本發明主要涉及飛行數據處理領域，具體涉及一種飛行情景環境評價的數據處理方法和系統。

背景技術：

飛行中操作誤差是由于飛行員的認知行為偏離了正確的軌道，使飛行行為模式發生改變而產生的，飛行操作誤差是由飛行模式改變而產生的，而飛行模式的改變又是由人所處的情景環境誘發的。也就是說，各種情景環境因素導致飛行模式改變。目前，研究飛行行為模式與造成飛行行為模式改變的飛行行為因子之間的聯系的技術較少，如何通過飛行行為模式與飛行行為因子之間的關聯性來反映飛行誤差，從而為空管人員提供判斷依據，是目前亟待研究的方向。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種飛行情景環境評價的數據處理方法和系統，通過飛行行為模式及飛行行為形成因子的關聯來進行權重及評分計算，從而得到飛行情景環境綜合評分，該評分可用于飛行行為模式改變的概率量化，作為飛行情景環境評價系統的輸出來反映飛行誤差。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種飛行情景環境評價的數據處理方法，包括：

步驟S1：錄入樣本數據,并從樣本數據中提取飛行行為模式的發生次數和飛行行為形成因子的出現次數來建立數據集合；

步驟S2：根據關聯規則和所述數據集合來計算飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的置信度；

步驟S3：對所述置信度進行歸一化來得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重；

步驟S4：根據預設的評分標準對各個飛行行為形成因子進行評分處理，得到飛行行為形成因子的評分標準；

步驟S5：根據飛行行為形成因子的評分標準與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算，得到飛行情景環境值。

本發明的有益效果是：通過飛行行為模式及飛行行為形成因子的關聯來進行權重及評分計算，從而得到飛行情景環境綜合評分，該評分可用于飛行行為模式改變的概率量化，作為飛行情景環境評價系統的輸出來反映飛行誤差，為空管人員提供判斷依據，幫助空管人員合理利用空域，減小碰撞風險。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，實現步驟S2的具體步驟為：

步驟S201：根據關聯規則得到關系式其中EM_i為飛行行為模式，EC_j為飛行行為形成因子；

步驟S202：根據公式(1)計算飛行行為模式與飛行行為形成因子的置信度：

其中，為數據集合中第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的出現次數，為數據集合中第i種飛行行為模式的發生次數。

采用上述進一步方案的有益效果是：利用關聯規則來得到飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的關系式，從而來計算置信度。

進一步，實現步驟S3的具體方法為：利用公式(2)將置信度進行歸一化得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重，

其中，ω_ij為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的權重，為飛行行為模式與飛行行為形成因子的關系式，為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的置信度，為飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的置信度的總和。

飛行行為形成因子對飛行員的行為模式，有著不同的影響程度，可以說明飛行行為形成因子之間存在權重的差別，不同的飛行行為模式往往是由不同的行為形成因子導致的，的置信度等于數據集合中該種飛行行為模式和某一種行為形成因子同時發生的數量與該種飛行行為模式總數之比，其含義為：該種飛行行為模式是由某一種行為形成因子所導致的可能性。

進一步，實現步驟S5的具體方法為：利用公式(3)對飛行行為形成因子的評分標準與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算來得到飛行情景環境分數，

s_scenario＝s₁×ε₁+s₂×ε₂+...+s_n×ε_n (3)

其中，s_scenario為飛行情景環境分數，s₁,s₂,...,s_n為n個飛行行為形成因子的評分標準，n為行為形成因子的個數，ε₁,ε₂,...,ε_n為飛行行為形成因子所對應的權重。

采用上述進一步方案的有益效果是：通過權重及飛行行為形成因子的評分值來得到飛行情景環境分數，通過飛行情景環境分數，對飛行員操作主觀誤差因素做出判斷，為飛行航跡誤差預測提供數據支持，幫助空中交通管制人員合理安排飛機航行路線，有效利用空域，減少空中交通碰撞風險。

進一步，實現步驟S4的具體方法為：根據飛行行為形成因子的狀態等級確定評分標準，其中，飛行行為形成因子的狀態等級包括重度改變、中度改變和輕微改變，分別對應的評分標準為0、0.5和1。

采用上述進一步方案的有益效果是：將評分范圍設置在[0，1]的區間內，易于轉換成其它所需的評分結果。

本發明解決上述技術問題的另一技術方案如下：一種飛行情景環境評價的數據處理系統，包括：

數據集合模塊，用于錄入樣本數據，并從樣本數據中提取飛行行為模式的發生次數和飛行行為形成因子的出現次數來建立數據集合；

置信度計算模塊，用于根據關聯規則和所述數據集合模塊建立的所述數據集合來計算飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的置信度；

權重計算模塊，用于對所述置信度計算模塊計算的所述置信度進行歸一化，得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重；

行為因子評分模塊，用于根據預設的評分標準對各個飛行行為形成因子進行評分處理，得到飛行行為形成因子的評分標準；

綜合評分模塊，用于根據飛行行為形成因子的評分標準與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算，得到飛行情景環境值。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述置信度計算模塊包括：

關聯設置單元，用于根據關聯規則得到關系式其中EM_i為飛行行為模式，EC_j為飛行行為形成因子；

置信度計算單元，用于根據公式(1)計算飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的置信度：

其中，為數據集合中第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的出現次數，為數據集合中第i種飛行行為模式的發生次數。

進一步，所述權重計算模塊中，利用公式(2)將置信度進行歸一化得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重，

其中，ω_ij為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的權重，為飛行行為模式與飛行行為形成因子的關系式，為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的置信度，為飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的置信度的總和。

進一步，所述綜合評分模塊中，利用公式(3)對飛行行為形成因子的評分值與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算來得到飛行情景環境分數，

s_scenario＝s₁×ε₁+s₂×ε₂+...+s_n×ε_n (3)

其中，s_scenario為飛行情景環境分數，s₁,s₂,...,s_n為n個飛行行為形成因子的評分標準，n為行為形成因子的個數，ε₁,ε₂,...,ε_n為飛行行為形成因子所對應的權重。

進一步，所述行為因子評分模塊中，根據飛行行為形成因子的狀態等級確定評分標準，其中，飛行行為形成因子的狀態等級包括重度改變、中度改變和輕微改變，分別對應的評分標準為0、0.5和1。

附圖說明

圖1為本發明飛行情景環境評價的數據處理方法實施例的方法流程圖；

圖2為本發明飛行情景環境評價的數據處理系統實施例的模塊框圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

如圖1所示的一種飛行情景環境評價的數據處理方法，包括：

步驟S1：錄入樣本數據,并從樣本數據中提取飛行行為模式的發生次數和飛行行為形成因子的出現次數來建立數據集合；

步驟S2：根據關聯規則和所述數據集合來計算飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的置信度；

步驟S3：對所述置信度進行歸一化來得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重；

步驟S4：根據預設的評分標準對各個飛行行為形成因子進行評分處理，得到飛行行為形成因子的評分標準；

步驟S5：根據飛行行為形成因子的評分標準與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算，得到飛行情景環境值。

上述實施例中，通過飛行行為模式及飛行行為形成因子的關聯來進行權重及評分計算，從而得到飛行情景環境綜合評分，該評分可用于飛行行為模式改變的概率量化，作為飛行情景環境評價系統的輸出來反映飛行誤差，為空管人員提供判斷依據，幫助空管人員合理利用空域，減小碰撞風險。

需理解的，行為形成因子(PSF)的定義為：那些對人的行為起影響作用的情景環境因素，是由Swain在構建THERP方法時提出的。行為形成因子是情景環境的表征，各種情景環境因素就構成了行為形成因子的內涵。本文討論飛行行為形成因子時，其內涵包括能夠影響飛行員的行為的所有因素，如表1所示：

表1飛行行為形成因子

需理解的，在手動飛行場景中，飛行行為形成因子對飛行員的行為模式，有著不同的影響程度，存在權重的差別，可以通過一定的統計分析方法對飛行數據進行處理，得到各因素成因與飛行行為模式的關聯度，從而根據關聯度確定行為形成因子的權重，衡量關聯規則是否有效的指標有支持度和置信度。

對于關聯規則來說，其支持度通常定義為數據集中同時包含項集X和項集Y的個數與所有數據個數之比，記為即

對于關聯規則來說，關聯規則的置信度定義為數據集中同時包含項集X和項集Y的個數與僅包含項集X的數據個數之比，記為即

基于飛行行為形成因子分類表1，對飛行實踐中積累的人因事件報告、飛行模式變化及行為形成因子數據報表等整理，就可以得到關聯規則挖掘分析方法所需要的飛行行為模式及形成因子數據集合，如表2所示:

表2飛行行為模式及形成因子

注：表示第i種飛行行為模式發生的次數，表示導致第i種飛行行為模式發生的第j種行為形成因子的次數，Sn_ECi表示導致第i種飛行行為模式發生的行為形成因子的總次數，Sn_ECj表示第j種行為形成因子的總次數，SN_EM表示所有飛行行為發生的總次數，Sn_EC表示所有行為形成因子的總次數，由于有的飛行行為發生可能是由多種行為形成因子共同導致的，因此SN_EM≤Sn_EC。

根據上述數據集合的列表及關聯規則得到飛行行為模式與飛行行為形成因子的關聯，并通過如下步驟來具體實現步驟S2：

步驟S201：根據關聯規則得到關系式其中EM_i為飛行行為模式，EC_j為飛行行為形成因子；

步驟S202：根據公式(1)計算飛行行為模式與飛行行為形成因子的置信度：

其中，為數據集合中第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的出現次數，為數據集合中第i種飛行行為模式的發生次數。

上述實施例中，利用關聯規則來得到飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的關系式，從而來計算置信度。

可選地，作為本發明的一個實施例，實現步驟S3的具體方法為：利用公式(2)將置信度進行歸一化得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重，

其中，ω_ij為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的權重，為飛行行為模式與飛行行為形成因子的關系式，為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的置信度，為飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的置信度的總和。

飛行行為形成因子對飛行員的行為模式，有著不同的影響程度，可以說明飛行行為形成因子之間存在權重的差別，不同的飛行行為模式往往是由不同的行為形成因子導致的，的置信度等于數據集合中該種飛行行為模式和某一種行為形成因子同時關聯的數量與該種飛行行為模式總數之比，其含義為：該種飛行行為模式是由某一種行為形成因子所導致的可能性。

可選地，作為本發明的一個實施例，實現步驟S5的具體方法為：利用公式(3)對飛行行為形成因子的評分標準與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算來得到飛行情景環境分數，

s_scenario＝s₁×ε₁+s₂×ε₂+...+s_n×ε_n (3)

其中，s_scenario為飛行情景環境分數，s₁,s₂,...,s_n為n個飛行行為形成因子的評分標準，n為行為形成因子的個數，ε₁,ε₂,...,ε_n為飛行行為形成因子所對應的權重。

上述實施例中，通過權重及飛行行為形成因子的評分值來得到飛行情景環境分數，通過飛行情景環境分數，對飛行員操作主觀誤差因素做出判斷，為飛行航跡誤差預測提供數據支持，幫助空中交通管制人員合理安排飛機航行路線，有效利用空域，減少空中交通碰撞風險。

可選地，作為本發明的一個實施例，實現步驟S4的具體方法為：根據飛行行為形成因子的狀態等級確定評分標準，其中，飛行行為形成因子的狀態等級包括重度改變、中度改變和輕微改變，分別對應的評分標準為0、0.5和1。

需理解的，“重度改變”是指行為形成因子的狀態可以嚴重改變飛行員的常規操作，導致飛行員的行為模式發生改變；“中度改變”是指行為形成因子的狀態能夠導致飛行員的行為模式發生改變，但這種影響并不嚴重；“輕微改變”是指行為形成因子的狀態對飛行員的行為模式沒有明顯影響。

因此，不同狀態的飛行行為形成因子對飛行員的行為模式有不同影響。

如不考慮飛行行為形成因子的權重，則可通過如下公式來得到飛行行為形成因子的評分，

其中，n₁為飛行行為形成因子對飛行員的行為模式是“嚴重改變”的個數；n₂為飛行行為形成因子對飛行員的行為模式是“改變”的個數；n₃為飛行行為形成因子對飛行員的行為模式是“不明顯”的個數；n為飛行行為形成因子的總數。

可選地，作為本發明的另一個實施例，如圖2所示，一種飛行情景環境評價的數據處理系統，包括：

數據集合模塊，用于錄入樣本數據，并從樣本數據中提取飛行行為模式的發生次數和飛行行為形成因子的出現次數來建立數據集合；

置信度計算模塊，用于根據關聯規則和所述數據集合模塊建立的所述數據集合來計算飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的置信度；

權重計算模塊，用于對所述置信度計算模塊計算的所述置信度進行歸一化，得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重；

行為因子評分模塊，用于根據預設的評分標準對各個飛行行為形成因子進行評分處理，得到飛行行為形成因子的評分標準；

綜合評分模塊，用于根據飛行行為形成因子的評分標準與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算，得到飛行情景環境值。

可選地，作為本發明的一個實施例，所述置信度計算模塊包括：

關聯設置單元，用于根據關聯規則得到關系式其中EM_i為飛行行為模式，EC_j為飛行行為形成因子；

置信度計算單元，用于根據公式(1)計算飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的置信度：

其中，為數據集合中第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的出現次數，為數據集合中第i種飛行行為模式的發生次數。

上述實施例中，利用關聯規則來得到飛行行為模式與飛行行為形成因子之間的關系式，從而來計算置信度。

可選地，作為本發明的一個實施例，所述權重計算模塊中，利用公式(2)將置信度進行歸一化得到所述飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的權重，

其中，ω_ij為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的權重，為飛行行為模式與飛行行為形成因子的關系式，為第i種飛行行為模式關聯的第j種飛行行為形成因子的置信度，為飛行行為模式關聯的飛行行為形成因子的置信度的總和。

可選地，作為本發明的一個實施例，所述綜合評分模塊中，利用公式(3)對飛行行為形成因子的評分值與其對應的飛行行為形成因子的權重進行運算來得到飛行情景環境分數，

s_scenario＝s₁×ε₁+s₂×ε₂+...+s_n×ε_n (3)

其中，s_scenario為飛行情景環境分數，s₁,s₂,...,s_n為n個飛行行為形成因子的評分標準，n為行為形成因子的個數，ε₁,ε₂,...,ε_n為飛行行為形成因子所對應的權重。

上述實施例中，通過權重及飛行行為形成因子的評分值來得到飛行情景環境分數，通過飛行情景環境分數，對飛行員操作主觀誤差因素做出判斷，為飛行航跡誤差預測提供數據支持，幫助空中交通管制人員合理安排飛機航行路線，有效利用空域，減少空中交通碰撞風險。

可選地，作為本發明的一個實施例，所述行為因子評分模塊中，根據飛行行為形成因子的狀態等級確定評分標準，其中，飛行行為形成因子的狀態等級包括重度改變、中度改變和輕微改變，分別對應的評分標準為0、0.5和1。

上述實施例中，將評分范圍設置在[0，1]的區間內，易于轉換成其它所需的評分結果。

本發明通過飛行行為模式及飛行行為形成因子的關聯來進行權重及評分計算，從而得到飛行情景環境綜合評分，該評分可用于飛行行為模式改變的概率量化，作為飛行環境綜合評價系統的輸出來反映飛行誤差，為空管人員提供判斷依據，幫助空管人員合理利用空域，減小碰撞風險。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。