本發(fā)明屬于空中交通管制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空中交通管制模擬訓(xùn)練評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
管制員是空中交通管制的重要組成部分，他肩負(fù)著保障飛機(jī)飛行安全的重任，由于工作的特殊性，管制員不能依靠實(shí)際飛行管制進(jìn)行訓(xùn)練，因此，為了達(dá)到訓(xùn)練的目的，模擬訓(xùn)練系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛使用在管制員訓(xùn)練中，現(xiàn)有的管制員模擬訓(xùn)練系統(tǒng)已經(jīng)具有很高的仿真能力，基本能夠覆蓋到管制員日常工作的方方面面，確保了管制員訓(xùn)練的質(zhì)量。
但是已有的管制員訓(xùn)練系統(tǒng)評(píng)估方式主要依賴于教員的評(píng)價(jià)，教員現(xiàn)場(chǎng)觀察管制員的表現(xiàn)，對(duì)管制員進(jìn)行評(píng)分，這樣的評(píng)估方式存在著主觀性強(qiáng)、工作量大等問(wèn)題，難以完全客觀反映管制員的訓(xùn)練情況，而且很多對(duì)管制員訓(xùn)練評(píng)估起指導(dǎo)作用的訓(xùn)練數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中沒(méi)有使用，未能完全發(fā)揮出數(shù)據(jù)的潛力。
為了使評(píng)估結(jié)果更加客觀，需要研究一種管制員模擬訓(xùn)練中評(píng)估規(guī)則的建立方法，讓系統(tǒng)能夠依據(jù)評(píng)估規(guī)則對(duì)管制員訓(xùn)練情況進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)評(píng)估的自動(dòng)化、客觀化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種空中交通管制模擬訓(xùn)練評(píng)估方法，該方法能夠根據(jù)歷史積累的學(xué)員訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估規(guī)則的自動(dòng)生成，采用該評(píng)估規(guī)則進(jìn)行管制員訓(xùn)練評(píng)估時(shí)，評(píng)估更加自動(dòng)和準(zhǔn)確。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種空中交通管制模擬訓(xùn)練評(píng)估方法，包括如下步驟：
步驟一、整合模擬訓(xùn)練中各個(gè)訓(xùn)練科目的評(píng)估指標(biāo)，并將評(píng)估指標(biāo)分為開關(guān)指標(biāo)和變化指標(biāo)。
當(dāng)評(píng)估指標(biāo)的發(fā)生與否直接決定訓(xùn)練結(jié)果時(shí)，將該評(píng)估指標(biāo)劃為開關(guān)指標(biāo)；
若評(píng)估指標(biāo)在每一次訓(xùn)練中對(duì)應(yīng)量化后的數(shù)值不同，則將該評(píng)估指標(biāo)劃為變化指標(biāo)。
將開關(guān)指標(biāo)的量化值為布爾值，其中當(dāng)開關(guān)指標(biāo)指示的訓(xùn)練結(jié)果為合格時(shí)，其量化值為1，否則為0。
將變化指標(biāo)進(jìn)行量化獲得對(duì)應(yīng)量化值，并將變化未超出設(shè)定范圍的變化指標(biāo)過(guò)濾掉。
本步驟中劃分的開關(guān)指標(biāo)數(shù)量為m，分別為b1～bm；變化指標(biāo)數(shù)量為n，分別為a1～an。
步驟二、獲取N條歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)，每條歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)取其中對(duì)應(yīng)的變化指標(biāo)和開關(guān)指標(biāo)以及成績(jī)建立一個(gè)樣本，組成樣本集；
所建立的第x個(gè)樣本為(ax1,…,axn,bx1,…,bxm,δx)，其中ax1,…,axn為第x條歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)中n個(gè)變化指標(biāo)，bx1,…,bxm為m個(gè)開關(guān)指標(biāo)，δx為第x條實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)的成績(jī)；
每一個(gè)變化指標(biāo)axi對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間：[min(axi),max(axi)]
min(axi)和max(axi)分別表示該變化指標(biāo)axi的下限和上限，則axi與其對(duì)應(yīng)區(qū)間[min(axi),max(axi)]之間的距離為wxi，表達(dá)式如下所示：
設(shè)定合格分值ω，如果δx大于或者等于ω，則第x個(gè)樣本為正樣本，反之則第x個(gè)樣本為反樣本；將樣本集劃分為正樣本集和反樣本集。
步驟三、將樣本集中的樣本逐個(gè)取出，判斷若該樣本中有一個(gè)開關(guān)指標(biāo)為0，將該樣本從樣本集中刪除；針對(duì)正樣本集中每一條正樣本均進(jìn)行如下s301～s304的操作，獲得該正樣本對(duì)應(yīng)規(guī)則，所有正樣本對(duì)應(yīng)規(guī)則的集合作為規(guī)則集。
s301、所選正樣本為第i條樣本，其變化指標(biāo)包括ai1～ain；針對(duì)每一個(gè)變化指標(biāo)aik，k取遍整數(shù)1～n，設(shè)定區(qū)間范圍μik，μik∈(0,1)，計(jì)算變化指標(biāo)aik的區(qū)間[min(aik),max(aik)]，其中min(aik)＝(1-μik)*aik，max(aik)＝(1+μik)*aik；則得到該正樣本i對(duì)應(yīng)的區(qū)間集合[[min(ai1),max(ai1)],…,[min(ain),max(ain)]]。
s302、針對(duì)樣本集中所有樣本，計(jì)算樣本中各變化指標(biāo)與區(qū)間集合中對(duì)應(yīng)區(qū)間的距離并取平均值，得到樣本距離。
s303、獲取反樣本的樣本距離中的最小距離Dmin，當(dāng)Dmin不為0時(shí)，將各正樣本的樣本距離與Dmin各反樣本的相比，選擇所有樣本距離小于Dmin的正樣本，生成一條規(guī)則：
Ru(ID)＝{[min(ai1),max(ai1)],…,[min(ain),max(ain)],ID,Dmin}；其中[min(ai1),max(ai1)],…,[min(ain),max(ain)]記為規(guī)則區(qū)間集，ID為規(guī)則標(biāo)識(shí)，Dmin規(guī)則距離。
步驟四、獲取實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)，作為新的樣本，將新的樣本與規(guī)則集中所有規(guī)則的區(qū)間集合進(jìn)行樣本距離計(jì)算，若存在一條規(guī)則符合如下條件：新的樣本的樣本距離小于該條規(guī)則中的規(guī)則距離，則該新的樣本符合該條規(guī)則，對(duì)應(yīng)的實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)合格。
進(jìn)一步地，步驟一中，將變化未超出設(shè)定范圍的變化指標(biāo)過(guò)濾掉的具體步驟為：在歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)中，針對(duì)變化指標(biāo)ap，若ap對(duì)應(yīng)的所有實(shí)際數(shù)據(jù)值的方差小于設(shè)定閾值，則將該變化指標(biāo)ap過(guò)濾掉。
進(jìn)一步地，s303中，若Dmin＝0，則預(yù)設(shè)區(qū)間縮小參數(shù)值ε，ε∈(0.9,1)，重新設(shè)定區(qū)間范圍μik為原值的ε倍返回s301。
有益效果：
1、本發(fā)明將基于大量歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)，建立評(píng)估規(guī)則，能夠通過(guò)對(duì)歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的各類指標(biāo)劃分、樣本區(qū)間設(shè)定以及樣本距離判定來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的評(píng)估，即判斷新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)距離合格的樣本區(qū)間的樣本距離是否達(dá)到合格距離，采用數(shù)據(jù)匹配的方式進(jìn)行評(píng)估，改善了以往的人力評(píng)估方式帶來(lái)的主觀性強(qiáng)和工作量大的缺陷，通過(guò)構(gòu)建的評(píng)估規(guī)則能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)客觀地評(píng)估，并且由于數(shù)據(jù)匹配更加精確，能夠使評(píng)估結(jié)果更加公正、準(zhǔn)確。同時(shí)本發(fā)明在處理歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)時(shí)，能夠針對(duì)其中的各指標(biāo)進(jìn)行分析處理，因此能夠挖掘出很多有價(jià)值的信息，充分挖掘了數(shù)據(jù)潛力。
2、本發(fā)明中選定評(píng)估指標(biāo)以后，不是所有涉及到的指標(biāo)都能夠有效的反映出學(xué)員的訓(xùn)練情況，有的變化指標(biāo)在每一次訓(xùn)練中都基本保持不變，對(duì)評(píng)估結(jié)果影響較小，同時(shí)還增加了運(yùn)算的成本，因此在建立評(píng)估規(guī)則的過(guò)程中，需要將這些指標(biāo)過(guò)濾掉。過(guò)濾方法為將變化未超出設(shè)定范圍的變化指標(biāo)過(guò)濾掉；即針對(duì)變化指標(biāo)ap，若ap對(duì)應(yīng)的所有實(shí)際數(shù)據(jù)值的方差小于設(shè)定閾值，就認(rèn)為該指標(biāo)屬于較穩(wěn)定的指標(biāo)，將這個(gè)指標(biāo)過(guò)濾掉，這樣能夠?yàn)V除掉對(duì)成績(jī)影響不大的變化指標(biāo)，有利于節(jié)省運(yùn)算量。
3、本發(fā)明中在計(jì)算反樣本的樣本距離時(shí)，若Dmin＝0，代表所有的反樣本可能均符合規(guī)則，因此預(yù)設(shè)區(qū)間縮小參數(shù)值ε，ε∈(0.9,1)，重新設(shè)定區(qū)間范圍μik為原值的ε倍然后重復(fù)操作，這樣能夠?qū)^(qū)間縮小，從而濾除掉更多反樣本，使得結(jié)果更加準(zhǔn)確。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明生成評(píng)估規(guī)則流程。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
一種空中交通管制模擬訓(xùn)練評(píng)估方法，包括如下步驟：
步驟一、整合模擬訓(xùn)練中各個(gè)訓(xùn)練科目的評(píng)估指標(biāo)，并將評(píng)估指標(biāo)分為開關(guān)指標(biāo)和變化指標(biāo)；
當(dāng)評(píng)估指標(biāo)的發(fā)生與否直接決定訓(xùn)練結(jié)果時(shí)，將該評(píng)估指標(biāo)劃為開關(guān)指標(biāo)；
若評(píng)估指標(biāo)在每一次訓(xùn)練中對(duì)應(yīng)量化后的數(shù)值不同，則將該評(píng)估指標(biāo)劃為變化指標(biāo)；
將開關(guān)指標(biāo)的量化值為布爾值，對(duì)于開關(guān)指標(biāo)的評(píng)價(jià)，由于它能夠直接決定成績(jī)是否合格，因此開關(guān)指標(biāo)使用布爾值表示，當(dāng)開關(guān)指標(biāo)發(fā)生時(shí)取值為0，如表示航空器相撞時(shí)，賦值為0，表示規(guī)定時(shí)間內(nèi)未完成訓(xùn)練時(shí)，賦值為0，反之則賦值為1。當(dāng)開關(guān)指標(biāo)賦值為0是，表示本次訓(xùn)練未通過(guò)。
將變化指標(biāo)進(jìn)行量化獲得對(duì)應(yīng)量化值對(duì)于某個(gè)訓(xùn)練科目，選定評(píng)估指標(biāo)以后，不是所有涉及到的指標(biāo)都能夠有效的反映出學(xué)員的訓(xùn)練情況，有的變化指標(biāo)在每一次訓(xùn)練中都基本保持不變，對(duì)評(píng)估結(jié)果影響較小，同時(shí)還增加了運(yùn)算的成本，因此在建立評(píng)估規(guī)則的過(guò)程中，需要將這些指標(biāo)過(guò)濾掉。過(guò)濾方法為將變化未超出設(shè)定范圍的變化指標(biāo)過(guò)濾掉；即針對(duì)變化指標(biāo)ap，若ap對(duì)應(yīng)的所有實(shí)際數(shù)據(jù)值的方差小于設(shè)定閾值，就認(rèn)為該指標(biāo)屬于較穩(wěn)定的指標(biāo)，將這個(gè)指標(biāo)過(guò)濾掉。
本步驟中劃分的開關(guān)指標(biāo)數(shù)量為m，分別為b1～bm；變化指標(biāo)數(shù)量為n，分別為a1～an；
步驟二、獲取N條歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)，每條歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)取其中對(duì)應(yīng)的變化指標(biāo)和開關(guān)指標(biāo)以及成績(jī)建立一個(gè)樣本，組成樣本集；
所建立的第x個(gè)樣本為(ax1,…,axn,bx1,…,bxm,δx)，其中ax1,…,axn為第x條歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)中n個(gè)變化指標(biāo)，bx1,…,bxm為m個(gè)開關(guān)指標(biāo)，δx為第x條實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)的成績(jī)；
每一個(gè)變化指標(biāo)axi對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間：[min(axi),max(axi)]
min(axi)和上限max(axi)分別表示該變化指標(biāo)axi的下限和上限，則axi與其對(duì)應(yīng)區(qū)間[min(axi),max(axi)]之間的距離為wxi，表達(dá)式如下所示：
該處計(jì)算的變化指標(biāo)與區(qū)間的距離能夠用于評(píng)判變化指標(biāo)對(duì)應(yīng)的實(shí)際訓(xùn)練數(shù)值與歷史的合格訓(xùn)練數(shù)據(jù)之間差距，因此可以作為判斷實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)是否合格的依據(jù)。
設(shè)定合格分值ω，如果δx大于或者等于ω第x個(gè)樣本為正樣本，反之則第x個(gè)樣本為反樣本；將樣本集劃分為正樣本集和反樣本集；在具體實(shí)施的過(guò)程中可以設(shè)定分值ω為及格分?jǐn)?shù)線，當(dāng)合格分值ω確定之后，劃分出的正樣本即為合格的樣本，反樣本即為不合格的樣本。
步驟三、將樣本集中的樣本逐個(gè)取出，判斷若該樣本中有一個(gè)開關(guān)指標(biāo)為0，代表該樣本無(wú)論變化指標(biāo)如何，一定為不合格，因此將該樣本從樣本集中刪除；從針對(duì)正樣本集中每一條正樣本均進(jìn)行如下s301～s304的操作，獲得該正樣本對(duì)應(yīng)規(guī)則，所有正樣本對(duì)應(yīng)規(guī)則的集合作為規(guī)則集；
s301、所選正樣本為第i條樣本，其變化指標(biāo)包括ai1～ain；針對(duì)每一個(gè)變化指標(biāo)aik，k取遍整數(shù)1～n，設(shè)定區(qū)間范圍μik，μik∈(0,1)，計(jì)算變化指標(biāo)aik的區(qū)間[min(aik),max(aik)]，其中min(aik)＝(1-μik)*aik，max(aik)＝(1+μik)*aik；則得到該正樣本i對(duì)應(yīng)的區(qū)間集合[[min(ai1),max(ai1)],…,[min(ain),max(ain)]]。
由于本步驟中以正樣本的變化指標(biāo)計(jì)算區(qū)間，因此此處的區(qū)間集合中的區(qū)間均為合格區(qū)間。
s302、針對(duì)樣本集中所有樣本，計(jì)算樣本中各變化指標(biāo)與區(qū)間集合中對(duì)應(yīng)區(qū)間的距離并取平均值，得到樣本距離；可以看出本步驟中的樣本距離即為樣本中距離合格區(qū)間的距離值。
s303、反樣本的樣本距離中的最小距離Dmin，此時(shí)若Dmin＝0，將各正樣本的樣本距離與Dmin各反樣本的樣本距離中的最小距離相比，由于樣本的樣本距離較大，可以選取反樣本的最小樣本距離對(duì)正樣本進(jìn)行篩選，代表所有的反樣本可能均符合規(guī)則，因此預(yù)設(shè)區(qū)間縮小參數(shù)值ε，ε∈(0.9,1)，重新設(shè)定區(qū)間范圍μik為原值的ε倍返回s301，這樣能夠?qū)^(qū)間縮小，從而濾除掉更多反樣本。
當(dāng)Dmin不為0時(shí)，選擇所有樣本距離小于Dmin的正樣本，代表這些正樣本符合同一條規(guī)則，可以進(jìn)行一條規(guī)則的生成，因此此處生成一條規(guī)則，Ru(ID)＝{[min(ai1),max(ai1)],…,[min(ain),max(ain)],ID,Dmin}；其中[min(ai1),max(ai1)],…,[min(ain),max(ain)]記為規(guī)則區(qū)間集，ID為規(guī)則標(biāo)識(shí)，Dmin規(guī)則距離。該規(guī)則區(qū)間中的組成要素具備規(guī)則的標(biāo)識(shí)、以及進(jìn)行新的樣本是否該規(guī)則所需要件，因此能夠用于后續(xù)新樣本的判定。
步驟四、獲取實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)，作為新的樣本，將新的樣本與規(guī)則集中所有規(guī)則的區(qū)間集合進(jìn)行樣本距離計(jì)算，若存在一條規(guī)則符合如下條件：新的樣本的樣本距離小于該條規(guī)則中的規(guī)則距離，則該新的樣本符合該條規(guī)則，對(duì)應(yīng)的實(shí)際訓(xùn)練數(shù)據(jù)合格。
2、如權(quán)利要求1的一種管制員模擬訓(xùn)練中評(píng)估規(guī)則自動(dòng)生成，其特征在于，步驟一中，將變化未超出設(shè)定范圍的變化指標(biāo)過(guò)濾掉的具體步驟為：
在歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)中，針對(duì)變化指標(biāo)ap，若ap對(duì)應(yīng)的所有實(shí)際數(shù)據(jù)值的方差小于設(shè)定閾值，則將該變化指標(biāo)ap過(guò)濾掉。
綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。