CN104933530A

CN104933530A - 空管实时管制效能评价系统

Info

Publication number: CN104933530A
Application number: CN201510367316.9A
Authority: CN
Inventors: 陈晓光; 施和平; 张战波; 黄俊祥
Original assignee: Caac Xiamen Air Traffic Management Station
Current assignee: Caac Xiamen Air Traffic Management Station
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-09-23

Abstract

本发明涉及一种空管行业实时管制效能评价的系统，尤其涉及一种对空管制员的实时管制效能评价系统。它包括，实时作业数据采集模块，用以采集岗位信息数据、航班信息数据、空管自动系统的飞行计划数据、陆空通信数据和雷达综合航迹数据；实时作业数据处理模块，采集到的实时作业数据进行过滤和处理；处理后的实时作业数据传输出到指标评定模块后，得到的指标保存到中央数据库中；中央数据库，用以存储和管理数据；历史作业数据采集模块，采集历史作业数据；实时管制效能评价模块，包括量化评价模型和实时管制效能综合评价。本发明应用于民航空管领域。

Description

空管实时管制效能评价系统

技术领域

本发明涉及一种空管行业实时管制效能评价的系统，尤其涉及一种对空管制员的实时管制效能评价系统。

背景技术

空中交通管制工作是空中交通管理的核心工作之一，在保障民用航空运输安全中发挥着重要作用。一直以来，我国对空管行业的运行评价通常是根据空管行业的年度安全责任目标进行定性考核，过程性考核指标主要针对不安全事件来展开。

目前，对见习管制员的见习考核是通过见习管制员做雷达模拟机，教员或检查员按照考核表中的各项考核要素，对于见习管制员在雷达模拟机练习中的表现，凭主观感受做出定性评价。而在日常管制工作中，对空管制员的实时管制效能评价，由于空中交通管理系统的复杂性，导致了评估指标的多样性，同时各指标之间还相互影响、相互作用。因此，对空管制员实时的工作评价通常注重于飞行安全，对于管制运行中相互影响的考核指标，因为缺少有效的分析工具而无法做出合理的定量分析，导致无法对管制效能实施有效的评价。

国际民航组织(ICAO)颁布的《空中交通导航服务者的绩效管理和绩效考评》中，提出空中导航服务提供者(ANSP)效能管理与评估的材料，给出了以安全、服务质量、生产率、成本效率为一级指标，包含8个二级指标，76个三级指标的评价指标体系。

美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration，缩写:FAA)研发了新一代空管系统效能评估系统，用于度量考察空管系统的能力和效率。该评估系统制定了初始的空管系统效能指标和度量方法，建立了一套统一的指标体系，给出了具体的度量方法，数据收集和评估方法，评估结果的可靠性等。采用的指标体系包括灵活性、可预报性、可达性和延误4个一级指标，以及20个初始指标。

欧洲EuroControl的效能评估委员会的空管效能评估系统共确定了10个主要效能领域，每个主要效能领域有一个或多个效能指标。按重要性顺序排列，10个主要效能领域为：安全，延误，成本效率，预见性，可达性，灵活性，飞行效率，可用性，环境和公平性。

欧美民航发达国家提出这些管制效能评价的方法，由于在空管运行体制、空域规划等众多方面和我国存在巨大差异，他们倡导的管制效能评价系统和方法不适用我国的空管现状。

发明内容

为了客观评价我国空管行业管制员的管制效能，特别是对对空管制员的实时管制效能进行科学、客观的评价，避免因人工评价的人为因素或因为评价标准不一而造成的评价失真，本发明提出了一种空管实时管制效能评价系统。

本发明采用如下技术方案：

空管实时管制效能评价系统，其特征在于：它包括，实时作业数据采集模块，用以采集岗位信息数据、航班信息数据、空管自动化系统的飞行计划数据、陆空通信数据和雷达综合航迹数据；实时作业数据处理模块，将实时作业数据采集模块采集到的实时作业数据进行过滤和处理；指标评定模块，处理后的实时作业数据传输出到各指标评定模块后，得到的各项指标保存到中央数据库中；中央数据库，用以存储和管理数据；

历史作业数据采集模块，采集历史作业数据；实时管制效能评价模块，包括量化评价模型和实时管制效能综合评价，量化评价模型根据得到的历史作业数据，处理计算得到指标的评价特征值，结合指标评定模块中各项指标得到各项指标的评价得分；实时综合评价根据指标的权重不同，算出实时管制效能的综合评价得分。其中，综合评价得分式中，w_i为第i个指标的权重，a_i为第i个指标的评价得分，n为指标的个数。

进一步的，实时作业数据采集模块与空管自动化系统和空中交通服务运行管理系统通讯。

进一步的，实时作业数据处理模块对采集到的数据进行滤波方法为中位值滤波法、限幅滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法或一阶滞后滤波法。

进一步的，指标评定模块的指标包括航班延误指标、飞行效率指标、飞行安全指标、通信负荷指标、通行能力指标、冲突调配指标和工作负荷指标。

进一步的，量化评价模型计算指标的评价特征值包括均值、峰值、最小值和波动区间；将均值定义为60，峰值定义为100，最小值定义为0，波动区间为峰值减去最小值，指标的评价得分a_i(第i个指标的评价得分)为：

本发明通过空管系统中诸多管制运行品质因素开展综合研究，注重空管系统中存在的主要问题(例如：安全、容量、飞行效率、成本效率、可预测性)，同时兼顾到安全、效率、成本、效益等多个方面，创建实时管制效能评价指标体系，并构建一套科学、合理的量化评价策略，实现对管制效能进行全面、客观的量化评价。

本发明依据管制员的实时作业数据来自动评价其管制效能，通过计算机自动评价代替以往的主观评价，使实时管制效能评价量化、自动化，具有创新和实用性很高的推广价值，能全面提升空管行业的量化评价水平。

附图说明

图1是空管实时管制效能评价系统的模块结构图；

图2是空管实时管制效能评价系统的系统结构框图；

图3是空管实时管制效能评价系统的流程图；

图4是空管实时管制效能评价系统的量化评价模型的原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参阅图1所示，本发明优选一实施例的空管实时管制效能评价系统，它包括实时作业数据采集模块1、实时作业数据处理模块2、指标评定模块3、中央数据库4、历史作业数据采集模块5和实时管制效能评价模块6。其中，实时作业数据采集模块1，用以采集岗位信息数据、航班信息数据、陆空通信数据和雷达综合航迹数据；并将采集到额数据传输给实时作业数据处理模块2进行过滤和处理；处理后的实时作业数据传输出到指标评定模块3后，得到的各种指标保存到中央数据库4中；中央数据库4，用以存储和管理数据；历史作业数据采集模块5，采集历史作业数据；实时管制效能评价模块6，包括量化评价模型61和实时管制效能综合评价62，量化评价模型61根据得到的历史作业数据，处理计算得到各项指标的评价特征值，实时综合评价根据各项评价指标的权重不同，算出实时管制效能的综合评价。

参阅图2所示，空管实时管制效能评价系统的指标评价模块，包括：航班延误评价指标、飞行效率评价指标、飞行安全评价指标、通信负荷评价指标、通行能力评价指标、冲突调配评价指标和工作负荷评价指标。

量化评价模型61，根据建立的实时管制效能评价指标体系，采集各项指标所对应的相同周期、相同时段、相同席位的历史作业数据。如图4所示，将各类历史作业数据的均值作为基准值，量化评价为60分，将各评价指标中具有积极意义的峰值量化评价为100分，将具有消极意义的谷值(最小值)量化评价为0分，根据各实时作业数相对于基准值的波动幅度，计算得到各评价指标的评价分值。指标的评价得分a_i为：

如图2所示，实时数据采集服务器连接空管自动化系统接口和空中交通服务(Air Traffic Service，简称ATS)运行管理系统接口，空管自动化系统接口包括雷达数据接口、飞行计划数据接口、VHF陆空通信接口等。

1)空管自动化系统雷达数据接口为空管自动化主用系统同步雷达综合航迹输出接口，根据输出的雷达综合航迹数据，得到各航班的实际飞行轨迹以及当前的高度、速度、航向等数据。

2)空管自动化系统飞行计划数据接口为空管自动化主用系统同步飞行计划电报输出接口，通过对空管自动化系统飞行计划电报的解析，得到各航班计划信息(包括：航班号、应答机编码、机型、机号、起飞机场、降落机场、预计起飞时刻、预计降落时刻、预计飞越各航路点的高度和时刻)、实际起飞或降落时刻、实际飞越各航路点的高度和时刻、航班所接受的指令高度、航班所在的管制扇区、航班所在的航路等数据。

3)VHF陆空通信接口为空管自动化主用系统同步VHF陆空通信数据输出接口，根据输出的陆空通信数据，可以得到发布指令的时刻、通话时长、单位时间内的通话次数、单位时位内(5分钟或10分钟)的通话饱和度、该管制频率所属管制扇区等数据。

4)ATS运行管理系统接口为空中交通服务(ATS)运行管理系统的数据输出端接口，根据输出的岗位信息，得到各管制扇区的人员信息、交接班时刻、技术等级和管制空域的运行限制等数据。

实时作业数据处理模块2将采集到的实时作业数据经过初步的过滤和处理，输出到航班延误检测器得到航班延误指标、输出到飞行效率检测器得到飞行效率指标、输出到飞行安全检测器得到飞行安全指标、输出到通信负荷检测器得到通信负荷指标、输出到通行能力检测器得到扇区流量指标、输出到冲突调配检测器得到冲突调配指标、输出到工作负荷检测器得到工作负荷指标，并将得到的各项指标保存到中央数据库4中。

实时作业数据处理模块2对实时作业数据采用均值滤波法，即连续采样N次(N为奇数)，把N次采样值按从小到大排列，取中间值为本次有效值。需要说明的是，数据滤波可为中位值滤波法、限幅滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法或一阶滞后滤波法。

系统管理和参数设置定义历史作业数据的采样范围和采样方案。采样范围分为：一个月、三个月、相同换季航班计划或自定义周期。根据采样方案提取的所有历史作业数据称为广义采样样本。采样方案则是用户可以根据绩效考核需要对广义样本进行筛选，得到的狭义采样样本作为量化评价模型61的数据源，显然，不同周期、不同时段或是不同的采样范围和采样方案所对应的历史数据是不同的，相应的管制效能评价基准值也是波动的，量化评价的分值也就不同，这完全摒弃了过去单一、死板的评价标准。如表1所示，采样方案举例如下：(加粗部分为不同采样方案抽取的样本)

表1采样方案

广义样本	采样方案P₁	采样方案P₂	采样方案P_…	采样方案P_N
					100分	100分	100分	100分	100分
90分	90分	90分	90分	90分
					80分	80分	80分	80分	80分
70分	70分	70分	70分	70分
					60分	60分	60分	60分	60分
50分	50分	50分	50分	50分
					40分	40分	40分	40分	40分
30分	30分	30分	30分	30分
					20分	20分	20分	20分	20分
10分	10分	10分	10分	10分
					0分	0分	0分	0分	0分

历史作业数据采集服务器根据设置的历史数据采样范围和采样方案，取得相同管制席位、相同周期、相同时段的历史作业数据。

量化评价模型61根据得到的历史作业数据，取得各项评价指标的均值、峰值、谷值(最小值)和波动区间。

实时管制效能评价系统根据量化评价策略，分别计算得到航班延误指标的量化评价得分，飞行效率指标的量化评价得分，飞行安全指标的量化评价得分，通信负荷指标的量化评价得分，通行能力指标的量化评价得分，冲突调配能力的量化评价得分和工作负荷指标的量化评价得分。同时，根据层次分析法计算得到各评价指标的权重，并得到最终的实时管制效能综合评价62得分。综合评价得分式中，w_i为第i个指标的权重，a_i为第i个指标的评价得分，n为指标的个数。

管制效能评价结论时，对管制员管制效能评价不再用简单的好、坏或得分高低来评判，而是采用百分位来表示该管制员的实时管制效能在相同时期、相同席位或相同管制技术等级的管制员群体中处于什么样的水平。

参阅图3所示，为空管实时管制效能评价系统的流程图，具体实施步骤为：

步骤1：实时作业数据采集服务器连接空中交通服务(ATS)运行管理系统接口，实时监测管制席位变动信息。当管制员开始接班时，系统采集接班管制员的人员信息、技术等级、接班时刻、所在班组信息和管制空域情况等信息，并开始采集该管制员的实时作业数据。

步骤2：实时作业数据采集服务器连接空管自动化系统飞行计划数据接口，通过对空管自动化飞行计划电报的解析和处理，得到各航班计划信息(包括：航班号、应答机编码、机型、机号、起飞机场、降落机场、预计起飞时刻、预计降落时刻、预计飞越各航路点的高度和时刻)、实际起飞或降落时刻、实际飞越各航路点的高度和时刻、航班所接受的指令高度、航班所在的管制扇区、航班所在的航路等数据。由此精确地定位各航班处在哪个管制扇区，实现对管制员管制效能评价的精确量化。

步骤3：实时作业数据采集服务器连接VHF陆空通话数据接口，通过对VHF陆空通信的信道开放数据进行实测及记录，并将VHF陆空通信信息进行解码，分析信息波形，实现对管制员陆空通信数据的实时采集和分析，并计算VHF通话时长、单位时间内通话次数和单位时间内通话饱和度的计算。

步骤4：实时作业数据采集服务器连接空管自动化系统雷达数据接口，通过雷达航迹数据的接收和格式转换，进行各航班对飞行冲突风险值的计算、各航班在各管制扇区内的飞行距离和飞行时间的计算。

步骤5：实时作业数据处理平台将采集到的实时作业数据经过初步的过滤和处理，得到各航班对应的冲突风险值、各航班在管制扇区/航段内的飞行时间和飞行距离、各航班在管制扇区/航段内的延误情况、出港延误情况、进港延误情况、各管制扇区/航段的当前流量、各管制扇区的陆空通信负荷和通话时长、通话次数、各管制扇区内的短期冲突探测、各管制扇区的工作负荷等数据。

步骤6：根据实时作业处理平台输出的各项实时作业数据，航班延误检测器得到航班延误指标、飞行效率检测器得到飞行效率指标、飞行安全检测器得到飞行安全指标、通信负荷检测器得到通信负荷指标、通行能力检测器得到通行能力指标、冲突调配检测器得到冲突调配指标、工作负荷检测器得到工作负荷指标，并将得到的各项指标保存到中央数据库4中。

步骤7：历史作业数据采集服务器根据系统管理和参数设置计算机预设的历史数据采样范围和采样方案，取得相同管制席位、相同同期、相同工作时段的历史作业数据，并计算该评价时段的各评价指标历史数据的均值、峰值、谷值和波动范围。

步骤8：实时管制效能评价模型根据量化评价模型61，分别计算得到航班延误指标的量化评价得分，飞行效率指标的量化评价得分，飞行安全指标的量化评价得分，通信负荷指标的量化评价得分，通行能力指标的量化评价得分，冲突调配指标的量化评价得分和工作负荷指标的量化评价得分。

步骤9：根据层次分析法计算得到各评价指标的权重，得到实时管制效能的综合评价，实现管制员管制效能量化评价的过程性和精细化。

步骤10：当管制员完成交接后，根据管制员工作时段内的作业数据，计算得到这个作业时段的管制效能综合评价得分，并采用百分位来表示该管制员的实时管制效能在相同时期、相同席位或相同管制技术等级的管制员群体中处于什么样的水平。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.空管实时管制效能评价系统，其特征在于：它包括，

实时作业数据采集模块，用以采集岗位信息数据、航班信息数据、空管自动化系统的飞行计划数据、陆空通信数据和雷达综合航迹数据；

实时作业数据处理模块，将实时作业数据采集模块采集到的实时作业数据进行过滤和处理；

指标评定模块，处理后的实时作业数据传输出到各指标评定模块后，得到的各项指标保存到中央数据库中；

中央数据库，用以存储和管理数据；

历史作业数据采集模块，采集历史作业数据；

实时管制效能评价模块，包括量化评价模型和实时管制效能综合评价，量化评价模型根据得到的历史作业数据，处理计算得到指标的评价特征值，结合指标评定模块中各项指标得到各项指标的评价得分；实时综合评价根据指标的权重不同，算出实时管制效能的综合评价得分。

其中，综合评价得分式中，w_i为第i个指标的权重，a_i为第i个指标的评价得分，n为指标的个数。

2.如权利要求1所述的空管实时管制效能评价系统，其特征在于：所述实时作业数据采集模块与空管自动化系统和空中交通服务运行管理系统通讯。

3.如权利要求1所述的空管实时管制效能评价系统，其特征在于：所述实时作业数据处理模块对采集到的数据进行滤波方法为中位值滤波法、限幅滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法或一阶滞后滤波法。

4.如权利要求1所述的空管实时管制效能评价系统，其特征在于：所述指标评定模块的指标包括航班延误指标、飞行效率指标、飞行安全指标、通信负荷指标、通行能力指标、冲突调配指标和工作负荷指标。

5.如权利要求1所述的空管实时管制效能评价系统，其特征在于：所述量化评价模型计算指标的评价特征值包括均值、峰值、最小值和波动区间；将均值定义为60，峰值定义为100，最小值定义为0，波动区间为峰值减去最小值，指标的评价得分a_i(第i个指标的评价得分)为：

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