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管制员陆空通话可靠性分析关键技术研究

管制员陆空通话可靠性分析关键技术研究

作者：谢祎然中国民航大学

学位级别：硕士

在民航运行系统中,人是影响飞行安全的关键因素,探究各类民航从业人员人因失效的致因机理,建立人因失效概率评价模型等工作对民航安全管理具有重要意义。在飞行过程中,管制员在陆空通话时所输出的指令是飞行决策的主要来源,研究管制员... 详细信息

在民航运行系统中,人是影响飞行安全的关键因素,探究各类民航从业人员人因失效的致因机理,建立人因失效概率评价模型等工作对民航安全管理具有重要意义。在飞行过程中,管制员在陆空通话时所输出的指令是飞行决策的主要来源,研究管制员陆空通话时的人因可靠性具有重要的现实意义。管制员的人因可靠性分析(HRA)最大的难题是人因失效难以捕捉和统计,本研究针对这一问题设计陆空通话实验,提出基于CREAM-云模型的管制员陆空通话可靠性的评估方法,为管制员在陆空通话中的失效模式辨识与失效数据获取提供思路。本研究作为管制员人因可靠性数据库建立的前置研究,可以为日后民航飞行安全管理、管制员人因可靠性数据库的建立等工作作出准备。论文系统性地研究了管制员陆空通话中的通用任务辨识、认知活动描述、失效模式的辨识等核心内容,以CREAM方法为框架对管制员陆空通话可靠性进行定性分析。针对管制员陆空通话通用任务、失效模式及人机界面的特点,使用E-prime软件搭建陆空通话实验平台,设计便于主试人员捕捉被试失效状态的“发送指令-监听复诵”任务场景,收集人误数据。在分析管制员陆空通话人因失效特征后,得到管制员陆空通话可靠性评价指标体系,设计改进的CREAM人因失误风险评价模型。充分考虑数据获取过程中的主观性和模糊性,将自然语言评价转化为云模型,使用基于云模型的CREAM方法对陆空通话人因失效进行可靠性分析,进而识别关键失效模式。根据CREAM方法对管制员陆空通话可靠性进行预测计算,以进一步提高对管制员陆空通话可靠性评价结果的精确性,为管制员陆空通话可靠性的定性评价制定了定量分析解决方案。

关键词：人因可靠性管制员陆空通话云模型 E-prime软件

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管制员差错行为影响因素及其作用研究

管制员差错行为影响因素及其作用研究

作者：杨晶晶中国民航大学

学位级别：硕士

当前,管制员的差错行为仍是造成航空器不安全事件的主因之一,目前针对管制员差错行为的研究存在缺少系统方法、机理研究不全面等问题,不利于科学地对管制员的差错行为进行管理。研究管制员差错行为的影响因素及其作用机制有利于提高安... 详细信息

当前,管制员的差错行为仍是造成航空器不安全事件的主因之一,目前针对管制员差错行为的研究存在缺少系统方法、机理研究不全面等问题,不利于科学地对管制员的差错行为进行管理。研究管制员差错行为的影响因素及其作用机制有利于提高安全管理的针对性,促进安全公正,减少安全隐患。本文通过研究管制员的工作流程及其特征确定了管制员差错行为的类型;基于TRACEr模型及文献参考识别了影响管制差错行为的内部因素;基于SHEL模型、工作流程及参考文献识别了影响管制差错行为的外部因素;通过专家访谈修正及问卷调查因子分析确定了影响管制差错行为的内外因素。其中管制员差错类型包括协调指挥差错、监视和识别差错、通信差错、设备工具使用差错等4种;内部因素包括感知混淆、警觉性失效、注意力分散、注意力单一、没有记忆、遗忘、记忆混淆、思维固化、知识经验不足、理解错误、安全意识不足等11个;外部因素包括设备故障,仪表显示不友好、操作不便利,工作设施设计不合理、损坏,辅助工具不易获取、不完好,能见度不高,工作场所环境不适宜,班组任务安排不合理、配合不佳、协调不善,空管保障单位保障不及时、不到位,组织职责划分不当,安全文化不足、培训不足、监管不到位,驾驶员输出信息不及时、不清楚、不完整、不正确等10个。通过专家访谈、参考文献及工作流程分析,基于解释结构模型(ISM)计算得出了影响管制员各类差错行为的主要路径;基于模糊认知图(FCM)构建了管制差错行为影响因素FCM,推理计算得出了专家认为的最影响管制差错行为的因素为组织因素;基于Hebbian优化算法仿真模拟得出了管制差错行为影响因素随安全管理时间变化的权值状态变化;通过综合各差错类型致因因素及FCM模型、Hebbian优化算法得出的重要影响因素得出了影响管制差错行为的主要因素,并结合实际提出了相应的控制措施。

关键词：管制员内部因素外部因素差错行为

基于TRACEr-SHEL模型的管制员差错行为核心影响因素研究

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中国安全生产科学技术 2023年第12期19卷 193-199页

作者：王永刚马文婷中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

为掌握管制员差错行为规律,利用TRACEr-SHEL模型对影响管制员差错行为的内、外因素进行分析,采用社会网络分析法(SNA)构建影响因素网络模型,计算各影响因素的中心性指标,确定各影响因素之间的关联关系,识别导致管制员差错的关键影响因... 详细信息

为掌握管制员差错行为规律,利用TRACEr-SHEL模型对影响管制员差错行为的内、外因素进行分析,采用社会网络分析法(SNA)构建影响因素网络模型,计算各影响因素的中心性指标,确定各影响因素之间的关联关系,识别导致管制员差错的关键影响因素。研究结果表明:协调指挥差错、监视识别差错、通信差错、使用设备工具差错是管制员外部差错基本类型;感知混淆、警觉性失效、注意力分散等是影响管制员差错的内部因素,设备故障、仪表显示不友好、操作不便利等是影响管制员差错的外部因素。感知与警觉性、注意力、记忆、工作场所环境等因素中心性指标均位于网络模型的前30%,其是管制员差错行为的核心影响因素。研究结果可为减少管制员差错行为、提高管制过程的可靠性提供依据。

关键词：管制员差错行为影响因素 TRACEr-SHEL模型社会网络分析法

基于ST-GCN的空中交通管制员不安全行为识别

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中国安全科学学报 2023年第5期33卷 42-48页

作者：王超徐楚昕董杰王志锋中国民航大学空中交通管理学院天津300300

为预防和监督空中交通管制(ATC)工作中的违章行为,利用智能视频分析技术,研究适用于管制员坐姿工作的不安全行为识别模型。首先,分析管制员不安全工作行为的隐蔽性特征,总结5种典型管制员不安全行为,包括伸懒腰、瞌睡、低头入睡、歪头... 详细信息

为预防和监督空中交通管制(ATC)工作中的违章行为,利用智能视频分析技术,研究适用于管制员坐姿工作的不安全行为识别模型。首先,分析管制员不安全工作行为的隐蔽性特征,总结5种典型管制员不安全行为,包括伸懒腰、瞌睡、低头入睡、歪头入睡和半躺入睡,并构建管制员不安全工作状态视频数据集(CUWS);其次,提出一种能描述管制员坐姿的骨架关键点拓展算法,基于时空图卷积网络(ST-GCN)搭建适用于管制员坐姿与腿部遮蔽情况下的不安全行为识别模型ATC-ST-GCN,并给出管制员不安全行为识别的工作流程;最后,利用CUWS数据集进行ATC-ST-GCN模型的训练和测试,并利用管制室实际监控视频开展验证试验。结果表明:该模型能够在有限验证数据集上实现5种典型不安全行为识别,准确率达到93.65%。试验结果证明该模型具有一定的科学性与有效性。

关键词：时空图卷积网络(ST-GCN) 空中交通管制(ATC) 不安全行为管制员行为识别

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基于灰色关联理论的管制员疲劳标志指标分析

安全与环境学报 2022年第2期22卷 810-818页

作者：王莉莉王柯人中国民航大学天津市空管运行规划与安全技术重点实验室天津300300

为了客观、快速判断管制员班前、班后的疲劳状态,需要先找出班前、班后的疲劳标志指标。首先根据已有管制员疲劳风险因素体系文献,初步筛查疲劳相关指标,然后针对管制员实际工作情况设计试验,结合雷达管制模拟测试结果,使用灰色关联理... 详细信息

为了客观、快速判断管制员班前、班后的疲劳状态,需要先找出班前、班后的疲劳标志指标。首先根据已有管制员疲劳风险因素体系文献,初步筛查疲劳相关指标,然后针对管制员实际工作情况设计试验,结合雷达管制模拟测试结果,使用灰色关联理论分析具体数据。结果表明:管制技能、睡眠质量和发现目标的反应时间是班前疲劳标志指标,管制技能、当班时期的工作负荷和轮班时间是班后疲劳标志指标。对标志指标与班前、班后疲劳进行相关分析,结果表示疲劳与其标志指标具有显著相关性。

关键词：安全社会工程管制员疲劳标志指标灰色关联理论

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管制员不良工作状态与疲劳状态分析

工业安全与环保 2024年

作者：杨昌其张雨萱冯筱晴中国民用航空飞行学院空中交通管理学院

为分析管制员不良的工作状态与疲劳状态之间的关系，监测管制员工作状态，采用主观评价方法收集185名管制员的主观看法，通过灰色关联分析不良工作状态和疲劳状态的影响因素，对其重要性进行排序，并通过疲劳自评量表研究了管制员不良... 详细信息

为分析管制员不良的工作状态与疲劳状态之间的关系，监测管制员工作状态，采用主观评价方法收集185名管制员的主观看法，通过灰色关联分析不良工作状态和疲劳状态的影响因素，对其重要性进行排序，并通过疲劳自评量表研究了管制员不良工作状态时对应的疲劳程度。结果表明，管制员不良工作状态与疲劳状态影响因素之间存在差异性和统一性，且当管制员处于中度疲劳后，其工作状态将受到影响，因此，对管制员疲劳状态的研究应当更多关注于中度及重度疲劳的识别。

关键词：管制员疲劳状态不良工作状态灰色关联分析影响因素分析

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管制员疲劳状态下认知能力差异分析

安全与环境学报 2021年第6期21卷 2652-2659页

作者：王洁宁侯小庆贾奇中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航大学天津市空管运行规划与安全技术重点实验室天津300300 民航华东地区空管局上海200335

为监测不同岗位管制员执勤过程中的疲劳状态,利用精神运动能力检测结合空间知觉感知测试仪设计试验方案,研究不同岗位管制员疲劳状态下的认知能力差异。结合试验获取的数据,运用K-means方法将管制员工作状态划分为清醒和疲劳。选取疲劳... 详细信息

为监测不同岗位管制员执勤过程中的疲劳状态,利用精神运动能力检测结合空间知觉感知测试仪设计试验方案,研究不同岗位管制员疲劳状态下的认知能力差异。结合试验获取的数据,运用K-means方法将管制员工作状态划分为清醒和疲劳。选取疲劳数据,通过KW检验理论计算并分析不同岗位间管制员疲劳状态下认知能力差异。结果表明:进近与区域管制员疲劳状态下警觉性差异度为75.495,即进近与区域管制员疲劳状态下管制员警觉性存在显著差异;进近与塔台管制员疲劳状态下注意力稳定性差异度为7.881,不存在显著差异。

关键词：安全管理工程管制员疲劳认知能力聚类分析差异分析

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基于贝叶斯网络的民航管制员情境意识研究

基于贝叶斯网络的民航管制员情境意识研究

作者：杨可月中国民航大学

学位级别：硕士

随着空管新技术领域水平的提高,新一代空管系统的应用,我国民航运输规模的逐渐扩大,民航的需求量逐渐增长,管制员的压力、工作、心理压力在逐渐增大。动态变化的趋势在空中交通与地面信息中有很大的影响,管制员需要充分处理更多的动态信... 详细信息

随着空管新技术领域水平的提高,新一代空管系统的应用,我国民航运输规模的逐渐扩大,民航的需求量逐渐增长,管制员的压力、工作、心理压力在逐渐增大。动态变化的趋势在空中交通与地面信息中有很大的影响,管制员需要充分处理更多的动态信息,如空域和地面,不断做出决策,确保起飞和降落飞机的安全,这要求管制员拥有良好的情境意识,而情境意识水平低的情况,容易造成“错误与遗漏”。因此,要研究管制员的情境意识是很重要的。从目前国内外研究现状可见,管制员情境意识的研究主要集中在眼动、脑力负荷、心理负荷等方面,并取得了很多的成果,但很少从人的可靠性角度分析管制员的情境意识状况,所以我们可以换个思路从管制员情境意识的可靠性的角度来思考情境意识。本文主要研究管制员情境意识水平和可靠性两方面,一方面从主观和客观结合来对管制员情境意识水平进行研究,另一方面从计算的角度来研究管制员的情境意识可靠性,在对它们二者的关系进行剖析,结论如下:(1)管制员情境意识得分与情境意识可靠性相关性分析结论如下:在简单管制任务下,管制员的情境意识得分与其情境意识可靠性的相关性之间存在中度正相关的关系;中等管制任务下,管制员的情境意识得分与其情境意识可靠性的相关性之间存在中度正相关的关系;复杂管制任务下,管制员的情境意识得分与其情境意识可靠性的相关性之间存在较强正相关的关系。(2)管制员眼动指标和情境意识可靠性的相关分析发现:管制员的平均注视时长、平均扫视速度与情境意识可靠性之间存在显著的正相关关系;管制员的注视频率、瞳孔直径与情境意识可靠性之间没有显著的相关性。在此基础上,并提出新的无量纲指数f与管制员情境意识可靠性进行回归分析,结果表明平均注视时长和平均扫视速度对于管制员情境意识可靠性增加的作用很明显。

关键词：管制员情境意识贝叶斯网络可靠性眼动指标

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基于语谱图的管制员疲劳状态检测研究

航空工程进展 2023年

作者：杨昌其冯筱晴张雨萱蔡子牛中国民航飞行学院空中交通管理学院

在现阶段利用陆空通话语音对管制员的疲劳状态的研究中，大多只考虑了语音在时域或频域的变化，而忽视了疲劳会同时在时域与频域上产生影响。本文将三种疲劳状态下的陆空通话语音分别转化为可同时反应时域与频域特性的语音频谱图像，利... 详细信息

在现阶段利用陆空通话语音对管制员的疲劳状态的研究中，大多只考虑了语音在时域或频域的变化，而忽视了疲劳会同时在时域与频域上产生影响。本文将三种疲劳状态下的陆空通话语音分别转化为可同时反应时域与频域特性的语音频谱图像，利用灰度共生矩阵（GLCM）提取四维典型的特征参数，对比管制员在不同状态下特征参数的变化情况，确认所选特征具有较好的区分度，将所选特征作为管制员疲劳检测模型的输入特征进行检测。结果表明：利用语谱图特征结合传统特征作为输入特征的检测准确率最高，达到95.49%，较单一使用传统特征的检测准确率高出4%；管制员疲劳状态的变化会直观地反映在语谱图上，并会对其特征值产生影响，利用这种影响对管制员疲劳状态进行检测，可以得到良好的检测结果。

关键词：管制员疲劳检测语谱图灰度共生矩阵机器学习