用于航空安全量化研究的飞行员建模研究

摘要

如何提高飞行安全一直是一个重要的话题。不同来源的统计均表明,飞行事故中由于人为因素而导致的机组操作错误造成的事故大约占总事故的60％-80%。研究飞行员人为因素对飞机飞行安全的影响对于降低事故率具有重要的意义。本论文受国家重点基础研究发展计划的支持(课题编号2010CB734103)。
　　研究人为因素对飞行安全定量化影响的最有效的途径是在人机一体化仿真环境中,综合人-机-环全方位信息,根据飞行员模型考察飞行状态的变化。人机环仿真模型的关键技术难点在于构建一个包含自适应行为、不确定性和多人为因素约束特点在内的飞行员模型。
　　本文的研究内容包括:分析了当前存在的飞行员模型结构的不足;通过讨论人与自动化的功能分配,建立非线性六自由度飞机模型,设计了一定的自动化设备;提出了一个新的飞行员模型,该模型主要包括三个信息处理模块:信息感知模块、决策模块和动作执行模块。通过将飞行员模型中的人为因素设置为符合不同概率分布的随机变量和选取不同的控制规则,从而反映人的不同特性。分别了设置两个不同的场景,探究了人为因素的不确定性对飞行安全的影响,提出了基于飞行绩效间的人为因素量化方法。
　　研究结果表明:人为因素对飞行安全会产生严重影响,其中感知阈、驻留时间和反应时对飞行安全的影响趋势相同,而操作误差和仪表扫视顺序的影响趋势显著不同;通过采用本文提出基于飞行绩效阈边界识别的人为因素量化方法,可以大大的提高飞行员的操作绩效。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2复杂系统理论

1.3飞行员建模综述

1.4论文主要内容与章节安排

第二章 飞机模型建模

2.1飞行员与自动化的关系

2.2刚体飞机运动假设

2.3飞机空间运动的表示

2.4飞机六自由度运动方程的简化

2.5飞机控制系统设计

2.6本章小结

第三章 飞行员建模

3.1飞行员模型构建概述

3.2人为因素选取

3.3感知模块

3.4决策模块

3.5控制模块

3.6飞行员在环仿真模型的实现

3.7本章小结

第四章 人为因素不确定性对飞行安全的影响

4.1飞行场景

4.2人为因素设置

4.3实验结果与分析

4.4本章小结

第五章 基于飞行绩效边界识别的人为因素量化

5.1基于粒子群优化算法的支持向量机模型

5.2飞行场景

5.3飞行绩效定义

5.4人为因素设置

5.5实验结果与分析

5.6实验验证

5.7本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要研究内容

6.2未来研究工作展望

参 考 文 献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文