飞行安全论文范文
时间：2023-04-03 08:07:54
导语：如何才能写好一篇飞行安全论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
英文名称：Journal of Civil Aviation Flight University of China
主管单位：中国民航飞行学院
主办单位：中国民航飞行学院
出版周期：双月刊
出版地址：四川省广汉市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1009-4288
国内刊号：51-1589/U
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1990
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篇2
论文摘要：社会经济的发展推动航空事业的大步跨进。空管安全是空中交通管制的重要组成部分，空管人员的素质是导致航空的安全因素之一，如何掌握空管人员的心理状况，消除人为因素造成安全事故，是本文主要研究和探讨的。
0、引 言
随着我国航空事业的发展，航班量的不断增加，航空事业安全的体制日益发生着变化；近年来，航空事业的事故频发，所以不得不重视航空管制的方面的人为因素。人为因素简而言之，就是人为方面的原因导致航空安全事故的因素。严格意义上是指工作环境、机器、人、人与工作环境、人与机器、人与人之间的关系等，而制约人为因素包括人的本性，人的知识结构，能力极限，个人与团队的协作精神。
1、空中交通管制存在的主要问题
1.1 管制不严
1)空管行业的管理体制老化，公司缺乏竞争机制，工资不以能力定量，导致管制人员安于现状、丧失进取心、缺乏责任心。
2)航空事业因存在着高风险，需要投入的劳动力比一般行业要高出许多，空管人员付出脑力劳动和体力劳动都比较高，所以如果没有相对应经济收入会导致空管人员容易产生个人情绪，这是造成不良事故的原因之一。
3)决策能力不够。当飞机遇到紧急情况时，无法快速的根据综合因素，对飞机做合理的指挥。比如，要准确的控制飞机的飞行时间、飞行的次序、飞行频率等，给出飞行及时的指令和相关的限制。管制员在日常的工作中要尽力锻炼这方面的综合能力。
1.2 能力欠缺
1.2.1 责任心不强
部分管制员对管制工作缺乏应有的责任心，尽管他们也能遵守公司的制度，按时上下班，但是不会关心与自己职责无关的事情，比如，发现了管制人员的在操作中存在失误，他们也不会去提醒，积极性不高，得过且过。
1.2.2 业务水平低
一些管制员的业务水平不高，主要表现是；对新技术的学习不透彻，不能熟练运用，导致的后果是；在交通流量高峰期或者危及的情况下，不能对飞机准确的进行指挥；还有一种情况是对飞机潜在的危机不能及时处理，造成飞机在飞行的过程中遭遇不安全的事故的发生。
1.3 压力过大
空中交通管制工作是一个高风险的行业，管制员从事的工作直接关系到飞行安全，因此每一个环节都不能出错。在工作过程中，要保持一种时刻都小心翼翼的心态。而人不是机器，长期在高负荷、极度紧张的情况下运转，必然会导致精神上的紧张和心理压力的增大。因此，管制员存在心理压力是一种客观现象，关键看怎样引导、缓解。
2、方法及对策
2.1 加强管制力度
要加强管制的力度，除了从制度上要制定激励员工的政策，实行奖励机制以外，调动员工的积极性以外，还要求管制员的必须具备相关的能力：良好的分析决策能力，例如对进离场的飞机进行指挥时，管制员要对相对飞机的飞行高度、位置、速度、机型等进行完全、细致的了解，最终做出决策，决不允许优柔寡断；良好的沟通能力，班组成员间或者相邻的管制单位之间，只有做到了及时准确的沟通才能促进工作安全，有序的进行；良好的应变能力，对机发动机失效、液压系统失效等突发的特殊情况，管制员必须随机应变，重新根据所面临的现状制订出相关的调配方案，分清主次，具体情况具体对待，在短时间内恢复有序的飞行环境。
2.2 提高个人素质
1)航空事业是比较特殊的行业，是一个国家的民族精神的象征，所以对于空中管制员的要求也比一般行业要高，因为管制员的言行举止直接影响着飞行安全，如果管制员的基本素质很差，没有责任心，对机的安全隐患不及时排查，不积极汇报，那么很容易造成无法挽回的悲剧。因此，在条件具备的情况下，安管部门可以不定期地在员工中开展思想政治的学习，宣传科学的教育观，引导所有的管制员充分认识到空管在民航事业中的基石作用，使其意识到空管直接关系到祖国和人民的安全，进而能够自觉地、热情地投身到民航事业发展中，努力提高空管人员的思想道德水平，树立正确的人生观，价值观。
2)管制员有业务水平的提高业务水平的保证是管制员实现空中安全的关键。如果管制员缺乏过硬的操作技能，即使其思想认识多高，也无法胜任该工作。例如，当2架飞机在向一个导航台做同高度会聚飞行时，如果管制员缺乏理论知识和操作经验而采取了错误的避让措施，势必会影响飞行的安全。所以，加强管制员对业务知识的学习，规范用语，中英文表达流利。空管部门要经常组织管制员进行专业理论知识的学习和巩固，使管制员的业务水平得到进一步提高。
2.3 合理释放心理压力
现代人压力很重，管制员因其工作的特殊性，空管公司应该经常组织管制员进行一些形式多样的活动，重点在于让管制员把心中的想法说出来，而不论其对错，也不拘泥于形式。要让管制员能够找一个能舒缓情绪、释放压力的渠道，从而达到减小心理压力的目的。工作的缓解压力的方法有多种；一是鼓励其说出来，把自己压抑在心里的苦恼宣过泄出来，和大家进行沟通，赢取其他人的理解。人如果有压力而不能说出来，就会产生郁闷、烦躁等不正常心态，从而会进一步造成压力增大，影响人的正常工作；二是鼓励其通过运动等方式释放出来，组织参加体育运动和各种游戏都可以缓解压力。鼓励管制员通过这些形式把压力释放出来。转移管制员的注意力，使他们全身心的投入到娱乐中，这种形式能够使管制员身心完全放松、释放压力，为更好的工作做好充分准备。
3、结 论
综上所述，管制员由于从事的是关系到飞行安全的重要工作，行业的特殊性要求我们必须重视管制员的身心健康，保证管制员的工作、生活质量，防止由于人为因素造成的不安全事件，只要我们形成良好的氛围和共识，就一定能正确处理好这一问题，保障我国民航事业的安全平稳发展。
参考文献
[1]高浩然，我国交通管理人才需求分析及对策[j]，交通企业管理，2010(3)
[2]孟磊，浅析管制员压力管理[j]，空中交通管理，2007(3)
篇3
【关键词】 飞行技能 养成方法 技术型
目前，国内外对行技能培养的研究，都已经有了一定的成果。其中对于技术性技能，除了加强在空中对行机动动作精确性的控制，相关程序、法规的运用外，大多数飞行院校倾向行模拟器运用[1]。比如，在教授一项新科目时，现在模拟器上进行训练，知道操作达到了一定的标准，才能让你上飞机。还有，当学员在飞机上的操作不过关，教员认为其无法继续在飞机上完成课程，就会让学员回到模拟机上，继续打磨其技术。然而，对行技能的养成，是一个长期的、持续性的工程。
1 技术型飞行技能简介
1.1 技术型技能定义
技术型飞行技能是指飞行员顺利完成飞行任务所必需具备的、精确熟练操纵飞机的一系列技术性技能，包括速度控制、航向控制、高度控制以及飞行状态控制等诸多要素。航线驾驶技术型技能是飞行员对飞机航行状态的认知判断以及在具体飞行情境中的各种行为反应。
飞行员在起飞、爬升、巡航、转弯、进近、着陆等各种飞行任务中对飞机的控制，可以从飞行员在空中是否能够维持一定的姿态、速度、高度、航向、稳定性进行判定。
1.2 技术型技能养成方法
在初期的飞行训练过程中，航校对于技术型技能的培养，主要通过模拟器结合实际飞行训练来进行：在目视飞行训练的起始阶段，航校会让学员在模拟器上练习基本的机动动作：起飞、爬升、平飞、转弯、下降和着陆。得到带教教员认可，觉得学员可以安全地进行实际操作训练的时候，就会让其上机。到学员即将进行转场飞行时，教员会安排学员进行进一步的模拟器训练，然后才上真机进行实际的转场飞行训练。[3]
2 非技术型飞行技能简介
在很长一段时间内，飞行员普遍地认为，只要练好“一杆两舵”的飞行技术就能基本驾驶好飞机并保证安全。[4]但是，从近几年来的飞行事故中可以发现，三分之二的飞行事故涉及人的因素，这些因素不是技术原因，而是由于人们在沟通、合作和决策等方面出了问题。在研究中发现，相对于技术因素，非技术因素对飞行安全的影响更大。
所以，改善飞行员非技术技能是保证民航安全的重中之重。彻底掌握非技术型技能的特点，了解飞技术型技能养成的方法，并把之与实际相结合，才是改善安全的前提。
2.1 非技术型技能定义
非技术型技能的定义有很多。其最初是由欧洲联合航空局为解决非技术技能和技术技能有何区别，以及如何评价飞行员的非技术技能两个问题而提出来的。航空局内的非技术技能研究小组根据类的独立和简化原则，提出了非技术技能系统，认为非技术技能主要包括四类技能：情境意识、决策、领导与管理技能、合作技能。[2]
非技术型技能对于复杂社会技术系统的安全控制尤其重要。有研究人员总结了复杂社会技术系统的四个特征：系统越来越复杂和危险；系统越来越多的纵深防御设施；系统越来越自动化；系统越来越不透明。在这种复杂的环境中员工以团队形式与技术设备交互作用。安全是动态的，人误不可避免，系统始终处于各种内部的、外部的、预期的、意外的威胁包围之中。例如在飞行过程中，从威胁出现到最后消除关键是机组的处置方式，需要机组成员对隐患与失误有效地进行交叉检测，准确、迅速地交流信息、及时地采取应对行为并对决策进行评价。而良好的非技术型技能有助于这一过程的顺利完成。
2.2 非技术型技能养成的意义
民航飞行员非技术型技能训练的目的就是为了提高人的“性能”，已经有很多事例说明了人的因素在民航中的重要性。民航安全工作者在认识到非技术技能中情境意识、决策、领导与管理技能、合作技能四项因素特点的同时，也应考虑怎样基于这些特点设计针对性的训练来提高民航飞行员个体和机组的“性能”。针对民航飞行人员建立非技术技能培训体系是对飞行员进行系统训练中的重要一环。民航相关机构与航空公司应该给予非技术技能训练更多的重视。
2.3 非技术型技能养成方法
有研究人员已经指出，非技术型技能训练的最终效果是达到安全、高效和舒适的飞行目的，其次要目标是实现机组的认知、情感和心理学目标。训练内容应该包括：与人的因素有关的事故统计和分析，人的信息加工，个性类型，处境意识，厌倦或疲劳以及警觉性和应激性的管理，工作负荷管理，在机组内的有效交流，操作者的标准操作程序，任务分工，交互监视，相互支持，检查单的使用和做出决策。训练的具体目标是强化机组的群体意识，形成和发展飞行人员的领导能力、交流能力和决策能力，培养飞行人员的处理应激、解决冲突、良好的处境意识以及注意力分配和转移的能力。
目前，国内已有几家航空公司开展了CRM训练。国航使用全任务飞行模拟机和计算机基础训练器对飞行员进行培训，在非技术技能训练方面开展了部分工作。中国民航飞行学院的飞行教员通过CRM教学实践在非技术技能训练方面做了很多研究，发表了一些研究论文。在上海东方飞行培训有限公司里，也有着系统的CRM培训，同时CRM培训已经贯彻到飞行员培养流程的各个阶段。从ATPL差异理论培训开始，到新雇员、初始改装培训等，都涉及到CRM的培训。国内民航领域许多学者围绕飞行员非技术型技能的训练相关课题进行了很多方面的研究，提出了一些相对来说卓有成效的方法，但大都只是对非技术型技能领域的部分内容的研究和应用，缺乏系统性和全面性，还没有形成一个系统、科学、完整的理论和实践体系。
参考文献：
[1]高敏刚.民航飞行员人力资源战略规划方法研究[J].科技促进发展.2012，3：40-46.
[2]薛云燕，李俊良.我国民航飞行员培养瓶颈与解决办法浅议[J].中国民用航空.2006，72：84-86.
篇4
【关键词】鹿谷机场；气象要素；高温飞行；低能见度
0 绪论
随着科技的不断进步，近几十年来民航也在飞速发展壮大之中，随着飞机制造技术的逐渐成熟，人们越来越愿意将飞机作为中远途出行的首要之选。然而气象条件则与航空活动是否能够正常运行而密不可分。
全球机场的飞行延误事件中，因气象原因延误占41%，其中可避免的天气原因占17%，不可避免的天气原因占24%。飞行安全是民航永恒的主题，根据这些不断变化的天气现象，我们的飞行员、空管、公司等也在不断地改变飞行计划，确保航班的顺利进行。
1 研究背景
尽管机场助航设施和飞机的性能越来越先进，不利的气象条件对飞行的制约作用有所减少，但对处于一定气候条件和气候环境的机场和航路，不利飞行的天气影响所造成的旅客滞留、航班大面积延误，随着飞行量的增大并没有明显减少，特别是低能见度、大雾、雷暴、颠簸、积冰等不利行的天气，是造成航空运输企业延误的主要原因之一。
1.1 鹿谷机场地理环境特点
美国鹿谷机场（ICAO：KDVT）位于北纬33.69°，西经112.08°。鹿谷机场位于亚利桑那州中部城市凤凰城（又称菲尼克斯市）的北部，D类空域，场高1478英尺，拥有平行双跑道，机场东西南三侧环山，机场北面8海里开始群山环绕，最高可达8000英尺。
凤凰城气候干燥，年平均温度居全美主要城市之首，属热带沙漠气候。凤凰城平均每年有89天的温度超过100华氏度（38摄氏度），从六月到九月几乎全部时间都在此列。冬天风暴从太平洋向内陆移动时可能造成暴雨，但并不常见。冬天经常有雾。
1.2 本文研究内容
本论文主要针对凤凰城鹿谷机场气象要素进行研究分析，从鹿谷机场温湿压的数据入手，从而提出对提高航空安全服务质量，为未来气象要素研究打下基础。
2 美国鹿谷机场温湿压的特征及其对飞行活动的影响
2.1 鹿谷机场温湿压的特征
2.1.1 温度特征
首先先对各月的最高、平均、最低平均气温做个统计，得出下图。
经过美国鹿谷机场从2005-2014年数据统计，鹿谷机场全年平均气温低于15℃的有12月、1月、2月，以平均最低气温分析，其中12月的最低平均气温为6.46℃。全年平均气温高于30度的有6月、7月、8月，以平均最高气温分析，其中7月的最高平均气温高达39.54℃。以2011年7月为例，整月超过38℃的占24天。在2006年7月21日，当天最高气温高达47℃，为近10年来的最高气温。自2005年至2014年，共计低于5℃的日子296天，平均每年占29.6日，由于鹿谷机场地处美国西南部沙漠地带，冬季短暂，春秋夏季占全年大部分时间，图2将以季节分析气温趋势。
2005年至2014年，夏季（6-8月）平均最高气温基本保持不变，约为39℃。秋季（9-11月）10年内平均气温基本保持在23.7℃。冬季（12-2月）相对秋夏季变化较大，2013年及2011年，平均最低气温在5℃左右，其余均保持在7.5℃。总体来说，鹿谷机场所处的凤凰城近10年，气温没有较大变化，暑热天气较多，几乎没有严寒天气。
2.1.2 气压特征
首先先对每年的年平均气压做个统计，得出下图。
经过统计，2005年至2014年，10年平均修正大气压值为1011.4百帕，其中2010年最低，为1010.84百帕，最高为2006年，1011.81百帕。
2.1.3 湿度特征
根据2005-2014年各月湿度变化图，可知近10年，全年湿度最高值在12月，为46%，4-6月湿度最小，保持在17%上下，其余月份湿度基本维持29%。
2.2 温湿压对飞行的影响
2.2.1 温湿压对飞机起飞和着陆性能的影响
温度对飞机的起飞性能影响主要体现在滑跑距离上，滑跑距离又直接决定了是否能够安全的从有限的跑道上起飞，并在起飞后安全地绕开障碍物等。飞机的发动机需要吸取空气并混合燃油点燃，产生动力，而高温空气会使得发动机产生的动力变小，发动机冷却性能变弱等影响，随后加长飞机的滑跑距离等。
现根据鹿谷机场气象数据，设计测试，情景如下：采用Transpac航校使用的PA-28-181型w机0°襟翼起飞滑跑距离图，机场气压高度为1478英尺（标准大气压），飞机起飞重量为2500磅（3成年人带满油重量），5节逆风，随后设置温度变量-4℃（近10年最低温）、7℃（冬季平均最低温）、22℃（春秋季平均温度）、38℃（夏季平均最高温）、47℃（近10年最高温），进行测试。结果如下。
根据情景，在47℃（近10年最高温）情况下，所需滑跑距离仅为3050英尺，-4℃（近10年最低温）情况下，所需滑跑距离为1500英尺，47℃情况下所需滑跑距离是-4℃情况下的两倍之多。特别是针对鹿谷机场这样，高温几乎占据全年三分之一的机场，由于高温而使得飞机的滑跑性能大大降低，而这只是影响因素中的一个，便已严重影响航空活动的进行。
现根据鹿谷机场气象数据，设计测试，情景如下：采用Transpac航校使用的PA-28-181型飞机0°襟翼起飞滑跑距离图，鹿谷机场场高1478英尺，温度为22℃，飞机起飞重量为2500磅（3成年人带满油重量），5节逆风，随后设置修正海平面气压为变量，957hpa（美制28.26inHG，10年修正海平面气压最低值），1011.4hpa（美制29.85inHG，10年平均修正海平面气压），1033hpa（美制30.50inHG，10年修正海平面气压最高值）。
根据性能图纸最后得出的数据，修正海平面气压越低，所需要的滑跑距离越差，换言而之就是飞机性能变差，而修正海平面气压值越高，所需要的滑跑距离越好，飞机性能变好。
3 结论
通过以上各数据分析总结，发现凤凰城鹿谷机场的温湿压中，温度对飞行活动影响最大，由于鹿谷机场处于沙漠地带中，夏季长时间40℃以上的高温，会令飞机发动机、螺旋桨等结构性能减弱、不利机在适宜的温度下输出最充足的能量，所以在夏季飞行，飞行员应采用最佳爬升速度爬升，尽快脱离地面高温，使发动机等部件进入合适的温度下工作。另外，虽然气压对飞行性能的影响并不像气温的影响那么大，但在进行滑跑距离、爬升性能、航行性能的计划时，一定不能遗漏，在飞行计划上保有一定的余量，以防意料之外的事发生。
【参考文献】
[1]杨春凤，王荣，李新泉.影响航空飞行安全的气象要素探讨，现代农业科技，（2010）.
[2]范玉娟，马玉梅.论低能见度天气的预报及对飞行的影响，地球，2015（4）.
[3]Mohamed M.Ahmed ，Mohamed Abdel-Aty ，Jaeyoung Lee ，Rongjie Yu .Real-time assessment of fog-related crashes using airport weather data：A feasibility analysis，Accident Analysis and Prevention，2014.
[4]陈猛.机场地面风和大风的特征分析及其对飞行的影响，气象水文海洋仪器，2011.
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[6]Robert Barron and Vaughn Yates.OVERVIEW OF THE JUNEAU TERRAIN-INDUCED TURBULENCE AND WINDSHEAR PROJECT.
[7]翟洪岩.降水对飞行的影响及解决措施，科技信息，2012.
[8]许杰.降水对飞行安全的影响，基础科学，2014.
[9]陈建德，魏晋明，林士渠，王健治.强降水对飞行的影响，中国化工贸易，2014（24）.
篇5
关键词：武器控制系统，智能化，标准化
科技的飞速发展、世界局势的不稳定，使空中作战任务复杂多变，对飞机的战术技术性能和功能的要求也越来越高。在新机研制费用高、周期长的情况下，充分挖掘现有飞机的潜力、在兼顾先进武器系统和相对落后武器系统的情况下，提高飞机的战术性能成为首选方案。
机载武器控制系统是为适应空战的要求而发展起来的，用以实时控制和监视各种武器的工作状态，并提供和管理武器与其它系统之间的信息。近几十年来，军用战术飞机的设计朝多用途方向发展。为了执行多种战术任务，飞机必须能携带多种类型的武器。为了对所携带的多种武器实施有效地控制，保证武器系统的安全和提高作战成功率，必须有先进的机载武器管理系统。以往的作战飞机的武器控制系统大都使用硬线控制系统，而且对地攻击武器和对空攻击武器是分别控制的，分立式武器控制系统有诸多缺陷。因此，在计算机接口技术、多路传输总线技术、人工智能技术在军事领域应用不断深入的今天，设计统一管理对地攻击及对空攻击武器的智能化武器控制系统(Intelligentize Weapon Control System ，简称IWCS)，代替飞机上各自独立的武器控制系统，不仅能提高飞机的作战效能，而且能减轻飞行员的负担。
1分立式武器控制系统的缺陷
1.1控制分散
飞机上使用的对地攻击和对空攻击武器控制系统都是相对独立的，是分立式武器控制系统，飞行员操作使用不便，武器系统不便统一管理。免费论文。
1.2线路复杂，标准化程度低
分立式武器控制系统大多使用常规模拟电路设计，部件多、分系统多、硬件电路复杂、为把更先进的武器系统加到武器控制系统中，常常需要重新设计和布线。免费论文。同时飞机与武器之间的互用性差。
1.3飞行员操作界面复杂、智能化程度低
飞行员座舱内武器控制面板上开关、按钮、指示灯数量多，位置分散，提示信息单调，使飞行员操作不便，作战效率低。
2IWCS的功能
智能化武器控制系统用以实时控制和监视各种武器的工作状态，并按作战要求将武器从飞机上投向目标，同时提供和管理武器系统与其它系统交联的信息。其主要功能是：提供武器接口；装入、保存并显示武器的种类、型号、位置、数量、状态等信息；选择武器和武器投放方案；确定武器外挂位置的战斗准备；控制武器的发射或投放顺序、时间间隔等，启动武器的投放；为导弹提供离轴制导；为光电制导武器的电子装置提供接口；具有应急投放功能；具有自检测功能，当出现不协调或故障时，能自动告警并提供应急选择方案。
3IWCS硬件组成
智能化武器控制系统主要由显示控制部件、武器控制计算机、传输总线系统、对地武器接口部件、对空武器接口部件、武器载荷等组成，其组成框图如图1所示。武器控制计算机是智能武器控制系统的核心，用来处理显示控制部件输入的信息及相关航空电子设备出送来的数据，信息通过多路传输总线1553B传输。通过软件处理所有数据，控制与其相连的其它部件。
武器控制计算机向系统提供全部控制、监视和投放信号。它与显示控制部件、航空电子分系统、武器接口部件等相连。处理各部件传来的数据并控制与其相连的部件。
显示控制部件是智能武器控制系统的人机接口部件，包括武器控制板和多功能显示器。多功能显示器通过标准显示器接口与武器控制计算机相连，用于显示武器挂点的状态，供飞行员监视外挂投放装置及武器的状态与使用条件；用于显示辅助决策专家系统的询问、攻击方案提示、使用方法提示等。武器控制板是一个多功能专用板，由可编程开关、按钮、指示灯及数字小键盘组成，驾驶员可通过武器控制板输入机载武器控制系统需要的初始信息，并通过武器控制板对辅助决策专家系统作出响应。
传输总线系统完成系统各部件之间信息的传输，包括总线控制器、多路传输终端、传输线路、传感器等。总线控制器由软件编程控制，是武器控制计算机与传输线之间的接口。免费论文。多路传输终端用于将传输线与远距离终端连接起来。
对地武器接口部件及对空武器接口部件是将武器载荷与控制计算机相连接的部件，它通过多路传输总线与控制计算机相连，将武器载荷提供的武器信息调制转换成计算机可接受的信息，通过传输总线送入控制计算机；控制计算机传来的指令信息经功率驱动等处理后，传输给武器载荷。
武器载荷由武器悬挂装置（挂弹架、导弹发射架等）和所悬挂的武器弹药
组成。它们分别与对地武器接口部件和对空武器接口部件相连，悬挂装置的型号、状态及武器的有无、种类、型号等信息通过接口部件传给控制计算机，控制计算机发出的指令经接口部件传给武器载荷，完成武器最终发射或投放。
4IWCS软件设计
4.1 应用软件结构
本系统中应用软件的功能是采集并处理各种监控信号，并按指令向系统提供控制和武器发射/投放信号。应用软件采用模块化设计，包括主控模块、任务设置模块、辅助决策专家系统、自检测模块等，软件工作流程图如图2所示。
主控模块负责整个武器控制系统的管理，包括人机界面、输入/输出接口的管理、功能菜单的管理等；动态监视系统各部分的状态信息，接收与系统交联的其它系统传送的数据，通过专家系统进行推理判断，调用相应的处理程序。
任务设置模块的功能是：设置目标类型、相对本机的位置等初始条件，启动辅助决策专家系统。
自检测模块用于检测发射/投放电路的完好情况，当出现故障时，自动切换到备用方案。
4.2辅助决策专家系统的设计
辅助决策专家系统属于嵌入式专家系统，具有较小的知识库、简单的推理机制，由于其结构简单、又能满足系统需要，是一种比较实用的专家系统。系统用来对飞机武器控制过程中出现的各种情况进行辅助决策，根据初始条件、提出可供选择的战斗方式，并推荐武器类型、发射/投放方式、投放顺序等最佳使用方案。驾驶员可以对系统推荐的方案进行取舍或修改，修改后的方案又作为新知识充实到知识库中。
专家系统是人工智能的一个最新的研究领域，是具有相当数量权威性知识，并能运用这些知识解决特定领域中实际问题的计算机程序系统。它根据用户提供的数据、信息或事实，运用系统存储的专家经验或知识，进行推理判断，最后得出结论，同时给出结论的可信度，以供用户决策之用。人们事先把某些专家的知识总结出来，分成事实和规则，以适当的形式存入计算机，建立起知识库，并根据某些商定的原则，确定推理规则。根据这些专门的知识和规则，系统对输入的原始数据进行推理，做出判断和决策，因此能起到专家的作用，大大提高了工作效率和工作质量。专家系统的结构如图3所示。
知识库是问题求解知识的集合，含有显示地表示的各种知识块，包括基本事实、规则和其他有关信息，是专家系统的核心组成部分。本系统中知识库的建立依靠武器控制领域专家的经验知识和理论知识，经验知识从有丰富经验的驾驶员对武器操作经验中总结获得；理论知识是经过大量的理论研究计算得到的。
推理机是专家系统的“思维”机构，是实施问题求解的核心执行机构。其主要功能是协调、控制系统，决定如何选用知识库中的知识，对用户提出的证据进行推理，求得某个问题的解答。因为在空战过程中，作战环境不断变化，系统对外界的反应也应随之变化，这样就形成了一些不确定的和不精确的事实，为了满足系统的不确定性和不精确推理判断技术以及系统的实时推理算法，专家系统采取确定性和概率性的推理运算机制，同时，考虑经验系数，以提高系统的置信度。
知识库与推理机分离的设计体系，使得知识的增减和修改不影响整个专家系统的工作，随着时间和条件的变迁，可以及时更改知识库，以提高系统的智能化水平。
4.3 挂点的显示格式
合理的选择挂点的显示格式，能减轻飞行员的思考负担，使飞行员能更快速准确的作出反应，提高作战效率。现代航空电子中常用的显示格式有字母、图像、字母与图像兼有三种格式。系统选用字母与图像兼有的显示画面，分别用
表示飞机、挂架、火箭（用字母R表示）、炸弹（用字母B表示）、导弹（用字母M表示）等。向下箭头所指位置为当前攻击武器。图4为一挂点显示画面实例。
5结束语
本系统应用计算机接口技术、数据传输系统技术、专家系统技术设计了智能武器控制系统，克服了以往武器控制系统部件多、分系统多、硬件电路复杂、维护困难、增加新武器系统难等弊端。友好的人机界面使飞行员的操作变得更简单，标准化的接口设计使得增加新武器系统和在不同飞机和武器之间移植只需改变相应软件即可实现，使系统具有一定的通用性。本系统已在实验室的机载武器控制智能仿真系统中实现，并收到了良好的效果。
参考文献：
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[4].张海藩.软件工程导论.北京：清华大学出版社.1998年
篇6
[论文摘要]利用因子分析，揭示了影响飞行能力强弱的主要因素是飞行学员的综合反应能力。同时，在保证原始数据损失较小的情况下，把多个变量综合为三个公因子，简化了数据结构，客观地确定了权重，使飞行能力的综合评价更准确，为选择飞行能力强的学员提供了有益的参考依据。
1引言
我国民航事业的发展，需要大量的飞行员．飞行员的培养质量是我国民航进一步持续、快速、健康发展的重要基础，是事关航空安全的大事．高素质的飞行员由诸多因素所决定，其中，很重要的一个决定性因素就是飞行员自身的飞行能力．
由行能力的差异，每一个飞行学员未必都能成为飞行员，即使有的成为飞行员，在飞行驾驶技术上也参差不齐．这种现状不仅在培训方面给国家带来了经济损失，而且还会给民航的飞行安全带来一定的影响．因此，提高飞行员的培养质量，尤为重要．笔者认为：做好以下两方面的工作是重要的：一是选择飞行能力强的学生；二是在学习训练阶段，不间断地加强学员飞行能力的培养，提高他们的飞行能力．这样，我们就能为中国民航事业培养出高素质的飞行员，满足持续、快速、健康发展的中国民航对飞行员的需求．
我院教师曾在“预测飞行能力”方面作了首次尝试．他们利用逐步回归法选出6个评价飞行员飞行能力的指标，建立了评价飞行能力的回归方程，然后对飞行学员的飞行能力作评价，定等级，但是，效果不太理想．其原因在于：①选出的评价飞行能力的指标虽然都在不同程度上反映了一个学员的飞行能力的某些信息，但是各指标之间存在一定的相关关系，反映的信息在一定程度上有重叠；②评价飞行能力等级界限的确定，人的主观因素参与较多，影响了评价等级的客观性．因此，有必要寻找和设计较少的几个指标，来综合各指标携带的信息，这几个综合指标相互独立，所代表的信息既不重叠，又包含了原指标的大部分信息．因子分析正体现了这一思想，因此，因子分析法是解决该问题的一个好方法．
本文利用因子分析法，对飞行能力进行综合分析与评价，取得较好评价结果，为民航飞行员的选拔提供科学的参考依据．
2因子分析法
因子分析通过研究可观测变量的相关矩阵或协方差矩阵的内部依赖关系，把多个变量综合为少数几个称为公因子或主因子的因子，并用这几个不可观测的公因子的线性函数与特定因子之和来描述原来观测的每一变量，既找到可观测变量受公因子支配的规律，从而尽可能合理地解释存在于可观测的原始变量之间的相关性，并起到简化变量维数与结构的作用。
设某问题中的有一定的相关关系的p个变量，并观测得到这p个变量的n组资料，，…， ，各变量均受不可测的m个公因子的支配(m
称为因子分析模型.用矩阵表示: ，其中为因子载荷矩阵，为第i个变量在第j个公因子上的载荷. 为特殊因子，实际应用中，往往忽略不计.因此，在因子分析过程中，首先找出因子载荷矩阵，然后根据具体问题，结合专业知识给出各公因子合理的解释及命名.如果一时难以找到合理解释的公因子，进一步作因子旋转，使旋转后的公因子有着更明显的实际意义.如果研究的问题需要，还可以把公因子表示成变量的线性组合，进而对研究的每一个变量计算出公因子的估计值，即因子得分，再利用每个可观测变量的因子得分值可对变量作出合理的评定。
3应用实例
评价飞行能力的六个指标是：光(手)反应时(微秒)(AA1)，声(脚)反应时(微秒)(BB2)，被动反应最优值(微秒)(C1)，被动反应总错次(C2)，综合反应平均时(微秒)(DD1)，综合反应总错次(DD3)．在飞行技术训练结束时，学生飞行驾驶技术等级的评定分为上等、中上等、中等、中下等及下等五个等级．现在对某年级毕业生中飞行驾驶技术等级为上等的15人(排序在前15位)和中上等的15人(排序在后15位)，共30名学生入学时的飞行能力检测数据进行因子分析，并对其飞行能力进行综合评价．步骤如下：
(i)由于反映飞行能力的指标与飞行能力的强弱程度成反比，首先对各项指标数据取倒数，然后再对取倒数后的数据进行标准化处理，得到标准化数据表
(ii)根据标准化数据表，计算出与之对应的相关矩阵，见表1．
(iii)计算出相关矩阵的特征值，求特征值的贡献率及累计贡献率
从表2我们可以看出：前三个特征值的贡献率已达76．283%，即可描述原变量的信息已达76．283%，而后三个携带的信息较少，也就忽略不计．因此，提取前三个因子能对所分析的问题作出较好的解释．
(iv)求主成分解，并选用最大方差旋转法旋转因子，得因子载荷矩阵(见表3)．
通过旋转，得到比较理想的因子载荷矩阵．从表3可以看出：X5，X6二个变量在因子F1上有较大的正载荷．这是一个典型的综合反应能力因子，代表了飞行学员综合反应能力的大小，即飞行学员动作的灵活性，判断的敏捷性与准确性的体现．
在因子F2中，X3具有较大的正载荷，在其它指标上，有相对较小的正载荷或负载荷．这表明因子F2是一个典型的被动反应因子，代表了飞行学员动作的协调性和动作节奏的快慢程度．
在因子F3中，X1具有很大的正载荷，X2具有较大的正载荷，因此F3是一个典型的简单反应因子，代表了飞行学员接受到简单的光(声)信号做出动作反应所需的时间，即代表了对信号反应快慢的程度．
通过因子分析，用三个主因子F1，F2，F3代表了六个反应飞行能力的指标，已具有76．283%的把握，且各因子也有了明确的解释．F1包含了变量X5和X6携带的大部分信息，称为综合反应能力因子；F2包含了变量X3携带的大部分信息，称为被动反应因子；F3包含了变量X1，X2携带的大部分信息，称为简单反应因子．
(v)运用SPSS软件得出30个学员的因子得分、排名及综合排名，见表4．
利用因子得分，每一个学员的综合得分值可用因子F1，F2，F3的贡献率作为权重ai(i=1，2，3)与对应的得分之积：
这样，就可以得到30名飞行学员中每一名的飞行能力的综合得分zj(j=1，2，…，30)及其综合排名，即飞行能力强弱的高低排序．(表4)
4结束语
通过上面的分析，可以得出如下结论：
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论文摘 要:在航空迅速发展之际,空中交通管理领域中的空管安全问题被逐渐重视。本文从管制员工作的角度,对空管信息处理中存在的人的因素进行了分析、总结。并对常见的由于空管信息处理引起的空管不安全事件进行分析,对空管信息处理提出了一些改进建议。
一、空管信息处理系统简介
随着我国的经济快速发展,空中交通流量与日俱增,如何提高空管安全、高效运行已经成为研究热点。管制员在对航空器进行管制指挥的本质是对空管信息处理的一个过程。因此,对空管信息处理的深入研究有助于保障空管安全。
空管信息处理系统可分为信源、存储、处理、传输和显示五个子系统。对信源的操作主要是空管信息的采集,在操作时要完整、准确、及时。管制信息的处理在目前的半自动或人工条件下,存在格式不规范、存储效率低等缺陷,这会导致进程单填写有误等差错的产生。从信源得到的信息并不一定符合特定的空管需要,如在不同空管单位之间的通报、协调,其中涉及航空器的呼号、位置、高度和预计移交时间等,这就需要对现有信息进行加工处理。在目前,空管信息处理的标准化程度不足和自动化水平不高,信息加工也就成为一项有难度的空管工作。现今各大地区空管局使用设备不同,使得有些空管信息必须使用人工的方式进行加工和传递。空管信息显示是管制员能否正确“感知”信息的关键,常见的显示有文字记录、电子动态显示和雷达识别标志等。在以人工为主的系统中,信息格式的不规范、不统一以及大脑抽象记忆比例过重,会造成信息的丢失,这也是今年来空管事故症候发生的重要原因之一。
二、空管信息处理与空管安全
(一)信息处理中的主要差错和原因
我国的民用航空在上世纪80年代开始,逐渐采用和参照国际民航组织标准,放弃苏联的民航运行、发展模式。在法规体系、设备标准、运行规章等方面,我国尚未建立系统性的标准体系。这就造成了各单位执行的标准不统一,运行的方式不统一,使用的设备不统一。航班量增长迅速,随之而来的与空管密切相关的航班信息量也在不断增加。在一个每天对几百架次航班提供空中交通服务的运行单位,没天汇总相关的空管信息多达数十万条。对于我国目前的空管现状,尤其是无法完全采用电子化处理的情况下,管制员处理空管信息出现差错的现象呈易发、增多趋势。
(二)空管信息处理与空管安全的关系
很多因素会影响人们的行为,比如反应时间。这些因素包括视觉、听觉等人本身固有的特性,还包括经验、技能、疲劳程度等人后来发展出来的特性。在日常的空管指挥工作中,飞行量的增长使管制员单位时间内指挥的航空器数量增加,留给管制员处理信息的时间不断缩减。
在空管工作中人的因素至关重要,这包括:管制员承受工作负荷能力、听说能力、对信息的处理能力等。首先,工作负荷的强度直接影响管制员的工作状态,管制员工作负荷的强度既与空管任务的性质、内容、飞机数量、陆空通话量等相关,又与管制员的工作经验、知识储备、认知水平等有关。在正常的工作负荷范围内,管制员处于适宜的工作状态,思维清晰、反映敏捷且情绪稳定,管制员能较好的认知当前情况和预测未来状况,空管的工作效率与准确性较高。其次,空管在目前主要是管制员与飞行员通过无线电通话来交流信息、进行管制与被管制。为了避免在此过程产生人为差错,国际民航组织(ICAO)和我国民航主管部门规定了标准的陆空通话用语。最后,管制员对信息的处理能力表现在认知、记忆、决策、执行等方面,是对信息加工处理的全过程。由于人的注意力具有选择性、集中性、有限性的特点,管制员有时会对一部分重要信息产生遗漏或疏忽。在空中交通流量增大,管制员工作负荷也随之加大,管制员的记忆力也会降低,进而影响决策。上述环节中的问题与管制员特定情况下较低的情景意识水平有关,这也本文着力提出改进的方面。
三、空管信息处理改进研究
对于空管中人的因素,我们在分析2008年以前发生的空管责任事故症候时,得到一项结论,空管信息的处理失误大多是在专职人员负责且信源可靠时发生的。管制员在得到飞行动态后没有及时、准确更新空管信息,并且缺少信息处理自检、互检措施。对于这一问题,空管单位应将空管信息的采集、存储在同一管制岗位完成,比如设置专门的协调通报席位,对信息的采集、存储操作建立合理、安全、有效的工作程序。除此之外,管制员在工作还要做到对空管信息进行再分配,在必要的时候对空管信息作出推测、计算、修订等。由于新空管信息的产生与外界关联,所以管制员要把空管信息与外界实时关联、更新,这样才能确保空管运行指挥的安全。
将空管运行中人的信息加工出现错误进行的探讨和分析,了解错误来源和提出应对措施,对减少人的因素导致错误,为保证空管运行安全具有十分重要的意义。除此之外,空管设备与法规条例也对空管运行安全有不可忽视的作用。
参考文献:
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关键词：微型多旋翼；环境监测；飞行控制系统
中图分类号： TP79 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）31-146-2
1 无人机的定义
无人驾驶航空器简称无人机，英文的缩写为UAV（Unmanned Aerial Vehicle）。无人机具有受气候的影响小，效率高反应速度快、能准确定位、准备工作简单、操作控制容易等特点。整个系统运行稳定，经济性能高，可以在小面积区域、兴趣地点悬停重点拍摄。
2 无人机的分类
①水平起降式：水平起降式机翼为固定式。优点：飞行速度快，可以进行高空飞行，动力效率比高，续航能力强。缺点：受空气流动影响较大，无法悬停在指定位置，对目标只能进行“盘旋观察”在复杂地形飞行时需要操作难度高，微型固定翼UAV限于效果的比例，身体容易跟随流线和角运动，进而影响其稳定性，难以获得连续稳定清晰的图像。对起飞和降落场地要求较高，要求起飞及着陆航线平整且无障碍物，且发射或降落时需要考虑风向、风速问题，限制较多。②垂直起降式： 垂直起降式机翼为旋翼式。优点：低空空气流动对其影响较小，可在空中悬停。可以在兴趣目标点进行“悬停凝视”观测，可以获得连续稳定清晰的图像，有利于小目标或局部区域的细致观测。具有垂直起降能力，可以在恶劣的场地进行起降，对气象条件要求低，具有较广的应用范围。缺点：机翼载荷比水平起降式高，动力效率比低，无法滑行，为减少自重，续航力低，控制系统复杂，容错率低，容易出现故障。
在多种类的无人机中，四旋翼无人机是目前研究最为广泛、用途最多的一种。四旋翼无人机由于能够垂直起降、自由悬停，适应不同的情况，在不同的环境下自由转向和调速。
3 无人机工作原理
3.1 系统概述
无人机飞行控制系统是无人机的核心，飞行控制系统通过采集飞行器的姿态、速度、压力、转速等信息，传输给飞行控制处理器，由处理器解算并发出控制无人机飞行状态的指令，并且通过无线数据通信系统可以向地面站实时传输无人机的飞行参数和功能传感器所探测的目标信息；另一方面，地面站也可以根据需求向无人机发送指令，控制无人机姿态、航向，到达指定地点进行拍摄或探测。整个飞行控制系统的设计是无人机的关键，是地面站与机上飞行控制系统的综合，飞行控制系统的好坏直接决定着无人机的质量。
3.2 无人机探测系统搭载原理
3.2.1 无人机遥感技术
无人机的遥感技术是将传感器技术、遥测遥控技术搭建在无人机技术的平台上，并运用计算机技术进行运算控制，通过通信技术完成信息传输及存储，可迅速、自动、智能地获取相关的环境空间信息，采集数据和应用处理。无人机续航时间长、能实时传输影像，具有成本低、高分辨率、机动灵活等特点，在高危地区探测具有较好的应用前景。
3.2.2 利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像
无人机通过控制系统可以实现影像的自动拍摄和获取，通过航迹的规划实施监控，将采集的信息数据进行压缩和自动传输，还可以完成影像预处理，可以在水域环境监测提供环境信息，为各级环境部门环境检测提供便利，并可满足环境应急响应的需求。
3.2.3 数据融合生成三维立体空间图
地面站系统搭载了数据融合软件系统，该系统将传回的传感器数据和位置信息等数据，进行数据融合，生成立体三维空间图，直观展示各类信息，便于数据分析。
3.3 微型多旋翼无人机系统使用目标设定及定位
卫星及传统航空器在复杂水域、面积相对小且污染类型多样的区域拍摄不清晰，无法达到分析要求，无人机飞行器可以在复杂区域完成悬停凝视，拍摄连续稳定高像素图像，更能细致对进行目标区域进行监测。
四旋翼无人机携行方便，不受使用场地约束，最高可在6 级风力情况下使用，在阴云、雾霾能见度不良天气情况下，可以低空或贴水面飞行，获取水域环境的高清晰图像，可以实时追踪和监测突发环境事件的发展。同时借助地面站外部通信设备将无人机实时拍摄巡查地点的高清图片通过网络进行转播或存储。
3.4 无人机的优点
①多旋翼无人机通过采用GPS 模块实现了空间定位功能；将网络通信、自动控制、物联网及软件技术，集成在多旋翼无人机上，利用无人机灵活性特点，以点及面，就可以无死角、全方位地探测目标区域环境条件状况，实现定时定点采样，极大减小了控制生产成本和系统功耗。②数据融合生成立体三维空间图；特有设计了地面站系统，实时显示无人机传回的传感器数据和飞机当前位置信息等，同时进行数据融合，直接将数据以立体三维空间图直观展示，环境各参数指标一目了然。
4 微型多旋翼无人机的操作注意事项
本文以大疆精灵Phantom 4为例，介绍无人机的使用方法：无人机具体参数如表1。
①在目标地点附近起飞，飞行范围是以起飞点为中心高度120m以下，半径500m 范围内。②四旋翼飞行器可以垂直起降，在目标区域附近垂直起飞，到达预定高度后，飞往目标地点，对目标地进行检测。在检测过程中可以根据现场环境调整无人机的高度，便于获得更清晰的图像。在飞行过程中要注意于其他建筑或固定障碍物保持20-30m的安全距离，与运动的障碍物需要保持500m的安全距离。在一次出动微型多旋翼无人机时，需要在各组间设立指挥员，协调各组的飞行范围，保证任务顺利。③受电池约束，该型号无人机只能持续飞行28分钟，信号接收范围为3.5公里，在飞行时注意飞行时间和距离的控制，避免因没电或超出控制距离造成损失。
5 多旋翼无人机在水域环境监测中实际的应用
5.1 无人机在水产养殖区的应用
在水产养殖区域，水域环境检测尤为重要，以水草为例，水草作为大多鱼类的食物，可以很好地促进鱼类的生长，当水草超过一定数量，会造成水层缺氧，并加速水草死亡，造成水质变坏，不利于鱼类养殖。所以鱼塘需要实时监视水草数量，人工划船或观望难以做到全局观测，结果比较片面，使用无人机对水域进行全局探测，快速了解鱼塘整体情况，也可以在局部进行悬停并凝视，确定水草生长情况，获得鱼塘准确信息并及时制定应对措施。
5.2 无人机在环境检测的应用
沂河流经临沂沂水、沂南、临沂市区，临沂段全长284公里，流域面积7425平方公里，集水面积2872平方公里，河面最宽达1540米；被临沂人民誉为"母亲河"。是临沂重要的淡水资源，该河两岸附近分布着工场和众多的居民地，存在排污问题。对沂河的环境检测尤为重要，通过无人机技术可以快速地获得沂河流域环境情况，对保护水资源具有重大意义。
6 结论
水域环境监测需要对目标区域进行全局观测和量大的局部观测，要想获得大量高质量的局部观测信息，就需操作灵活，可控制性高的无人机系统组来完成。可以预见的是微型多旋翼无人机将会得到大量应用，而且未来微型多旋翼无人机的发展方向将是智能化、多样化的空中机器人群组。
参 考 文 献
[1] 高鹏骐，晏磊，赵红颖，何定洲.无人机遥感控制平台的设计与实现[A].第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C].2013.
[2] 黄爱凤，邓克绪.民用无人机发展现状及关键技术[A].第九届长三角科技论坛――航空航天科技创新与长三角经济转型发展分论坛论文集[C].2012.
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关键字：跑道侵入；人为因素
跑道侵入，指的是在机场发生的任何航空器，车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况。地面保护区情况复杂，而在纵横交错的大型机场的跑道上，一个小小的疏忽造成的后果也许都难以想象。
据美国联邦航空局（FAA）统计，2009年全美共发生951起跑道侵入事件，其中空管原因占16%；2010年全美共发生966起跑道侵入事件。欧洲航空安全组织统计报告显示，欧洲范围内跑道侵入事件逐年增加，在欧洲范围内平均每天会发生2起跑道侵入事件，平均每14天就会发生一起严重的跑道侵入事件。在我国，近年来民航发展迅猛，民用航空器飞行量以每年将近20%的速度迅速增长。而根据加拿大运输部的一项研究，一个机场的交通量增加20%将使跑道侵入的可能性增加140%。随着空中交通流量的增大，机场的地面交通环境的日趋复杂，跑道侵入的可能性大大增加。民航局空管局统计，2007年发生跑道侵入事件12起，2008年发生3起，2009年发生3起，2010年发生8起。面对诸多的跑道入侵事件，认清现状，找准解决途径，尽可能地减少此类事件的发生，是所有民航从业者都必须要正视的现状。
本文真是基于这样的现状，希望用定性的分析方法对跑道侵入的因素进行研究，希望可以通过理论分析的结果，有效的提高管制工作中的安全性，从人、机、环境、管理四个方面进行研究讨论，给出影响跑道安全的主要因素。
第1章 跑道侵入
1.1跑道侵入的定义
ICAO把跑道侵人定义为在机场的任何航空器、车辆或人员错误进人指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况。
FAA把跑道侵人定义为：在机场跑道环境内涉及地面航空器、车辆、人员、或物体对正在起飞、准备起飞、正在着陆、或准备着陆的航空器产生碰撞危险或导致丧失所需间隔的所有事件。
1.2 跑道侵入的严重程度分类
我国民航和国际民航组织中，根据时间的严重程度，把跑道侵入分为以下五个等级：
A类：间隔减小以至于双方必需采取极度措施，勉强地避免碰撞发生的跑道侵入。
B类：间隔减小至存在显著的碰撞可能，只有在关键时刻采取纠正或避让措施才能避免碰撞发生的跑道侵入。
C类：有充裕的时间和或距离采取措施去避免碰撞的跑道侵入。
D类：事件符合跑道侵入的定义，但不会立即产生安全后果的跑道侵入。
E类：信息不足无法做出结论，或证据矛盾无法进行评估的情况。
1.3引起跑道侵入的原因
1.3.1 FAA对引起跑道侵入的原因分类
FAA按照失误类型把跑道侵入分为运行失误（OE）、飞行员偏差（PD）、车辆行人偏差（VPD）三种类型。
1.运行失误是由空中交通管制员引起的行为。
2.飞行员偏差是飞行员违反联邦航空规章的行为。
3.车辆或行人偏差是车辆、行人和其他物体未经空中交通管制批准进入跑道活动区域运动，从而干扰航空器的正常运行。
从上面原因分类可以看到FAA将人为因素作为跑道侵入的影响因素重点。三种类别的载体都是人。然而，大量事故的调查分析结果表明，导致事故的原因是由于不安全状态、不安全行为和不良环境所引起的[1]。要系统地研究跑道侵入的影响因素，就要全面地考虑“人-机-环”三者之间的关系。基于这一点，在制订跑道侵入影响因素时采用SHEL模型（SHELL模型）。
1.3.2按照SHEL模型对引起跑道侵入的原因分类
对跑道侵入事件进行分析时，可以使用SHEL 模型（SHELL 模型），组成这个界面的元素包括：软件（Software）、硬件（Hardware）、环境（Environment）和人（Liveware），分别用其首字母S、H、E、L来代表，即是SHEL模型。
S：管理因素：指机场对机场周边和机场运行的管理，包括对机场工作程序的管理和相关人员和机场附近野生动物的管理。
H：设备因素：指对保证机场正常安全运行所需的相关设备，包括通讯设备、机场位置识别标志、警示设备等。
E：环境因素：指机场的自然环境，相关工作人员的工作环境等。
L：人为因素：这里指能引起跑道侵入的人，包括飞行员，管制员，车辆驾驶员，机场附近的居民。
在这里，管理因素和设备因素符合SHEL模型中软件与硬件的定义。提出的四种影响因素也与SHEL模型中各个子项较好的吻合。SHEL模型的关键不是孤立的各个不同的部分，而是人的要素与其他要素之间的联系[2]，而这种联系就是我们要分析的重点。
第2章 浅析跑道侵入形成的影响因素
2.1人为因素对跑道侵入的影响
从跑道侵入事故的角度分析，能够造成跑道侵入的最终载体绝大多数都是航空器和车辆。但是仅有这2项是不够的，因为无论是飞行员还是车辆驾驶员都要服从塔台管制员的指挥，所以作为人与人之间的关系，管制员的因素也是必须考虑进去的。同时车辆行人也包括其中，都属于人为因素。所以在人为因素对跑道侵入影响分析中，我们研究管制员、驾驶员以及车辆行人等各自的失误。
2.2.1管制员对跑道侵入的影响
通过对数据分析我们可以归纳出造成跑道侵入事故的管制员操作失误（OE/D） 情形主要有以下几种（按先后顺序）：
（1） 短暂遗忘航空器、车辆、已发出的起降许可等；
（2） 沟通失误（即错误复述指令/收听指令）；
（3） 未能进行协调（无效的团队合作）；
（4） 错误判断航空器的间隔；
（5） 错误判断航空器位置；
（6） 错误确认某架航空器并向其发出指令。
具体可总结为两个基本事件：“错忘漏”和协调不当。尽管导致以上错误的具体原因难于考证， 但仍可以归咎于以下三个因素： 工作时走神，设想航空器/飞行员会按预期操作（导致未能跟踪扫描与检查），管制员工作量过大（压力过大）。
管制员目前实行“双岗制”来有效减少管制员的错、忘、漏现象，因此造成跑道侵入事件发生必须管制席和监控席同时出现差错。而监控席出现差错的主要原因是管制员注意力分配不当和遗忘。除此以外，很多大型机场都安装了场面监控雷达设备，可以有效帮助管制员减少失误。
2.2.2驾驶员对跑道侵入的影响
1、飞行员失误（PD） 分析
造成飞行员失误（PD） 的主观原因由于现存信息有限而无法全部确定， 但是各类飞行员失误的报告却包含了有关造成这类失误的类型信息，主要有三个基本事件，即错误执行指令、准备不充分和操作失误。除此以外通讯设备的实效也可导致飞行员错误执行指令。另外在一般情况下，管制员应当关注航空器是否按指令进行操作，以便在飞行员错误执行指令时能及时纠正。
2、车辆/行人失误（V/PD）
造成跑道侵入事故的V/PD 情形有以下两种（按先后顺序）：
（1） 未经许可进入活动区或飞行区的行人/私有车辆在未进行沟通或未经许可的情况下进入了跑道；
（2） 经过许可进入活动区或飞行区的人员/机场车辆错误执行管制员指令进入了跑道。已报告的车辆/行人失误中约有20%属于第一种情形， 这其中有一些人是由行区缺少足够的防护栅栏和其他障碍设施而冒失闯入， 而另一些人则是故意绕过防护设施进入飞行区。
上述可归为两个基本事件，未经许可进入和错误执行指令。和飞行员的情况相同，管制员同样对车辆/行人有监控义务，因此也要考虑[2]。
2.3客观因素对跑道侵入的影响
2.3.1设备对跑道侵入的影响
1、通讯设备故障
通讯设备的故障会导致指令的发送与接收不能实现互通，更严重的是会导致驾驶员由于接收不到指令而擅自做主操纵飞机或车辆进行活动，造成跑道入侵。
2、场面监控设备故障
场面监控设备可能是场面监视雷达，也可能是一般的以摄像头为主的监控设备。它们都可以帮助管制员监控机场活动区中的航空器、车辆和行人的动态。但当监控设备故障时，会向管制员提供错误的信息或提供的信息延时太久，从而导致管制员作出错误的决定，造成跑道入侵事件。
3、指示设备缺失
设置指示设备的目的是帮助驾驶员判断识别当前所处位置和目的位置。如果没有相应的指示设备，在气象条件较差时驾驶员很容易越过跑道位置等待线而侵入跑道。
4、运行设备故障
如果飞机或车辆故障，会导致机体和车辆无法操作，如果故障发生在跑道上，则必然引起对跑道的占用，造成跑道侵入。
5、保护设备漏洞
如护栏存在漏洞，则会增加机场外人员进入机场的可能，进而增加跑道侵入的可能。
2.3.2环境对跑道侵入的影响
环境因素的主要研究对象是指天气因素，天气因素一直以来被认为是造成跑道侵入事件的主要原因。
1、 低能见度。
低能见度一般是指雾、霾、浮尘或是雨雪等天气现象，影响道飞行员和管制员的视野，进而容易造成跑道侵入的潜在隐患。
2、光线的反射
太阳位置正对飞行员或管制员的观察方向， 或阳光的反射影响飞行员或管制员观察时，都容易造成跑道侵入。
3、 下雪或结冰天气
下雪或者结冰天气造成机场地面标志被覆盖，同时如果清理不及时，跑道上有部分积雪覆盖，给飞行员着落增加了难度，增加了跑道侵入的可能。
4、 夜间飞行。
夜间不管是飞行员还是管制人员的视野都降低，容易造成跑道侵入。
2.3.3异物对跑道侵入的影响
对跑道上这里的异物指的有两种：一种是存在于跑道上但未及时清理的异物，另一种是在跑道上形成的异物。对于跑道上形成的异物侵入，可分为：由机或车辆本身的故障造成的部件脱落侵入或驾驶员操作不正常造成的机体或车辆与跑道摩擦碰撞引起的异物形成。
3 提出的建议及改进措施
3.1人为因素
3.1.1对于管制员
对跑道侵入风险较高的机场，应组织管制部门对滑行路线、塔台视频盲点、目视助航设施（标志、标记牌和灯光）等进行梳理，防止因为指示模糊或错误造成航空器滑行路线错误，或者因为超出塔台管制员视野范围等情况造成无法对航空器滑行路线的持续监控。
1、管制员应使用标准陆空通话用语、管制习惯、规范操作和持续监控，避免因为误听指令引起跑道侵入。掌握航路管制许可的时机，以免分散飞行员的注意力，要求对相关指令严格进行复诵。复诵要求的严格程度直接关系到对发送和接收的ATC 许可和指令的误解的严重程度。
管制员的滑行指令必须有滑行界限，滑行界限是航空器在收到继续滑行的指令前必须停止滑行的一个位置。对于离港航空器来说，滑行界限通常是使用跑道的等待点，但是，根据主要的交通状况，滑行界限也可以是机场的其他任何位置，包括跑道交叉点。使用交叉跑道起飞时，ATC 须明确指出恰当的等待点。
滑行许可的界限超越跑道时，即使相应的跑道没有使用，也必须含有明确的可以穿越跑道的许可。航空器的滑行与使用跑道有关时，在航空器进入或穿越跑道前，应将与此航空器的通信由地面管制员移交给塔台管制员。在可行的情况下，强烈建议使用标准滑行线路。对于较复杂的指令，可将指令分成若干部分，按照先后次序发送，避免飞行员误解。
2、 管制移交方面， 根据NAVCANADA 有关跑道安全调查发现，有相当多涉及ATC 运行差错的事故征候发生在管制员进行位置移交之后。要确保位置移交包含完整的交通情况，应考虑使用标准移交检查单。
然而，防止跑道侵入不仅是空管部门的问题，相关单位（空管、机场、航空公司、油料等）的人员等应当加强配合，对机场存在的可能出现的发生跑道侵入的危险区域和问题区域进行梳理，这些存在的问题可能涉及机场相关设施、跑道滑行道布局、空中交通管制程序、进入机场活动区的限制条件、飞行员和车辆驾驶员对机场地面运行环境的了解程度等。只有各单位通力配合，重视跑道运行安全，才能有效的降低跑道侵入的风险，营造更为安全、顺畅的航空运行环境。
3.1.2对于驾驶员
造成驾驶员侵入跑道的原因同样有三点：经验不足，使用机场图错误，操作不当。
1、对于驾驶员来说，充分了解当前机场的各种设施，各重要道口位置，塔台频率等是运行前最必要的准备。经验不足的驾驶员到了真实的运行岗位会可能会导致情景意识的缺失，在这种情况下非常容易忘记指令，无法自主地判断当前情况。对此类问题，最好的解决办法就是让经验不足的驾驶员做副驾，长时间地仔细观察机长在当前运行中的活动。从而达到适应通话，了解机场，能够自主判断当前情况的目标。减少因经验不足导致的跑道侵入。
2、对问题机场图使用错误的问题，机场应提供相应的标志来说明道口位置，帮助驾驶员判断，从而减少地面冲突引起的跑道侵入危险。
3、操作不当
造成操作不当的原因有两点：
⑴对航空器或车辆的性能不了解，解决此类问题的方法很多，通过加强培训，多做模拟机，增加驾驶时间等可以有效地克服这类问题。
⑵在没有收到明确指令时擅自行动。在没有收到指令的情况下，飞行员应联系管制员请求指令或检查通讯设备是否故障。在未收到指令的情况下，不贸然行动，等待进一步的指令是减少跑道侵入的有效办法。
3.1.3场务
场务有着定期清理跑道和保证机场设备能够正常运行的职责。当发现对于运行有重要影响的设备故障时，应及时通知管制员，在管制员的许可下进行维护或清理。保证机场设施完好，减少因设备的问题引起的侵入。
3.2设备因素
1 改善通信质量
据分析表明，事实上导致跑道侵入事件发生的主要因素是，管制员与飞行员或车辆驾驶员/行人之间的通信失败。在多数情况下，误入跑道的飞行员或车辆驾驶员认为他们收到了有效的空中交通管制许可。所以改善通信质量是一个需要优先考虑的问题，也是很难实现的目标。一些单位正在努力改进无线电通信堵塞问题来提高管制员与飞行员、车辆驾驶员/行人之间的通信质量。定期分析无线电话录音，以确保所有各方使用正确的术语和程序。另外，机场管理者要为车辆驾驶员和进入机场的行人提供全面的无线电通话设备和通话培训。
2 改进机场飞行区的设计和道面引导标识
据被调查的跑道侵入事件分析，飞行区的设计和机场道面各种引导标识仍然是两个重要的影响因素。机场场面标识、各种目视引导标识和机场灯光引导系统的安装和使用，都应符合国际标准，能保障各类人员在夜间和复杂气象条件下识别明显地识别各种标志，才能真正地加强跑道安全。
结 论
本文对跑道侵入进行了初步分析。首先系统地介绍了跑道侵入的基本概念，给出跑道侵入的类型和严重度分类，以SHEL模型为基础，将人为、设备、环境、管理四个要素作为文本的研究对象，进而得出结论。
人为因素是引起跑道侵入最主要的因素，而管制员与驾驶员是跑道侵入事件的主体。双方应使用标准陆空通话用语，规范操作和持续监控，减少因通话问题引起的指令执行差错，进而避免跑道侵入。设备，管理，环境因素都能在一定程度上引起跑道侵入。其中以设备因素的影响最大，设备的可靠性也在某种程度上决定跑道侵入发生的可能性。
本课题研究十分重要的现实意义和应用价值。在我国民航运输业高速发展的今天，跑道侵入事件时有发生，因此减少跑道侵入事件发生显得越来越重要。而把减少人为差错作为减少跑道侵入的工作重点也是必要的。
参考文献
[1] 汪元辉. 安全系统工程. 天津：天津大学出版社，2007
篇10
关键词：飞机故障检测； 分段概率提取；QAR数据；FP-Tree；子序列匹配
中图分类号：TP301 文献标识码：A
Abstract： As about high repetition and large volume of data in airplane fault detection data as well as low efficiency and accuracy of monitoring algorithm， this paper， based on PAA packed data， utilizes Segmental Probability to extract， adjust FP-Growth and establish FP-Tree， thereby reducing repetition degree of data and improving its searching speed. In addition， algorithm on the basis of segmental distance and subsequence match is proposed. In this paper， the real QAR data of flight will be adopted to verify reliability and accurateness of the algorithm.
Key words： airplane fault detection；segmental probability extract；QAR data；FP-Tree；subsequence matc
1QAR数据建立分段后的树形结构
飞机飞行状态通常是稳定的，即QAR数据的属性值大量重复出现[1-2]，如此使得分段后的数据规律跟关联规则挖掘中大量项目同时出现的情况很类似[3]，因而可以把每个数据段当作一个项集，采用类似频繁项集挖掘的方法对其进一步信息整合，将类似的数据段集中到相近的位置，相同数据段只计算一次，提高数据搜索匹配的效率。
分段概率提取后的21元组的元素顺序既定[4]，在使用FP-Growth算法进行建树操作之前，不需第一步扫描数据库并按各项支持数进行排序，只需直接进行类似FP-Growth模式增长的建树操作。需要增加的是在该FP树的每个叶子节点上要添加一个indexList链表，用以记录所有重复了从根节点到叶子节点的所有数据域的数据段，即每条从根节点到叶子节点的路径都代表一个数据段，而indexList则记录了跟本路径相同的所有数据段标记。建树过程可通过以下示例对分段后所形成数据段S={ 0：[0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0 ]T， 1： [ 0，...， 0， 0.94， 0.06 ， 0， 0]T， 2： [0，...， 0， 0.98， 0.02 ， 0， 0]T， 3：[ 0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0]T}的处理具体描述如下：
①创建T的根节点，标号为“null”（如图1中的（1）），T节点含有如下成员：节点数据（data），指向其子节点的指针和指向其右节点的指针；
②读取下一段数据（现在是第一个元组）0：[0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0 ]T，在T中从根节点开始搜索。首先搜索0， T中如果有此节点，接着搜索下一个元素0.97；T中没有此节点，于是不用再继续搜索，直接建立整个0：[0，...， 0， 0.97， 0.03， 0， 0 ]T序列的子树（如图1中（2）所示，其中多个连续重复出现的符号在图中只出现一次，并在其节点数据后的括号中标注其连续出现的次数，如图5-1中的（2）中根节点的左子节点0.0（15）表示0.0共连续出现了15次），建立到叶子节点后，看该叶子节点是否存在名为indexList的一个索引链表，若存在，则直接将正在处理的数据段的段号添加到indexList中若不存在则为该叶子节点创建indexList链表，并添加当前段号到indexList中；
③重复过程②，直到S中的最后一个数据段处理完毕，对S的第二段数据处理后fp树如图1中的（3）所示。S全部数据段处理完毕后fp树如图1中的（4）所示。
2子序列匹配定位故障数据段
树型数据结构由于其前缀共享的特点，能够避免数据操作过程中大量的重复操作，大幅提高数据处理效率。数据大爆炸环境下，为高效处理数据，无不考虑引入树型结构改进算法，例如文献[5]中将DFST-Tree结构引入数据流挖掘算法研究，而在人工智能与数据挖掘方向的prifix前缀树与FP-Growth等算法更是久负盛名。目前树型结构用于匹配查询方向的算法如k-d树查询[6]及子树匹配，前者是从k-d树中查询给定序列，给定序列并非树型结构；后者则用于查询两棵树的结构是否类似，但是并不关心树的节点数据。本文基于FP-Growth算法对分段后的源数据序列建立树形结构，然后根据故障模型进行序列匹配，定位到可能出现故障的数据段。序列匹配定位算法的具体描述如下：
先序遍历fp树，从根节点到每个叶节点的路径都是一个数据段的代表，从根节点搜索到叶节点的匹配过程如下：
①计算加入当前节点后该条路径上所有点与故障模型的距离，若距离小于给定阈值，检查当前节点是否为叶子节点，若是转③，若不是叶子节点转②；若距离大于给定阈值则剪去该节点及其所有左子节点并转②。
②转入当前节点的左子树并重复步骤①。
③当前节点已经是叶子节点，且从根节点到叶子节点整条路径上所有点与故障模型的距离不超过给定阈值，则该条路径所代表的数据段即为与故障模型匹配成功，得到叶子节点的indexList链表，即为故障数据段位置链表，本条路径匹配完毕。
3实验结果及分析
取航空公司CAB737-800型飞机的2008年8月份的25个航班记录，每个航班记录序列的长度为6089～11949不等，数据分段段长取100，数据符号化范围为0到20。飞机故障通常情况下不是由单一因素引起，面与飞机故障有关的不同属性在飞机发生故障过程中的重要程序也各不相同，根据专家经验给出的空中颠簸故障属性重要度调查表[7-8]，垂直加速度属性是对空中颠簸故障发生的最重要影响属性，因此主要针对该故障数据的垂直加速度属性数据实验。
文献[9-10]通过研究并验证k-d树的特点和优势，对QAR数据进行符号化并建立了多维时序飞行数据的子序列，并验证了k-d树查找的速度相比于顺序扫描的明显优势，适用于大规模时序飞行序列中子序列的相似性搜索。其实验结果如表1所示。
表1清晰表明了k-d树查找的速度远快于顺序扫描的速度，适合大规模时序飞行序列中子序列的相似性搜索。但是在k-d查询之前所需的建树时间依然不容忽视，本文通过分段符号化并概率提取然后再建树查询，分段及离散化共用时间平均为310.1ms，建树和查询所用时间之和平均仅为2.5ms。综合表1和表2，显然分段后的查询时间仅为不分段就顺序查询的一半，而采用树形结构查询之后搜索时间再一次得到提升，从建树到查询结束的总时间低于k-d树的H查询时间。
另外子序列查找过程中以查找到的类似故障数据段为目标输出，并将类似故障数据段输出到到文件，当检测数据为模拟的非故障数据时，输出文件无内容，而当检测数据为模拟的故障数据时，输出文件中会得到如图2的结果，其中“文件0”是一个待检测的故障数据文件，“异常数据段0”则是故障模型中的一个故障点代表，与其相似的数据段表示采集到该待检测数据的航班有可能会发生与故障模型相同的故障。实验得到故障相似数据段之后可以根据其数据段号（比如图2中“数据段42”的“42”）来定位故障发生的具置。由此可见本程序可以正确识别出并定位本类型的故障数据段，具有相当的参考价值。
综上可知本文所用方法对于大规模数据处理具有足够的正确率和高效性。
4小结
本文主要介绍了针对突发故障点数据段的检测和定位方法，在PAA表示方法的基础上进一步对QAR数据进行分段细化，将故障点锁定在更小的数据段内，对于时序数据来说，能够定位到更贴近故障突发的时间段；通过基于树的子序列查询算法提高了搜索查询的效率的同时保证了查询的正确性，实验证明本文采用算法是有效可行的。
参考文献
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