CN112767773A - 一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息技术智能领域，具体是一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，包括如下步骤：步骤一、建立学员操作过程中，各项目与操作过程记录软件的接口，所述项目包括实物设备、故障注入类型和考试科目类别；步骤二、配置有限状态机，建立父状态编号和各个父状态关联子状态编号；步骤三、建立数据记录条目，并分别建立父状态编号、子状态编号与数据记录条目之间的映射关系；步骤四、当学员操作实物设备、故障注入软件和考试科目设置软件时，子状态发生转移，根据步骤三确定的映射关系记录学员操作内容，操作结束后保存数据；该方法能够实时高效准确地记录学员对实物设备、考试科目类别软件和故障注入类型软件的操作。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术智能领域，具体是指一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法。
背景技术
基于“虚实结合”的方法，飞机模拟教学系统由实物设备(例如，座舱操纵装置、控制面板)、科目设置软件、故障注入软件、信号管理软件、飞行控制软件、飞机运动学和动力学解算软件、视景动画软件等组成，学员操纵实物设备、科目设置软件和故障注入软件，飞行控制软件、飞机运动学和动力学解算软件实时更新飞机的位姿信息，并同步显示在视景动画软件上。
飞机模拟系统教学过程中，设置了若干考试科目，当学员进入某一考试科目后，需要操纵座舱操纵设备和控制面板等实物设备，或者借助故障注入软件向系统注入故障，例如，在操纵检查这一考试科目下，学员需要分别操纵转弯操纵旋钮、俯仰操纵旋钮和工作状态选择开关等。由于教学过程中，学员需要操作的设备较多，因此设计一种高效准确的记录方法实时记录学员的操作显得尤为重要。
传统的记录方法通常针对数值型数据，在一定的时间间隔时记录数据数值并进行存储，将该方法用于飞行模拟教学系统学员操作过程记录时，需要存储大量的数据，并且不容易分析学员对实物设备和软件的具体操作，实用性很差，基于IF-ELSE-END和SWITCH-CASE-END的逻辑判断语句对上述数据进行处理，可以有效减少数据存储量，但是该方法在处理时序问题上较为复杂，很难准确对学员的行为进行编码解码，可扩展性也较差。
有限状态机是一种用来进行对象行为建模的工具，其作用主要是描述对象在它的生命周期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件，该方法在模拟教学系统操作过程记录中具有无可比拟的优势，基于此，本文提出了一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，该方法能够实时高效准确地记录学员对实物设备、考试科目类别软件和故障注入类型软件的操作。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，包括如下步骤：
步骤一、建立学员操作过程中，各项目与操作过程记录软件的接口，所述项目包括实物设备、故障注入类型和考试科目类别；
步骤二、配置有限状态机，建立父状态编号和各个父状态关联子状态编号；
步骤三、建立数据记录条目，并分别建立父状态编号、子状态编号与数据记录条目之间的映射关系；
步骤四、当学员操作实物设备、故障注入类型软件和考试科目类别软件时，子状态发生转移，根据步骤三确定的映射关系记录学员操作内容，操作结束后保存数据。
进一步，操作过程记录软件的数据源包括实物设备的数据采集软件、故障注入类型软件和考试科目类别软件。
进一步，步骤二中，有限状态机最顶层的父状态包括一个故障注入类型父状态、一个考试科目类别父状态和若干个实物设备父状态，所有父状态均建立一个父状态编号，所述故障注入类型父状态、考试科目类别父状态和每个实物设备父状态均包括若干个子状态，所述每个子状态均建立一个子状态编号。
进一步，所述故障注入类型父状态、考试科目类别父状态和实物设备父状态采用并行的计算方法。
进一步，所述步骤四中，当学员操作实物设备、故障注入软件和考试科目设置软件时，子状态发生转移，子状态发生转移，根据父状态编号、子状态编号与数据记录条目之间的映射关系，将变化后的父状态编号和子状态编号映射的数据记录条目的内容作为学员操作内容进行记录。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、支持多源数据的集中处理，数据来源有实物设备的数据采集软件、故障注入类型软件、考试科目类别软件，建立接口文件便于数据交互和数据集中处理；
2、实现数据的分条记录，也能实现条目与父状态、子状态的“双向连接”，便于操作过程记录系统的迭代更新和优化；
3、提出了有限状态机的记录方法，与传统记录方法不同，该基于有限状态机的操作过程记录方法的层次结构和实现逻辑更加清晰，效率高，可扩展性更好，并且对时序问题的处理更为便捷，另外该方法具有良好的通用性，可以推广到相似教学系统的数据记录过程；
4、采用类似“字典”的形式建立了父状态、子状态编号和数据记录条目的映射关系，实现了对学员操作内容的准确记录；
5、通过文件的形式将学员的操作过程进行记录和存储，便于学员自查和方便教员了解学员对飞机系统操作的掌握情况。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1所示，一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，包括如下步骤：
步骤一、建立学员操作过程中，各项目与操作过程记录软件的接口；
学员操作过程中的项目包括实物设备、故障注入类型和考试科目类别，其中，实物设备为座舱操纵设备、控制面板等对应部件，包括但不限于按钮、波段开关和旋钮，另外，操作过程记录软件的数据源包括实物设备对应的数据采集软件(采集每项实物设备信号)、故障注入类型软件和考试科目类别软件，建立学员操作过程中，各项目与操作过程记录软件的接口，便于对多源异构数据的集中处理。
步骤二、配置有限状态机，建立父状态编号和子状态编号；
首先确定有限状态机的结构和层次，假设需要记录的实物设备数量为N，则学员操作过程中有限状态机最顶层包括N+2个父状态，即有限状态机最顶层的父状态包括一个故障注入类型父状态、一个考试科目类别父状态和N个实物设备父状态。为提升计算效率，故障注入类型父状态、考试科目类别父状态和实物设备父状态采用并行的计算方法。另外，所有父状态均建立一个父状态编号；
然后，故障注入类型父状态、考试科目类别父状态和每个实物设备父状态均包括若干个子状态，以实物设备中的自检按钮为例，该实物设备父状态由三个子状态组成，分别是：默认状态、按压自检按钮启动系统自检状态和按压速断按钮断开系统自检状态，开始操作过程记录后，进入默认状态，学员长按自检按钮2s后，由默认状态转移到启动系统自检状态，学员按压速断按钮后，由启动系统自检状态转移到断开系统自检状态，另外，每个子状态均建立一个子状态编号。
步骤三、建立数据记录条目，并分别建立父状态编号、子状态编号与数据记录条目之间的映射关系；
其中，父状态编号、子状态编号是数值型数据，需要记录的数据条目是字符串型数据，采用类似“字典”的形式建立父状态编号、子状态编号和数据记录条目的映射关系，当任意父状态编号i中的子状态ik转移到子状态im时，根据父状态编号i和子状态编号im映射到数据记录条目的内容对学员操作过程进行记录，所有子状态都无转移时不进行学员操作过程记录。
步骤四、当学员操作实物设备、故障注入软件和考试科目设置软件时，子状态发生转移，根据步骤三确定的映射关系记录学员操作内容，操作结束后保存数。据
其中，记录软件会自主创建“学员.csv”的文件，将学员的操作进行记录，操作结束后保存数据，以表格的形式呈现出来。
现对某个学员操作进行记录为例进行实施例说明，该学员考试科目类别软件选择“操纵检查”，操作的实物设备包括工作状态选择开关、转弯操纵旋钮和俯仰操作旋钮，首先建立数据采集软件、故障注入类型软件、考试科目类别软件和操作过程记录软件的接口，以便于对数据的集中处理，有限状态机最顶层包括N+2个父状态，包括一个考试科目类别父状态、一个故障注入类型父状态、一个工作状态选择开关父状态、一个转弯操纵旋钮父状态、一个俯仰操纵旋钮父状态和其余N-3个实物设备父状态，其中，建立如下表1-表4所示的父状态编号、子状态编号和数据记录条目之间建立映射关系：
| 考试科目类别父状态 | 父状态编号 | 子状态编号 | 数据记录条目内容 |
| 上一个考试科目子状态 | k | m | 上一个考试科目名称 |
| 操纵检查子状态 | k | m+1 | 操纵检查 |
表1
| 转弯操纵旋钮父状态 | 父状态编号 | 子状态编号 | 数据记录条目内容 |
| 默认状态 | r | 1 | 设备默认状态，不进行记录 |
| 左偏1/3 | r | 2 | 转弯操纵旋钮左偏转至1/3刻度 |
| 左偏2/3 | r | 3 | 转弯操纵旋钮左偏转至2/3刻度 |
| 左偏1 | r | 4 | 转弯操纵旋钮左偏转至满刻度 |
| 回中 | r | 5 | 转弯操纵旋钮回中 |
| 右偏1/3 | r | 6 | 转弯操纵旋钮右偏转至1/3刻度 |
| 右偏2/3 | r | 7 | 转弯操纵旋钮右偏转至2/3刻度 |
| 右偏1 | r | 8 | 转弯操纵旋钮右偏转至1刻度 |
表2
表3
| 俯仰操纵旋钮父状态 | 父状态编号 | 子状态编号 | 数据记录条目内容 |
| 默认状态 | f | 1 | 设备默认状态，不进行记录 |
| 左偏1/3 | f | 2 | 俯仰操纵旋钮左偏转至1/3刻度 |
| 左偏2/3 | f | 3 | 俯仰操纵旋钮左偏转至2/3刻度 |
| 左偏1 | f | 4 | 俯仰操纵旋钮左偏转至1刻度 |
| 回中 | f | 5 | 俯仰操纵旋钮回中 |
| 右偏1/3 | f | 6 | 俯仰操纵旋钮右偏转至1/3刻度 |
| 右偏2/3 | f | 7 | 俯仰操纵旋钮右偏转至2/3刻度 |
| 右偏1 | f | 8 | 俯仰操纵旋钮右偏转至1刻度 |
表4
当学员进行操作时，其子状态会发生转移，例如学生进行了如下操作“考试科目类别软件选择操纵检查子状态，将工作状态选择开关置于中间档位，然后分别操纵转弯操作旋钮和俯仰操纵旋钮向右和向左至2/3刻度线处，并使旋钮回中”，则有限状态机内发生了如下步骤：
父状态k中子状态m转移到m+1，通过父状态编号k和子状态编号m+1映射到的数据记录条目内容为操纵检查，则在操作过程记录软件中记录考试科目类别为“操纵检查”，父状态s中子状态1转移到3，通过父状态编号s和子状态编号3映射到的数据记录条目内容为工作状态选择开关置于中间档位，以此类推，按照学员实际操作，对每一项子状态编号发生变化后，根据父状态编号和子状态编号映射到数据记录条目的内容对学员操作过程进行记录，最终形成表5所示的文件。
表5
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、建立学员操作过程中，各项目与操作过程记录软件的接口，所述项目包括实物设备、故障注入类型和考试科目类别；
步骤二、配置有限状态机，建立父状态编号和各个父状态关联子状态编号；
步骤三、建立数据记录条目，并分别建立父状态编号、子状态编号与数据记录条目之间的映射关系；
步骤四、当学员操作实物设备、故障注入软件和考试科目设置软件时，子状态发生转移，根据步骤三确定的映射关系，记录学员操作内容，操作结束后保存数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，其特征在于：操作过程记录软件的数据源包括实物设备的数据采集软件、故障注入类型软件和考试科目类别软件。
3.根据权利要求1所述的一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，其特征在于：步骤二中，有限状态机最顶层的父状态包括一个故障注入类型父状态、一个考试科目类别父状态和若干个实物设备父状态，所有父状态均建立一个父状态编号，所述故障注入类型父状态、考试科目类别父状态和每个实物设备父状态均包括若干个子状态，所述每个子状态均建立一个子状态编号。
4.根据权利要求3所述的一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，其特征在于：所述故障注入类型父状态、考试科目类别父状态和实物设备父状态采用并行的计算方法。
5.根据权利要求1所述的一种基于有限状态机的学员操作过程记录方法，其特征在于：所述步骤四中，当学员操作实物设备、故障注入软件和考试科目设置软件时，子状态发生转移，根据父状态编号、子状态编号与数据记录条目之间的映射关系，将变化后的父状态编号和子状态编号映射的数据记录条目的内容作为学员操作内容进行记录。
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