CN104537893B - 一种民航驾驶员飞行行为监视系统及监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种民航驾驶员飞行行为监视系统及监视方法，监视系统包括飞机控制系统，用于实时反馈驾驶员的当前操作行为信息；还包括与飞机控制系统相连的信息处理终端，信息处理终端包括：信息接收单元，与飞机控制系统相连，用于实时接收飞机控制系统反馈的当前操作行为信息；存储单元，用于预存整个飞行过程中的驾驶员基本飞行信息，以及编码单元编码后的信息；报警单元，用于报警；控制单元，与信息接收单元、存储单元和报警单元相连。该方案可通过民航驾驶员的当前操作行为确定民航的当前飞行阶段，并依据确定出的当前飞行阶段，可使驾驶员及时发现操作异常信息，使驾驶员在异常操作下能得到告警提示，从而大幅度避免飞行事故的发生。

Description

一种民航驾驶员飞行行为监视系统及监视方法

技术领域

本发明涉及民航安全监视领域，具体是一种民航驾驶员飞行行为监视系统及监视方法。

背景技术

近年来，随着民机自动化水平的提高，机械设备及自动化系统因素导致的民机事故数量正逐渐降低，而驾驶员的不当操作成为民机事故的主要原因。统计资料显示，在民航的事故中，驾驶员的人为差错导致的民机事故不少于民机事故总数的70%。

为降低驾驶员的人为差错、确保民机飞行的安全性，往往在民航飞行的各飞行阶段上设定具有特定操作顺序的基本操作行为，飞行过程中，驾驶员往往需要先记住各阶段的操作行为顺序，之后在各飞行阶段依序进行操作控制。

而飞机在一次飞行过程中有很多的飞行阶段，如起飞阶段、爬升阶段、巡航阶段和降落阶段等。且民机驾驶员既要驾驭飞机，又要管理飞行的任务，在每一飞行阶段的实际操作过程中，经常会有超前、滞后、重复和遗漏的异常操作行为的发生。而在上述的每一飞行阶段中，每个基本操作行为在民机飞行过程中都有其确定的操作顺序、操作间隔等，操作超前、操作滞后、操作重复和操作遗漏中任一个异常操作都会使民航的飞行潜藏巨大的安全隐患。因此，驾驶员的操作行为严重影响飞机飞行的安全性，影响民机的运行水平。

而当前的飞机飞行系统监视技术，缺少对飞行员操作行为的监视，不能判断飞行员操作行为是否正确，不能对飞行员操作行为进行提前预测及正误判断。

因此，为了大幅提高民机的运行水平，急需一种能够准确预测飞行员的正确操作行为、并及时对飞行员的异常操作行为进行告警和提示飞行员的系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种民航驾驶员飞行行为监视系统及监视方法的技术方案，该方案可通过民航驾驶员的当前操作行为确定民航的当前飞行阶段，并依据确定出的当前飞行阶段，判定驾驶员当前操作行为的正确与否，并给出操作错误报警，可使驾驶员及时发现操作异常信息，使驾驶员在异常操作下能得到告警提示，从而大幅度避免飞行事故的发生。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种民航驾驶员飞行行为监视系统，包括飞机控制系统，用于实时反馈驾驶员的当前操作行为信息；还包括与飞机控制系统相连的信息处理终端，所述的信息处理终端包括：

信息接收单元，与飞机控制系统相连，用于实时接收飞机控制系统反馈的当前操作行为信息；

存储单元，用于预存驾驶员在整个飞行过程中各基本操作行为信息的编码信息，并用于存储编码单元编码后的信息；

报警单元，用于在驾驶员操作行为异常时发出报警；

编码单元，用于编码信息接收单元接收到的当前操作行为信息；

控制单元，与所述的信息接收单元、编码单元、存储单元和报警单元相连，用于与飞机控制系统进行信息传输，控制编码单元对信息接收单元接收到的当前操作行为信息进行编码，调用存储单元对上述编码后的当前操作行为信息进行存储，并将上述编码后的当前操作行为信息与存储单元中预存的各基本操作行为信息的编码信息进行对比处理，判定驾驶员的当前操作行是否异常，且在判定为异常时控制报警单元报警。

其中，所述的信息处理终端还包括显示单元，与控制单元相连，用于实时显示驾驶员的当前操作行为信息以及驾驶员的异常操作行为信息。

其中，所述的信息接收单元采用RS232模块。

所述的编码单元采用位置码为驾驶员操作行为信息进行编码。此处所述的驾驶员行为信息包括整个飞行过程中驾驶员的各基本操作行为信息，还包括整个飞行过程中驾驶员的实际操作行为信息，即还包括整个飞行过程中驾驶员的各当前操作行为信息。

此外，本发明还提供了一种民航驾驶员飞行行为监视方法，包括步骤：

A、系统初始化；

B、飞机控制系统实时采集驾驶员的当前操作行为信息，并向信息接收单元实时反馈；

C、信息接收单元在控制单元的控制下，实时接收上述当前操作行为信息，通过编码单元编码后存入存储单元，并实时记录接收该当前操作行为信息的时间；

D、控制单元遍历存储单元中预设的多个驾驶员基本飞行编码信息库，筛选出含有上述当前操作行为信息的编码信息的驾驶员基本飞行编码信息库，记筛选出的驾驶员基本飞行编码信息库的数量为n，若n=0，则控制报警；若n=1，则执行步骤F；若n>1，则执行步骤E；

E、在控制单元的控制下，信息接收单元接收驾驶员的下一操作行为信息，通过编码单元编码后存入存储单元，并记录接收该操作行为信息的时间；并在控制单元的控制下，遍历上一步骤中筛选出的各驾驶员基本飞行编码信息库，筛选出含有该下一步操作行为信息的编码信息的驾驶员基本飞行编码信息库，记此时筛选出的驾驶员基本飞行编码信息库的数量为m，若m>1，则继续执行步骤E；若m=1，则执行步骤F；若m=0，则控制报警；

F、以当前筛选出的该驾驶员基本飞行编码信息库相对应的飞行阶段为民航的当前飞行阶段，信息接收单元继续接收驾驶员的下一操作行为信息，通过编码单元编码后进行存储，并记录接收该操作行为信息的时间；控制单元计算出接收该操作行为信息与上一操作行为信息的时间差值，并将该时间差值与预设的时间间隔阈值进行比较，根据比较结果判定民航驾驶员操作行为是否超前与滞后；并将该下一操作行为信息的编码信息与当前飞行阶段对应的驾驶员基本飞行编码信息库中的编码信息进行比较处理，判定民航驾驶员操作行为的重复与遗漏；直至当前飞行阶段对应的驾驶员基本飞行编码信息库中的编码信息为该驾驶员基本飞行编码信息库中的最后一条编码信息，之后执行步骤G；

G、判定当前飞行阶段是否为当前次民航飞行的最后一个飞行阶段，若是，执行步骤H，否则继续执行步骤C；

H、民航的当前次飞行结束；

其中，在步骤F中，控制单元在判定民航驾驶员操作行为为超前、滞后、重复、遗漏中的任一操作行为时，均控制报警单元报警。

其中，步骤F中所述的时间间隔阈值包括最大时间间隔阈值和最小时间间隔阈值，所述的根据比较结果判定民航驾驶员操作行为的超前与滞后的具体方法为：若当前的时间差值大于预设的最大时间间隔阈值，则民航驾驶员的操作行为滞后；若计算出的当前的时间差值小于预设的最小时间间隔阈值，则民航驾驶员的操作行为超前。

其中，步骤F中判定民航驾驶员操作行为的重复的方法为：在当前飞行阶段下，将驾驶员的当前操作行为信息的编码信息与驾驶员的上一操作行为信息的编码信息进行比较，若比较结果一致，则判定民航驾驶员操作行为有重复。

其中，步骤F中判定民航驾驶员操作行为的遗漏的方法为：将驾驶员的当前操作行为信息的编码信息与当前飞行阶段下的驾驶员基本飞行编码信息库中的相应基本操作行为信息的下一基本操作行为信息相比较，若比较结果为相同，则判定民航驾驶员操作行为有遗漏。

其中，所述的驾驶员基本飞行编码信息库以相应基准飞行阶段为信息库的名称，库内存有该飞行阶段的驾驶员基本操作行为信息的编码信息，各驾驶员基本操作行为信息的编码信息依操作顺序顺序存储。

本发明的有益效果可通过上述技术方式可知：

（1）本发明通过飞机控制系统实时反馈驾驶员的当前操作行为信息，并对上述反馈的信息编码后再进行使用，即将驾驶员的实际操作行为进行量化，便于信息处理终端及时判别驾驶员的每个操作行为是否与预设的操作行为匹配，可使驾驶员及时发现操作异常信息，使驾驶员在异常操作时能得到告警提示，从而达到监视驾驶员飞行行为的目的，可大幅度避免飞行事故的发生，实用性较强；

(2)本发明通过多次遍历驾驶员基本飞行编码信息库的方式，逐级地筛选含有驾驶员当前操作行为信息的驾驶员基本飞行编码信息库，直至当前次仅筛选出一个驾驶员基本飞行编码信息库，并将该信息库对应的基准飞行阶段作为当前飞行阶段，这大大降低了驾驶员无意识异常操作行为发生的可能，可提高判断的准确度；

(3)本发明的各驾驶员基本飞行编码信息库均以相应的基准飞行阶段为信息库的名称，库内存有该基准飞行阶段对应的基本操作行为信息的编码信息，且各基本操作行为信息的编码信息依操作顺序顺序存储，便于信息处理终端进行处理。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明所述民航驾驶员飞行行为监视系统的原理框图。

图2为本发明所述民航驾驶员飞行行为监视方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明的一种民航驾驶员飞行行为监视系统，包括飞机控制系统，用于实时反馈驾驶员的当前操作行为信息；还包括与飞机控制系统相连的信息处理终端，所述的信息处理终端包括：

信息接收单元，与飞机控制系统相连，用于实时接收飞机控制系统反馈的当前操作行为信息；

存储单元，用于预存驾驶员在整个飞行过程中各基本操作行为信息的编码信息，并用于存储编码单元编码后的信息；

报警单元，用于在驾驶员操作行为异常时发出报警；

编码单元，用于编码信息接收单元接收到的当前操作行为信息；

控制单元，与所述的信息接收单元、编码单元、存储单元和报警单元相连，用于与飞机控制系统进行信息传输，控制编码单元对信息接收单元接收到的当前操作行为信息进行编码，调用存储单元对上述编码后的当前操作行为信息进行存储，并将上述编码后的当前操作行为信息与存储单元中预存的各基本操作行为信息的编码信息进行对比处理，判定驾驶员的当前操作行是否异常，且在判定为异常时控制报警单元报警。

其中，所述的信息处理终端还包括显示单元，与控制单元相连，用于实时显示驾驶员的当前操作行为信息以及驾驶员的异常操作行为信息。

其中，所述的信息接收单元采用RS232模块。

其中，所述的存储单元采用移动硬盘。

其中，所述的控制单元采用STM32单片机。

其中，所述的显示单元采用液晶显示器。

其中，所述的报警单元采用蜂鸣报警器。

其中，飞机控制系统实时反馈驾驶员的当前操作行为信息，信息处理终端调用信息接收单元进行数据的接收，从而将驾驶员的当前操作行为进行了量化处理，使便于对驾驶员当前的操作行为进行处理。

其中，信息接收单元与报警单元通过标准USART通信协议进行数据通信。

其中，在本实施方式中，驾驶员操作行为异常体现在，驾驶员当前操作行为的超前、滞后、重复与遗漏。上述异常行为的判定通过计算机软件实现。

本实施方式中，所述的编码单元采用位置码为驾驶员操作行为信息进行编码。为便于数据的处理，本发明对驾驶员的当前操作行为信息以及驾驶员的基本操作行为信息均采用上述编码单元进行编码。

其中，上述的各驾驶员操作行为信息均指某个特定飞行阶段中的驾驶员操作行为信息，在本实施方式中，所述的位置码通过层次码和特征码共同表示。首先，借助层次码采用从整体到部分逐层拆分的方式编写代码，代码本身有严格的隶属关系, 各层次代码都具有一定的含义, 结构简单、容量大, 便于计算机求和汇总。其次，对于驾驶舱设备，为了能够从编码上体现出设备的外形特征，制约动作类型，在本实施方式中，对驾驶舱设备的外形属性用特征码加以定义。因此，所述的位置码通过复合码表示，具有较大的柔性，易于扩充，使用灵活。

此外，如图2所示，本发明还提供了一种民航驾驶员飞行行为监视方法，包括步骤：

A、系统初始化；

B、飞机控制系统实时采集驾驶员的当前操作行为信息，并向信息接收单元实时反馈；

C、信息接收单元在控制单元的控制下，实时接收上述当前操作行为信息，通过编码单元编码后存入存储单元，并实时记录接收该当前操作行为信息的时间；

D、控制单元遍历存储单元中预设的多个驾驶员基本飞行编码信息库，筛选出含有上述当前操作行为信息的编码信息的驾驶员基本飞行编码信息库，记筛选出的驾驶员基本飞行编码信息库的数量为n，若n=0，则控制报警；若n=1，则执行步骤F；若n>1，则执行步骤E；

E、在控制单元的控制下，信息接收单元接收驾驶员的下一操作行为信息，通过编码单元编码后存入存储单元，并记录接收该操作行为信息的时间；并在控制单元的控制下，遍历上一步骤中筛选出的各驾驶员基本飞行编码信息库，筛选出含有该下一步操作行为信息的编码信息的驾驶员基本飞行编码信息库，记此时筛选出的驾驶员基本飞行编码信息库的数量为m，若m>1，则继续执行步骤E；若m=1，则执行步骤F；若m=0，则控制报警；

F、以当前筛选出的该驾驶员基本飞行编码信息库相对应的飞行阶段为民航的当前飞行阶段，信息接收单元继续接收驾驶员的下一操作行为信息，通过编码单元编码后进行存储，并记录接收该操作行为信息的时间；控制单元计算出接收该操作行为信息与上一操作行为信息的时间差值，并将该时间差值与预设的时间间隔阈值进行比较，根据比较结果判定民航驾驶员操作行为是否超前与滞后；并将该下一操作行为信息的编码信息与当前飞行阶段对应的驾驶员基本飞行编码信息库中的编码信息进行比较处理，判定民航驾驶员操作行为的重复与遗漏；直至当前飞行阶段对应的驾驶员基本飞行编码信息库中的编码信息为该驾驶员基本飞行编码信息库中的最后一条编码信息，之后执行步骤G；

G、判定当前飞行阶段是否为当前次民航飞行的最后一个飞行阶段，若是，执行步骤H，否则继续执行步骤C；

H、民航的当前次飞行结束；

步骤F中，控制单元在判定民航驾驶员操作行为为超前、滞后、重复、遗漏中的任一操作行为时，均控制报警单元报警。

其中，步骤F中所述的时间间隔阈值包括最大时间间隔阈值和最小时间间隔阈值，所述的根据比较结果判定民航驾驶员操作行为的超前与滞后的具体方法为：若当前的时间差值大于预设的最大时间间隔阈值，则民航驾驶员的操作行为滞后；若计算出的当前的时间差值小于预设的最小时间间隔阈值，则民航驾驶员的操作行为超前。

其中，步骤F中判定民航驾驶员操作行为的重复的方法为：在当前飞行阶段下，将驾驶员的当前操作行为信息的编码信息与驾驶员的上一操作行为信息的编码信息进行比较，若比较结果一致，则判定民航驾驶员操作行为重复，否则判定民航驾驶员操作行为不重复。

其中，步骤F中判定民航驾驶员操作行为的遗漏的方法为：将驾驶员的当前操作行为信息的编码信息与当前飞行阶段下的驾驶员基本飞行编码信息库中的相应基本操作行为信息的下一基本操作行为信息相比较，若比较结果为相同，则判定民航驾驶员操作行为遗漏，否则判定民航驾驶员操作行为未遗漏。具体地，若驾驶员的当前操作行为信息为本飞行阶段的第N个实际操作行为信息，则它与当前飞行阶段下的驾驶员基本飞行信息库中的第N+1个基本操作行为信息相比较，若比较结果为相同，则判定民航驾驶员操作行为有遗漏，否则判定民航驾驶员操作行为没有遗漏。

其中，所述的驾驶员基本飞行编码信息库以相应基准飞行阶段为信息库的名称，库内存有该飞行阶段的基本操作行为信息的编码信息，各基本操作行为信息的编码信息依操作顺序顺序存储。

此外，所述的基准飞行阶段包括民航的起飞阶段、爬升阶段、巡航阶段和降落阶段。降落阶段是民航飞机的一次完整飞行过程的最后一个阶段。

其中，本实施方式适用于A320飞机，在本实施方式中，上述飞机控制系统为A320飞机的飞机控制系统。

综上，本方法能够监视民航驾驶员当前操作行为，并可给出驾驶员行为操作错误的报警，便于驾驶员及时发现其操作行为错误的信息，使驾驶员在异常操作下能得到告警提示，从而完成对民航驾驶员操作行为的监视，进而便于驾驶员对其操作行为作出合理的调整，最终在很大程度上避免飞行事故的发生。

此外，上述监视方法中涉及的驾驶员的当前操作行为信息以及驾驶员的异常操作行为信息均可通过显示单元，如液晶显示器进行显示，从而使对驾驶员操作行为的监视更为直观。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种民航驾驶员飞行行为监视系统，包括飞机控制系统，用于实时反馈驾驶员的当前操作行为信息；其特征在于，还包括与飞机控制系统相连的信息处理终端，所述的信息处理终端包括：

信息接收单元，与飞机控制系统相连，用于实时接收飞机控制系统反馈的当前操作行为信息；

存储单元，用于预存驾驶员在整个飞行过程中各基本操作行为信息的编码信息，并用于存储编码单元编码后的信息；

报警单元，用于在驾驶员操作行为异常时发出报警；

编码单元，用于编码信息接收单元接收到的当前操作行为信息；

控制单元，与所述的信息接收单元、编码单元、存储单元和报警单元相连，用于与飞机控制系统进行信息传输，控制编码单元对信息接收单元接收到的当前操作行为信息进行编码，调用存储单元对上述编码后的当前操作行为信息进行存储，并将上述编码后的当前操作行为信息与存储单元中预存的各基本操作行为信息的编码信息进行对比处理，判定驾驶员的当前操作行是否异常，且在判定为异常时控制报警单元报警。

2.根据权利要求1所述的民航驾驶员飞行行为监视系统，其特征在于，所述的信息处理终端还包括显示单元，与控制单元相连，用于实时显示驾驶员的当前操作行为信息以及驾驶员的异常操作行为信息。

3.根据权利要求2所述的民航驾驶员飞行行为监视系统，其特征在于，所述的信息接收单元采用RS232模块。

4.根据权利要求1或2或3所述的民航驾驶员飞行行为监视系统，其特征在于，所述的编码单元采用位置码为驾驶员操作行为信息进行编码。

5.一种依据权利要求1所述的民航驾驶员飞行行为监视系统的民航驾驶员飞行行为监视方法，其特征在于，包括步骤：

A、系统初始化；

B、飞机控制系统实时采集驾驶员的当前操作行为信息，并向信息接收单元实时反馈；

C、信息接收单元在控制单元的控制下，实时接收上述当前操作行为信息，通过编码单元编码后存入存储单元，并实时记录接收该当前操作行为信息的时间；

D、控制单元遍历存储单元中预设的多个驾驶员基本飞行编码信息库，筛选出含有上述当前操作行为信息的编码信息的驾驶员基本飞行编码信息库，记筛选出的驾驶员基本飞行编码信息库的数量为n，若n=0，则控制报警；若n=1，则执行步骤F；若n>1，则执行步骤E；

E、在控制单元的控制下，信息接收单元接收驾驶员的下一操作行为信息，通过编码单元编码后存入存储单元，并记录接收该操作行为信息的时间；并在控制单元的控制下，遍历上一步骤中筛选出的各驾驶员基本飞行编码信息库，筛选出含有该下一步操作行为信息的编码信息的驾驶员基本飞行编码信息库，记此时筛选出的驾驶员基本飞行编码信息库的数量为m，若m>1，则继续执行步骤E；若m=1，则执行步骤F；若m=0，则控制报警；

F、以当前筛选出的该驾驶员基本飞行编码信息库相对应的飞行阶段为民航的当前飞行阶段，信息接收单元继续接收驾驶员的下一操作行为信息，通过编码单元编码后进行存储，并记录接收该操作行为信息的时间；控制单元计算出接收该操作行为信息与上一操作行为信息的时间差值，并将该时间差值与预设的时间间隔阈值进行比较，根据比较结果判定民航驾驶员操作行为是否超前与滞后；并将该下一操作行为信息的编码信息与当前飞行阶段对应的驾驶员基本飞行编码信息库中的编码信息进行比较处理，判定民航驾驶员操作行为的重复与遗漏；直至当前飞行阶段对应的驾驶员基本飞行编码信息库中的编码信息为该驾驶员基本飞行编码信息库中的最后一条编码信息，之后执行步骤G；

G、判定当前飞行阶段是否为当前次民航飞行的最后一个飞行阶段，若是，执行步骤H，否则继续执行步骤C；

H、民航的当前次飞行结束；

其中，在上述步骤F中，控制单元在判定民航驾驶员操作行为为超前、滞后、重复、遗漏中的任一操作行为时，均控制报警单元报警。

6.根据权利要求5所述的民航驾驶员飞行行为监视方法，其特征在于，步骤F中所述的时间间隔阈值包括最大时间间隔阈值和最小时间间隔阈值，所述的根据比较结果判定民航驾驶员操作行为的超前与滞后的具体方法为：若当前的时间差值大于预设的最大时间间隔阈值，则民航驾驶员的操作行为滞后；若计算出的当前的时间差值小于预设的最小时间间隔阈值，则民航驾驶员的操作行为超前。

7.根据权利要求5所述的民航驾驶员飞行行为监视方法，其特征在于，步骤F中判定民航驾驶员操作行为的重复的方法为：在当前飞行阶段下，将驾驶员的当前操作行为信息的编码信息与驾驶员的上一操作行为信息的编码信息进行比较，若比较结果一致，则判定民航驾驶员操作行为有重复。

8.根据权利要求5或6或7所述的民航驾驶员飞行行为监视方法，其特征在于，步骤F中判定民航驾驶员操作行为的遗漏的方法为：将驾驶员的当前操作行为信息的编码信息与当前飞行阶段下的驾驶员基本飞行编码信息库中的相应基本操作行为信息的下一基本操作行为信息相比较，若比较结果为相同，则判定民航驾驶员操作行为有遗漏。

9.根据权利要求5或6或7所述的民航驾驶员飞行行为监视方法，其特征在于，所述的驾驶员基本飞行编码信息库以相应基准飞行阶段为信息库的名称，库内存有该飞行阶段的驾驶员基本操作行为信息的编码信息，各驾驶员基本操作行为信息的编码信息依操作顺序顺序存储。