面向智能视频监控的空中交通管制员图像分割

为解决复杂场景下空中交通管制员检测与分割精度低、鲁棒性差的问题,提出一种基于掩码区域卷积神经网络(Mask Region-based Convolutional Neural Networks, Mask R-CNN)的管制员图像分割模型ATC Mask R-CNN(ATC Mask Region-based Convolutional Neural Networks)。首先,构建管制员监控图像数据集(ATC Monitor Image Dataset, AMID)并用于模型训练、测试;其次,在主干网络中引入瓶颈注意力模块(Bottleneck Attention Module, BAM)以增强管制员特征提取,采取改进的柔性非极大值抑制算法(Soft Non-maximum Suppression, Soft-NMS)替代NMS算法进行候选框选取,提高对遮挡目标的检测分割;最后,基于AMID进行管制员图像分割试验。结果显示:ATC Mask R-CNN的精确率、召回率和平均精度分别为96.49%、95.62%和88.84%,表明了该方法的有效性。与Mask R-CNN相比,ATC Mask R-CNN有效降低了复杂场景的不利影响,更适用于管制员工作场景,可以为管制大厅安全管理自动化应用提供技术支撑。

空中交通管制安全风险预警决策模式研究

为了更有效地预测空中交通管制安全风险,提高预警信号的准确性,探讨了预警管理中存在的问题。从漏报和虚报防范的角度出发,设计预警决策模型,并对决策对象进行分析,提出以预警诊断方法为基础的决策选择,以期达到更有效的预警效果。预警决策是空中交通管制的核心,为空中交通管制提供了一种全新的思路,能够有效地应对各种变化。

空中交通管制中相似航班号解决策略探究

在繁忙时段或繁忙扇区,同一管制员可能会连续指挥多架具有相似航班号的航空器,受通信波道质量不佳或语言发音等影响,极易造成陆空通话双方误听、误复诵、误操作,增加了双方的工作负荷,对飞行安全产生较大威胁。本文将结合相似航班号的概念和分类,通过相关案例,分析相似航班号对飞行安全的影响,提出解决相似航班号问题的建议,以便降低运行风险,更好地保障飞行安全。

面向空中交通管制员疲劳识别的哈欠检测

空中交通管制员在指挥飞机时存在频繁嘴部开合活动。为从管制员的嘴部陆空通话行为中准确区分哈欠行为,降低管制员疲劳工作产生的安全风险,提出了一种基于视频的结合卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与长短期记忆网络(Long and Short Term Memory Networks,LSTM)的管制员嘴部行为识别方法。首先,搭建面部定位模型提取人脸68特征点,建立嘴部几何区域提取模型划分嘴部区域;其次,建立管制员哈欠检测模型分别提取嘴部视频序列帧的空间特征与时间特征;最后,采集数据集管制员嘴部活动数据集(Civil Aviation University of China-Controller,CAUC CON)用于模型训练,通过哈欠分类模型得出序列帧内管制员嘴部哈欠识别结果。结果表明:基于视频的加入时间信息的哈欠检测方法更适合管制员的工作条件,较传统哈欠识别方法的平均识别准确率最高提升了14.4%。

基于ST-GCN的空中交通管制员不安全行为识别

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。

空中交通管制员选拔系统的有效性研究

空中交通管制员(以下简称管制员)负责实时指挥航空器的空中以及地面交通活动。该岗位对于管制员的空间想象力、短时记忆能力、情景意识等能力均有着很高的要求。为了选拔出综合素质优秀的管制员,设计了初始管制员选拔系统,之后通过测试成绩对该系统进行了信度与效度检验,在分析系统有效性的同时对系统的测试效果进行了验证。应用该系统对1675名管制学员进行测试,采集总分和各分项目的成绩数据,使用Mann-Whitney U检验方法分析了受试者男性和女性在总分和各分项目上的得分差异,采用Cronbach’sα系数和Spearman-Brown系数评价了系统的信度,根据专家评定结果对其内容效度进行检验,对所获数据进行探索性因子分析从而验证系统的结构效度,根据受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)得出各分项目的划界分,并计算各分项目的难度系数。结果表明:男女之间在部分项目上存在统计学差异;各分项目区分度良好;信度和效度检验符合测量学要求;根据ROC曲线得出的各分项目难度系数和划界分能够为管制员选拔提供参考;系统在管制学员的能力测试方面有很好的效果。

空中交通管制中的危险源关键特征提取

空中交通管制危险源特征提取是针对空中交通危险源记录的关键信息检索任务。基于文本特征的提取方法仅依据统计结果来对术语的重要性进行排序。通过引入专家知识来提取符合危险源定义的特征,提出了一种基于专家知识的特征提取方法来定义危险源特征并构建危险源分析框架。算法通过迭代对专家知识进行提炼和积累。实验结果表明,基于专家知识的特定语言处理后得到的数据集可以提取更多信息量的候选特征,以便通过k-means算法构建危险源记录的分析语境。该特征提取模型比其他四种算法获得了更高的精度,在空中交通管制运行数据集和通导数据集中分别达到82%和86%。此外,信息丰富的危险特征为安全管理部门的决策提供了支持,降低了隐患排查的成本。

空中交通管制差错成因及风险管理对策

改革开放后,我国经济得到了快速发展。尤其是民用航空事业,正逐步步入一个崭新的发展时期。随着人民生活水平的提高,民用航空运输的需求日益增加。然而,由于旅客数量的持续增长,航班数量显著增加,空域日益拥堵,使得空域管理工作更加困难,控制失误的可能性也随之提高。在这一背景下,文章从民航空管管理中出现的错误问题入手,并提出相应的对策,以期提高空管的风险管理水平。

中国民航空中交通管制体制演化

全球经济高速发展的同时,国内的经济环境也出现了很大的改变,民航空中交通管制制度也随之进行了一些调整,以满足目前的经济状况。但是,目前我国民航空中交通管制体制还面临着许多问题。因此,我国民航空中交通管制系统的体制演变,通过提高民航空管的独立性,完善民航空管系统绩效评估,完善人事管理制度,权衡空中交通管制服务与防空系统的关系等策略,使民航空中交通管制的体制改革、演变走上正轨,实现可持续发展。

空中交通管制差错成因与风险管理对策

在社会经济发展的今天,空中交通已经成为了很多人的选择,市场对空中交通的需求也在不断增加。航空公司的班量持续增加,旅客流量持续增加,航空公司的服务质量在近几年有了飞速的提高。航空控制工作强度的提高,使航空控制人员承受的压力越来越大,使得航空控制工作的风险越来越大,而航空控制错误与风险管理的问题也越来越突出。目前,国内民用航空对空管错误与风险管理的有关规定还不够健全,致使空管过程中发生事故的几率增加。

基于模拟机的空中交通管制复杂度预测模型

为改进管制工作负荷预测方法在探究主、客观量映射关系方面的局限性,提出了一种空中交通管制复杂度预测模型。定义空中交通管制复杂度为管制员工作负荷与其阈值之比;组织一线管制员及资深专家进行多组模拟机实验,获取其对各实验场景下管制复杂度的主观定性评估,利用MATLAB处理得到相应场景下的复杂因子;通过BP(back propagation)神经网络对样本数据进行非线性拟合。拟合模型的平均绝对误差为0.025,预测偏离程度为3.75%。研究表明该模型能够较准确地反映空中交通管制复杂度(主观量)与各复杂因子(客观量)之间的映射关系,为空域规划与管理提供科学理论支持。

空中交通管制扇区复杂度评估研究

基于航空器架次的空域容量评估方法不能精确反映管制工作负荷,通过交通复杂性评估空域系统服务能力是目前空中交通管理领域的研究热点.本文在采用接近度、接近率等指标研究航空器迫近效应的基础上,提出冲突解脱指数,综合建立了航空器间的内禀复杂度计算模型.以该模型为核心,提出了单航空器扰动的扇区复杂度和扇区区域分布复杂度计算方法,设计了空域复杂度的可视化表示方法,对精确把握扇区服务能力提供支持.仿真结果表明,基于扇区复杂度的空域系统服务能力模型相比基于架次的评估模型更能反映交通态势的微观特征,为有效实施空中交通管理提供了科学依据.

终端区空中交通管制运行品质综合评价

为定量评价繁忙终端区空中交通管制运行品质,以成都终端区为研究对象,针对单跑道终端区,建立了包括管制业务量、安全性能、效率性能、工作负荷及交通拥挤度的管制运行品质定量评价指标体系.根据专家意见选取20个相对独立的指标,给出了基于主成分分析法的综合评价方法.采集覆盖一周每日繁忙时段10:00～22:00的84个样本,得到各时段的管制运行品质综合评价结果.经K-均值聚类分析及实际运行表明,本文方法可行,评价结果与实际情况相符.评价结论为终端区的运行策略优化提供了依据.

基于BP网络的空中交通管制运行品质评价

为改善空中交通管制运行品质综合评价方法,建立了包括空中交通流密度、运行安全性能、运行效率性能及管制员工作负荷的通用评价指标体系;基于BP(back propagation)网络模型给出了运行品质分类评价的人工智能方法.针对成都终端管制区域平行双跑道隔离运行模式,采集60个典型样本进行网络训练测试,确立了拓扑结构为12-7-5型的BP网络模型,并应用于对40个检验样本的分类评价.经与主成分分析法比对,2种综合评价方法所得出的评价结果基本一致.

空中交通管制中改进型冲突探测算法研究与应用

航路区飞行中的冲突探测由于误差的存在,决定了只能采用基于概率的冲突探测算法。文章对基于布朗运动的二维冲突概率算法进行了仿真分析,得出各种因素对冲突概率的影响效果。在此基础上对算法进行了三维扩展,给出了实际应用的流程。该改进型算法已经实际应用于空中交通管制指挥监测系统(ATCCMS)中,运行结果表明改进型算法是满足有效性和实时性要求的。

空中交通管制员胜任力模型及其影响关系分析

为揭示空中交通管制员胜任力结构及其元素对体系的影响关系,首先通过问卷分析建立管制员胜任力模型,然后结合三角模糊数、决策试验与评价实验室法构建胜任力影响关系图以分析各元素间的影响关系,最后模拟胜任力元素对体系的影响关系。结果表明:胜任力模型由元胜任力、社会胜任力、认知胜任力、职能胜任力构成,共15项指标;元胜任力影响社会胜任力与认知胜任力,这三者又共同影响职能胜任力,社会胜任力对认知胜任力也具有一定影响;按对胜任力体系影响大小排列依次为元胜任力、认知胜任力、社会胜任力、职能胜任力;按变化的难易程度排列依次为元胜任力、社会胜任力、认知胜任力、职能胜任力。管制员胜任力模型及其影响关系能为管制员安全管理中的人员资质能力建设提供一定的参考。

空中交通管制仿真系统飞行仿真模型建模与实现

为了提高空中交通管制仿真系统仿真度,重新构建了一种简洁实用的航空器模拟飞行模型,包括航空器性能参数、飞行规则参数和飞行过程模拟参数的建立,航空器各种主要飞行过程的建模,气象情况对飞行的影响仿真;这些仿真方法在航空器参数设计、地面运动、上升/下降、加/减速模拟等方面均考虑了多种飞行影响因素,最后提出一种利用真实航迹数据建模的方法,并给出了此种方法的结果。通过在空中交通管制仿真系统的应用,证明本模型有良好的仿真度。这个仿真模型还可应用于管制程序的分析、飞行计划预演调控、交通流量评估和机场建设预估等方面。

Reason模型在空中交通管制中的应用

指出了Reason模型及人的因素分析与分类系统的不足,提出对Reason模型进行修正的思路;结合中国民航业的实际情况,构建了空中交通管制不安全事件的分析框架;对防御系统失效、不安全行为、不安全行为的条件、管理失效4个层次的缺陷进行了论述,并给予详细的实证分析。研究有助于调查分析民航空管行业不安全事件中的原因以及为空管安全管理中的危险识别提供依据。

空中交通管制团队人误的分类及致因研究

复杂社会技术系统通常以团队方式运行,认识与预防团队人误是控制安全风险的重要途径。研究采用威胁与差错管理(TEM)的研究框架,以某空管运行自愿报告系统2004年全年数据为样本源,分析团队人误的流程与致因,统计发现团队人误占总体空管人误的31%。团队发现和指出错误后仍不能有效纠正错误的比例达到8%。根据样本统计并结合典型团队人误的案例,确认了空管团队人误的主要类型和分布情况以及团队行为促成因素(PSF)的框架及重要性排序,其中缺乏交流是团队人误的最常见PSF,报告样本量出现率达47.1%。最后,从组织文化建设、团队管理、标准操作程序、培训等方面提出了减少团队人误的建议。

空中交通管制员认知可靠性研究

针对空中交通管制员人因失误问题,首先分析了管制员人因失误的类型,然后利用核工业领域中的认知可靠性(HCR)理论对管制工作中的典型人机界面进行了研究。在DRS-98雷达模拟机上采集了短期冲突(STCA)告警环境下管制员反应时间,并利用SPSS软件进行数据分析,得出了不响应概率与规范化响应时间的概率分布拟合曲线。结果表明,在STCA告警界面下不响应概率与规范化响应时间服从3参数的威布尔分布,验证了HCR理论在空中交通管制领域的适用性。