zhǔn)有下列之各處情形：

A.按照一定對(duì)的方向?qū)?zhǔn)。

B.數(shù)種方向均可。

C.任何方向均可。

②此動(dòng)素后常跟“放開”。

(15)預(yù)定位(Pre-Position-PP)

定義：將物體在對(duì)準(zhǔn)之前，先擺置于預(yù)備對(duì)準(zhǔn)位置。

起點(diǎn)與終點(diǎn)：與“定位”起終點(diǎn)相同。

分析：

①很少單獨(dú)發(fā)生，幾乎都與其他動(dòng)素復(fù)合發(fā)生。

②其起終點(diǎn)甚難正確區(qū)分。

(16)休息(Rest-Rt)

定義：駕駛員停止工作。

起點(diǎn)：停止工作之瞬間。

終點(diǎn)：恢復(fù)工作之瞬間。

分析：

①通常在操作周期與操作周期之間發(fā)生。

②休息時(shí)間之長(zhǎng)短視飛行情況而定。

(17)遲延(Unavoidable Delay-UD)

定義：在操作過程中，因無法控制的因素而發(fā)生不可避免之遲延，使工作中斷。

起點(diǎn)：開始等候的瞬間。

終點(diǎn)：等候結(jié)束，繼續(xù)恢復(fù)工作的瞬間。

分析：

①因?yàn)槌绦蛐枰?，而等待設(shè)備或他人的工作，或等待檢驗(yàn)等。

②駕駛員未熟練或個(gè)人習(xí)慣而引起遲延。

(18)故延(Avoidable Delay-AD)

定義：在操作程序中，因駕駛員的事故(故意或疏忽)而使工作中斷。

起點(diǎn)：開始停頓的瞬間。

終點(diǎn)：開始工作的瞬間。

分析：

①此種“故延”發(fā)生時(shí)，不必顧及更改整個(gè)操作程序。

②“故延”通常由于駕駛員工作方法錯(cuò)誤，不注意或怠慢所致。

(19)發(fā)現(xiàn)(Find-Fd)

定義：事物已找到的瞬間動(dòng)作。

起點(diǎn)：眼睛開始尋找到事物的瞬間。

終點(diǎn)：眼睛已經(jīng)找到事物的瞬間。

以上動(dòng)素匯總得到下表2。

表2動(dòng)素表

步驟122：確定編碼規(guī)則。

在進(jìn)行駕駛員基本操作行為編碼之前，要制定一些基本原則，例如：唯一性、開放性、簡(jiǎn)潔性、規(guī)范性、一致性、適應(yīng)性、廣義性、穩(wěn)定性、可識(shí)別性以及可操作性，編碼時(shí)嚴(yán)格遵守以上原則。

步驟124：編制代碼。

編碼規(guī)則建立以后，對(duì)于駕駛員每個(gè)操作動(dòng)作都可以分別進(jìn)行編碼，確定其唯一的標(biāo)識(shí)，從而可以通過代碼簡(jiǎn)潔清晰地表明行員操作的基準(zhǔn)動(dòng)作。完整的代碼結(jié)構(gòu)包括操作主體、動(dòng)作、操作對(duì)象、地點(diǎn)以及防差錯(cuò)設(shè)計(jì)，通過縮略碼、順序碼、特征碼、位置碼、時(shí)間碼和校驗(yàn)碼表示，這幾個(gè)碼的位置可以互換。

代碼作為編碼對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)，除了能夠準(zhǔn)確定義主體、動(dòng)作、操作對(duì)象、時(shí)間，提供編碼對(duì)象的有關(guān)信息，反映編碼對(duì)象的類別、屬性、特征等內(nèi)容外，還可包含有減少人為差錯(cuò)的措施代碼以及避免代碼傳輸遺漏的冗余碼。

(1)縮略碼

由于駕駛員實(shí)際操作過程中涉及到的操作主體——人的身體部位較少，且駕駛員基本操作動(dòng)素較少(例如，本發(fā)明作為示例提供的19個(gè)動(dòng)素)，因此可以采用助記碼形式，便于掌握。助記碼是縮略碼中最常用的一種，它通過將編碼對(duì)象的名稱、規(guī)格等經(jīng)選擇提取幾個(gè)關(guān)鍵的字母，縮編后作為代碼或代碼中的一部分，借助聯(lián)想的方式幫助記憶，便于理解。借助縮略碼來表示操作主體和基本動(dòng)作，身體部位和基本動(dòng)作縮略碼及其二進(jìn)制表示如下表3所示。

表3身體部位和基本動(dòng)作縮略碼及其二進(jìn)制表示

(2)順序碼

在飛機(jī)的某一飛行階段中，可能涉及到多次操作同一對(duì)象，或在一次操作某對(duì)象過程中多次重復(fù)同一基本動(dòng)作，因此需要用順序碼來對(duì)動(dòng)作的次序進(jìn)行精確定位，從而表現(xiàn)出過程差異。順序碼是一種最簡(jiǎn)單、最常用的代碼，它是將順序的自然數(shù)字或字母賦予編碼對(duì)象的。編碼簡(jiǎn)單，使用方便，易于管理，易于添加，對(duì)編碼對(duì)象的順序無任何規(guī)定。

(3)特征碼

為了保持動(dòng)作的連貫性，避免駕駛員操作過程中的動(dòng)作遺漏，減少或避免人為差錯(cuò)，我們將基本動(dòng)作的屬性分為以下三類，并用特征碼加以表示，使用時(shí)根據(jù)需要選擇合適代碼并按預(yù)先確定的面的排列順序組合而成。

特征碼(特征組合碼)常用于分面分類體系，它是將編碼對(duì)象分類時(shí)按其同一邏輯特征或?qū)傩苑殖扇舾擅?，每個(gè)面內(nèi)類目按其規(guī)律分別進(jìn)行編碼，使用時(shí)根據(jù)需要選其各面中的代碼并按預(yù)先確定的面的排列順序組合而成。代碼結(jié)構(gòu)具有較好的柔性，可以是單項(xiàng)，也可以是多項(xiàng)組合。由于特征碼是按分面分類，則更換擴(kuò)充方便，一條特征碼既可以反映全記錄的信息特征，又可以分開使用反映信息局部特性，使用非常靈活，特別適應(yīng)于動(dòng)態(tài)組合快速查詢、求和等操作，在信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中特征碼的使用價(jià)值特別大。但是特征碼的代碼容量利用率低。

駕駛員基本操作行為屬性分類及其具體含義如下表4所示。如果駕駛員操作動(dòng)作不符合特征碼要求，可以考慮用警報(bào)引起其注意。

表4行為屬性分類及其二進(jìn)制表示

(4)位置碼

由于操作對(duì)象是指某個(gè)特定飛行階段中使用的對(duì)象，對(duì)操作對(duì)象位置編碼需要考慮兩方面的內(nèi)容：飛行階段和使用對(duì)象。飛機(jī)飛行階段較為細(xì)化、駕駛艙設(shè)備較多，如果只是將所有階段及設(shè)備從1開始進(jìn)行簡(jiǎn)單編碼，反而會(huì)增加代碼的雜亂程序，因此可以借助層次碼采用從整體到部分逐層拆分的方式編寫代碼。

層次碼一種用于線性分類體系的常用代碼，它是按分類對(duì)象的從屬、層次關(guān)系為排列順序的一種代碼。編碼時(shí)將代碼分成若干層次，與編碼對(duì)象的分類層次相對(duì)應(yīng)。能夠明確表明分類對(duì)象的類別，代碼本身有嚴(yán)格的隸屬關(guān)系，各層次代碼都具有一定的含義，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容量大，便于計(jì)算機(jī)求和匯總。設(shè)計(jì)這種代碼時(shí)需先分類，后編碼并制定分類說明。

此外，對(duì)于駕駛艙設(shè)備，為了能夠從編碼上體現(xiàn)出設(shè)備的外形特征，制約動(dòng)作類型，可以對(duì)其外形屬性用一種特征值加以定義，故駕駛艙設(shè)備位置碼實(shí)際上是由層次碼和表述位置特征的值(位置特征根據(jù)飛機(jī)構(gòu)型確認(rèn)，如圖3示出了飛機(jī)一級(jí)位置特征示意圖，其他2、3級(jí)可根據(jù)不同位置進(jìn)行細(xì)化)共同表示的，這種表示方式是一種復(fù)合碼。復(fù)合碼是由兩個(gè)或兩個(gè)以上完整獨(dú)立的代碼組成的，具有較大的柔性，易于擴(kuò)充，標(biāo)識(shí)部分使用靈活。

因此，通過層次碼和特征碼組成的復(fù)合碼可以得到及駕駛員飛行操作過程中使用到的操作對(duì)象位置的清晰表達(dá)。飛行階段層次碼以及操作設(shè)備特征值如 表5和表6所示。

表5飛行階段層次碼及其二進(jìn)制表示

表6外形屬性特征值及其二進(jìn)制表示

(5)時(shí)間碼

一般認(rèn)為，在民航的事故中，人為差錯(cuò)導(dǎo)致的事故占事故總數(shù)的比例不低于70％。一旦操縱過程中出現(xiàn)動(dòng)作缺失，其后果將會(huì)非常嚴(yán)重，甚至?xí)霈F(xiàn)重大航空災(zāi)難事故。為了避免駕駛員操作動(dòng)作的遺漏，我們通過特征碼規(guī)定了駕駛員必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)連接某項(xiàng)動(dòng)作來從根本上避免動(dòng)作缺失，而對(duì)于這其中涉及到的時(shí)間包括動(dòng)作本身持續(xù)的時(shí)間，以及該動(dòng)作完成瞬間到下一動(dòng)作開始的時(shí)間。通過借助時(shí)間碼來對(duì)時(shí)間加以表示，也就是在編碼中加入時(shí)間屬性，時(shí)間碼格式為：xxHxxMxxS，其中的xx代表數(shù)字。

(6)校驗(yàn)碼

校驗(yàn)碼一般是由編碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位來表征。這種代碼是有意識(shí)地在原代碼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過事先規(guī)定的數(shù)學(xué)方法，計(jì)算出校驗(yàn)碼附加在原代碼中，使用時(shí)與原代碼一起輸入，此時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)用同樣的數(shù)學(xué)運(yùn)算方法，按輸入的代碼數(shù)字計(jì)算出校驗(yàn)位，并將它與輸入校驗(yàn)位進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)輸入的操作代碼是否有錯(cuò)。

以爬升階段涉及到的基本動(dòng)作為例，對(duì)每個(gè)動(dòng)作進(jìn)行編碼，得到如表7所示的基準(zhǔn)操作序列。

表7爬升階段代碼

注：

1.以上操作代碼的位數(shù)和具體數(shù)值僅為示例，在實(shí)踐中可根據(jù)需要來設(shè)計(jì)。

2.校驗(yàn)碼將每個(gè)動(dòng)作碼通過計(jì)算機(jī)CRC算法進(jìn)行計(jì)算，形成5位校驗(yàn)碼，以上通過XXXXX表示，具體值在編碼生成中通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成。

3.位置碼中的后8位是根據(jù)設(shè)備在飛機(jī)構(gòu)型下的唯一標(biāo)識(shí)，可通過層次分解法逐層分解，本專利以A320飛機(jī)為藍(lán)本進(jìn)行的所有設(shè)備的編碼。

4.時(shí)間碼分為動(dòng)作前和動(dòng)作持續(xù)時(shí)間這2個(gè)時(shí)間。

飛行操作差錯(cuò)探測(cè)

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了飛行員操作差錯(cuò)探測(cè)的解決方案和實(shí)現(xiàn)步驟，如以下詳細(xì)描述的。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)的框圖。該差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)可包括：信息采集組件410，用于采集飛機(jī)參數(shù)；操作編碼組件420，用于根據(jù)由信息采集組件410采集的飛機(jī)參數(shù)來估計(jì)所執(zhí)行的操作并根據(jù)預(yù)定操作編碼方案對(duì)每個(gè)操作進(jìn)行編碼以形成操作序列；操作分析組件430，用于基于基準(zhǔn)序列來評(píng)估操作序列是否包括錯(cuò)誤操作并基于錯(cuò)誤操作確定是否產(chǎn)生告警。該差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)還可任選地包括告警組件440，用于在操作分析組件430確定要產(chǎn)生告警時(shí)生成告警。以下具體描述各個(gè)組件的操作。

信息采集組件410可通過飛機(jī)內(nèi)的總線和數(shù)據(jù)接口采集操縱相關(guān)設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)，包括但不限于：操縱桿的偏移量、行程；飛行參數(shù)(包括姿態(tài)、速度、加速度、高度等基本飛行數(shù)據(jù))；操作部件的當(dāng)前狀態(tài)(包括指示燈、按 鈕、旋鈕位置)；操作部件變化時(shí)間(包括GPS時(shí)間、操作數(shù)據(jù)變化時(shí)間)；飛機(jī)主要系統(tǒng)和設(shè)備當(dāng)前數(shù)據(jù)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油、起落架等)。例如，信息采集組件410可包括：AFDX采集卡，用于采集通過ARINC664總線傳輸?shù)娘w機(jī)位置、姿態(tài)、航電參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、燃油參數(shù)、告警參數(shù)等飛機(jī)參數(shù)；ARINC429采集卡，用于采集通過ARINC429總線傳輸?shù)南到y(tǒng)參數(shù)，諸如起落架、液壓、燃油等動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)；離散量采集卡，用于采集飛機(jī)剎車、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)等控制信息；操作通道模擬量采集卡，用于采集操縱設(shè)備(包括側(cè)桿、腳蹬、油門臺(tái)、控制板等)的操作產(chǎn)生的模擬量信號(hào)并進(jìn)行數(shù)字化。

操作編碼組件420可根據(jù)飛機(jī)狀態(tài)的變化(例如，由信息采集組件410采集的飛機(jī)參數(shù))來估計(jì)飛行員所采取的動(dòng)作，根據(jù)預(yù)定操作編碼方案形成操作序列。具體而言，根據(jù)所估計(jì)的飛行員動(dòng)作，操作編碼組件420可按照如上文所描述的操作行為編碼方案對(duì)飛行員執(zhí)行的一系列動(dòng)作依次進(jìn)行編碼，實(shí)時(shí)地形成操作序列。該操作序列可具有與如表7所示的基準(zhǔn)序列相似的結(jié)構(gòu)。

操作分析組件430可按照不同方式根據(jù)基準(zhǔn)序列來評(píng)估操作序列是否包括錯(cuò)誤操作并基于錯(cuò)誤操作確定是否產(chǎn)生告警。在一個(gè)實(shí)施例中，操作分析組件430可將操作序列與基準(zhǔn)序列作比較以確定操作序列是否包括與基準(zhǔn)序列不符的錯(cuò)誤操作。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，操作分析組件430可根據(jù)飛機(jī)所處的飛行狀態(tài)來選擇恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)序列以與操作序列進(jìn)行比較。例如，基準(zhǔn)序列可以是包括索引表的數(shù)據(jù)庫，從而操作分析組件430可以快速地從該數(shù)據(jù)庫中定位恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)序列以與操作序列作比較。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，操作分析組件430在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤操作時(shí)可以確定與該錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率。操作分析組件430可以統(tǒng)計(jì)與操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率以生成累積事故概率，并且在累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)確定要產(chǎn)生告警。在累積事故概率低于危險(xiǎn)閾值時(shí)可確定不產(chǎn)生告警，以避免不必要的虛警。

告警組件440可在操作分析組件430確定要產(chǎn)生告警時(shí)生成告警。例如，當(dāng)操作分析組件430確定要產(chǎn)生告警時(shí)可以向告警組件440提供告警指令，告警組件440相應(yīng)地生成告警。告警組件440可以是專用于該飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)系統(tǒng)的告警組件，也可以是與飛行系統(tǒng)共用的組件，例如機(jī)組警告系統(tǒng)、飛機(jī)控制顯示屏等。操作分析組件430可根據(jù)危險(xiǎn)程度(例如，事故概率)選擇不 同的告警級(jí)別和/或事故告警模式，以使得告警組件440通過不同方式提出告警。告警級(jí)別可包括例如警告、注意、提示、狀態(tài)等級(jí)中的至少一者。事故告警模式可包括例如通過CAS系統(tǒng)(機(jī)組警告系統(tǒng))向機(jī)組人員告警和/或通過OMS系統(tǒng)(機(jī)載維護(hù)系統(tǒng))記錄告警信息。例如，可通過語音和CAS消息顯示的方法，根據(jù)告警級(jí)別向飛行員提出告警。告警可通過語音、告警燈、頁面提示等方式進(jìn)行，具體告警級(jí)別需要不同機(jī)型在具體設(shè)計(jì)中定義。具體告警級(jí)別定義和告警提升定義將按照飛機(jī)總體告警理念來設(shè)計(jì)。作為人為差錯(cuò)的告警，例如可定義為Advise(提示)級(jí)以上。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的告警示意圖。正常情況下，飛機(jī)系統(tǒng)將飛行參數(shù)提供給顯示控制器，從而在顯示器上進(jìn)行顯示。例如，顯示控制器將DF數(shù)據(jù)文件通過ARINC661總線發(fā)送給顯示單元，顯示器可以通過ARINC661協(xié)議解析DF文件，并按照協(xié)議約定進(jìn)行畫面顯示(例如，PDF畫面顯示、ND畫面顯示、EICAS畫面顯示等)。相應(yīng)地，在操作分析組件430確定要產(chǎn)生畫面顯示告警的情況下，操作分析組件430可將告警信息發(fā)送給飛機(jī)系統(tǒng)或顯示控制器，從而相應(yīng)地進(jìn)行告警顯示。如以上所描述的，飛機(jī)系統(tǒng)還可以通過其他方式來產(chǎn)生告警，例如音頻告警、燈光告警等。

以下作為示例而非限定，說明了操作分析組件430確定錯(cuò)誤操作導(dǎo)致事故的概率的一些實(shí)施例。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)操作可以與預(yù)定義的事故概率相關(guān)聯(lián)。在操作分析組件430發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤操作時(shí)可以確定與該錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率，并且在操作序列中發(fā)生多個(gè)錯(cuò)誤操作時(shí)可以確定這些錯(cuò)誤操作的累積事故概率。例如，操作分析組件430可通過計(jì)算與操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率的加權(quán)值來生成累積事故概率。當(dāng)累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)，操作分析組件430使告警組件440產(chǎn)生告警。

在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，可以基于人工智能系統(tǒng)來實(shí)時(shí)地評(píng)估錯(cuò)誤操作可能造成的事故概率。作為示例而非限定，該人工智能系統(tǒng)可以采取PDA(感知、決策、動(dòng)作)模型來評(píng)估錯(cuò)誤操作可能造成事故的概率。PDA模型是基于認(rèn)知可靠性的駕駛艙人為差錯(cuò)分析模型，該模型根據(jù)人的信息處理理論并結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)及工程心理學(xué)理論，將飛行機(jī)組人員的認(rèn)知過程分為信息 感知(P，Perception)、診斷并做出決策(D，Decision)和執(zhí)行動(dòng)作(A，Action)三個(gè)認(rèn)知階段。PDA模型可以模擬人類在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)在感知、決策和動(dòng)作認(rèn)知階段中經(jīng)歷的行為生成路徑。根據(jù)本發(fā)明，操作分析組件430可建立基準(zhǔn)序列與操作序列的關(guān)聯(lián)矩陣，并使用PDA模型來評(píng)估操作序列是否包括錯(cuò)誤操作以及錯(cuò)誤操作可能造成事故的事故概率。具體地，PDA模型可以模擬造成該錯(cuò)誤操作的行為生成路徑，計(jì)算該行為生成路徑上的多個(gè)影響因素PIF造成事故的量化評(píng)估值，對(duì)各量化評(píng)估值進(jìn)行加權(quán)總和以生成累積事故概率并與危險(xiǎn)閾值作比較以確定是否生成告警，如下文將進(jìn)一步參照?qǐng)D6來描述的。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PDA模型框架。如以上所描述的，可使用PDA模型來評(píng)估錯(cuò)誤操作可能造成事故的概率。該P(yáng)DA模型框架具備兩個(gè)特征：第一，飛行員的信息加工表現(xiàn)為一系列階段，每一階段的功能在于把信息轉(zhuǎn)變成某種其它操作；第二，該模型底部的反饋回路表明信息加工的程序中沒有固定的起始點(diǎn)，加工可以從左邊的駕駛艙應(yīng)激輸入(例如，基準(zhǔn)序列與檢測(cè)到的操作序列的關(guān)聯(lián)矩陣)開始，或者從飛行員想要啟動(dòng)的程序中間的某個(gè)地方開始。應(yīng)激與人為差錯(cuò)通常以某種閉環(huán)的方式密切聯(lián)系在一起：當(dāng)差錯(cuò)發(fā)生(且被我們意識(shí)到)時(shí)，他們會(huì)誘發(fā)應(yīng)激；當(dāng)存在高水平的應(yīng)激時(shí)，差錯(cuò)更容易發(fā)生。飛行機(jī)組人員的操作過程是許多子任務(wù)的集合，每一個(gè)子任務(wù)又是由許多操作動(dòng)作組成。因此一項(xiàng)任務(wù)的完成是經(jīng)過反復(fù)的P-D-A認(rèn)知循環(huán)輸出操作動(dòng)作，然后組合完成操作任務(wù)的過程。

在PDA模型中每一個(gè)認(rèn)知階段都包含多個(gè)行為類型，飛行機(jī)組人員在特定的環(huán)境背景下通過使用正確的認(rèn)知策略完成一個(gè)目標(biāo)行為類型。PDA模型定義了人的各種不同行為類型，例如可以表現(xiàn)飛行員的行為特征，包括錯(cuò)誤操作、疲勞、心理障礙等等。各行為類型存在多種行為失效模式，例如在飛行過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤執(zhí)行反應(yīng)(即錯(cuò)誤操作)。該模型可引入描述飛行機(jī)組人員行為和所處環(huán)境背景等影響因素(PIF，Performance Influence Factors)。作為示例而非限定，PIF因子可包括飛行員身體因素(例如，感覺、知覺)、飛行員心智狀態(tài)(例如，注意力)、飛行員記憶信息(工作記憶、長(zhǎng)時(shí)記憶)、飛行員個(gè)性因素、機(jī)組相關(guān)因素、環(huán)境因素(例如，駕駛艙環(huán)境、外界環(huán)境)、組織相關(guān)因素等。這些PIF因子共同影響飛行員的決策選擇和執(zhí)行反應(yīng)(即， 操作)。因此，飛行員在完成任務(wù)時(shí)可能在這些自身或外界PIF影響因素干擾下做出錯(cuò)誤的動(dòng)作，即發(fā)生人為差錯(cuò)。每個(gè)PIF影響因素可具有相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義PIF量化評(píng)估值。例如，PIF量化評(píng)估值可以是基于先驗(yàn)飛行事故事件出現(xiàn)的頻率進(jìn)行預(yù)估的，比如飛行員出現(xiàn)疲勞或者在飛行操作紅出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，在已發(fā)生的飛行事件中該操作是潛在因素，那么該P(yáng)IF影響因子的PIF量化評(píng)估值就高。另一方面，在確定PIF量化評(píng)估值時(shí)可將統(tǒng)計(jì)和專家預(yù)測(cè)相結(jié)合，并且可以根據(jù)后續(xù)飛行事件事故的收集以及專家對(duì)相關(guān)因子的理解而更改PIF量化評(píng)估值。

飛行機(jī)組人員差錯(cuò)定量評(píng)價(jià)的過程是：

(1)根據(jù)飛行任務(wù)確定基準(zhǔn)序列。例如，(如操作分析組件)可對(duì)飛行任務(wù)進(jìn)行分析，分解航空事件，確定航空事件中應(yīng)當(dāng)使用的操作動(dòng)作(即，基準(zhǔn)序列)。

(2)建立基準(zhǔn)序列與操作序列的關(guān)聯(lián)矩陣。PDA模型可根據(jù)該關(guān)聯(lián)矩陣來評(píng)估操作序列是否包括錯(cuò)誤操作。

(3)模擬導(dǎo)致錯(cuò)誤操作的行為生成路徑。例如，PDA模型可選擇飛行機(jī)組人員執(zhí)行錯(cuò)誤操作時(shí)使用的認(rèn)知策略并確定行為生成路徑。

(4)對(duì)該行為生成路徑上存在的飛行機(jī)組人員操作環(huán)境和自身狀況的PIF(飛行員評(píng)價(jià)因子)進(jìn)行量化打分評(píng)價(jià)。每個(gè)PIF量化評(píng)估值可以基于相應(yīng)的權(quán)重來增大或減小人為差錯(cuò)發(fā)生的概率。

(5)輸出關(guān)于累積事故概率的定量化的評(píng)價(jià)結(jié)果。

PDA模型既可以用于回溯性仿真，也可以進(jìn)行預(yù)測(cè)性仿真。在進(jìn)行回溯性仿真時(shí)，可以通過分析飛行機(jī)組人員在P-D-A過程中發(fā)生的行為失效及使用的認(rèn)知策略來確定行為生成路徑和相應(yīng)的PIF，對(duì)各個(gè)PIF進(jìn)行量化評(píng)估，即可統(tǒng)計(jì)出飛行員發(fā)生人為差錯(cuò)造成飛行事故的概率(例如，對(duì)所有PIF量化評(píng)估值進(jìn)行加權(quán)總和)；在進(jìn)行預(yù)測(cè)性仿真時(shí)，研究人員通過組合P-D-A過程中不同的行為類型、失效模式及機(jī)組人員可能使用的認(rèn)知策略來模擬飛行中人為差錯(cuò)發(fā)生的行為生成路徑，并且通過對(duì)該行為生成路徑涉及到的PIF進(jìn)行量化評(píng)估，從而預(yù)測(cè)人為差錯(cuò)造成飛行事故的概率(例如，對(duì)所有PIF量化評(píng)估值進(jìn)行加權(quán)總和)。當(dāng)差錯(cuò)概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)，告警組件440可以產(chǎn)生告警。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)操作差錯(cuò)探測(cè)方法的流程圖。

在步驟710，可采集飛機(jī)參數(shù)，根據(jù)所采集的飛機(jī)參數(shù)來估計(jì)所執(zhí)行的操作并根據(jù)預(yù)定操作編碼方案對(duì)每個(gè)操作進(jìn)行編碼以形成操作序列。

在步驟720，可根據(jù)基準(zhǔn)序列來評(píng)估操作序列是否包括錯(cuò)誤操作。例如，可將所述操作序列與來自標(biāo)準(zhǔn)庫的基準(zhǔn)序列作比較以確定操作序列是否包括與基準(zhǔn)序列不符的錯(cuò)誤操作。在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)飛機(jī)所處的飛行狀態(tài)來選擇恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)序列以與操作序列進(jìn)行比較。

在步驟730，可對(duì)錯(cuò)誤操作進(jìn)行分析。例如，每個(gè)操作可與預(yù)定義的事故概率相關(guān)聯(lián)，步驟730可包括統(tǒng)計(jì)與操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率以生成累積事故概率。在進(jìn)一步實(shí)施例中，步驟730可包括通過計(jì)算與操作序列中的錯(cuò)誤操作相關(guān)聯(lián)的事故概率的加權(quán)值來生成累積事故概率。

在另一實(shí)施例中，步驟720和730可使用PDA(感知、決策、和動(dòng)作)模型來執(zhí)行，即使用PDA模型來評(píng)估操作序列是否包含錯(cuò)誤操作以及可能造成事故的事故概率。具體而言，該P(yáng)DA模型可以評(píng)估導(dǎo)致錯(cuò)誤操作的行為生成路徑上的多個(gè)影響因素PIF造成事故的量化評(píng)估值，并對(duì)各量化評(píng)估值進(jìn)行加權(quán)總和以生成累積事故概率。

在步驟740，可基于錯(cuò)誤操作確定是否產(chǎn)生告警。例如，可在錯(cuò)誤操作的累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)生成控制信號(hào)以產(chǎn)生告警。告警可以是音頻告警、信息顯示告警、燈光顯示告警中的至少一者。在一方面，還可通過機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)記錄告警信息。

在可任選的步驟750，可確定告警級(jí)別(例如，基于累積事故概率產(chǎn)生不同級(jí)別的告警，例如警告、注意、提示、狀態(tài)等級(jí))。

如上，通過計(jì)算操作序列的累積事故概率并且在累積事故概率超過危險(xiǎn)閾值時(shí)生成告警信號(hào)，可以減少虛警。例如，在發(fā)生基準(zhǔn)序列以外的不影響飛機(jī)正常飛行的額外操作，或者基準(zhǔn)序列中的某些操作按照不同方式、順序執(zhí)行但最終不影響飛機(jī)正常飛行的情況下，這些操作的累積事故概率低于危險(xiǎn)閾值，從而不會(huì)產(chǎn)生虛警。

通過數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)和采集系統(tǒng)將駕駛員的操作行為進(jìn)行分析、歸類、編碼 后，通過與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)編碼庫數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、比較以及時(shí)間線匹配后，查找出駕駛員操作動(dòng)作的錯(cuò)誤或失誤，根據(jù)特征值比較計(jì)算，預(yù)估可能產(chǎn)生的人為差錯(cuò)事故和事件的概率，并通過告警顯示功能，在EICAS(發(fā)動(dòng)機(jī)指示和機(jī)組警告系統(tǒng))信息中顯示不同級(jí)別的告警。

系統(tǒng)仿真實(shí)施效果

本專利實(shí)施者根據(jù)國(guó)內(nèi)外成熟機(jī)型駕駛員操作程序，將駕駛員操作行為進(jìn)行編碼，并與正確記錄的編碼進(jìn)行智能化評(píng)估，確定操作者行為特征是否符合正確的操作行為，并對(duì)可能造成人為差錯(cuò)事故/事件征兆的行為進(jìn)行預(yù)警，產(chǎn)生CAS消息。系統(tǒng)對(duì)C919型機(jī)部分操作行為和顯示操作模式進(jìn)行仿真、激勵(lì)和監(jiān)控。通過模擬駕駛員操作故障動(dòng)作來驗(yàn)證了駕駛員的操作的人為差錯(cuò)能夠被檢測(cè)、被識(shí)別、被預(yù)警。

本發(fā)明可應(yīng)用于飛機(jī)飛行員在飛行操作過程中產(chǎn)生差錯(cuò)時(shí)及時(shí)告警并提示飛行員注意，從而避免或減少因人為差錯(cuò)造成的飛機(jī)事故和事件。本發(fā)明所提出的方法、體系和設(shè)計(jì)方案將為國(guó)際飛機(jī)人為因素研究提供良好的實(shí)踐基礎(chǔ)，也將廣泛應(yīng)用到飛機(jī)飛行員人為差錯(cuò)探測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)中。本發(fā)明同樣適用于需要人為操作的其他航空器。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。