[发明专利]一种基于GABP神经网络的管制员工作负荷的预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及航空领域，尤指一种管制员工作负荷的预测方法及系统。

背景技术

伴随着航空运输业的发展，为了保证各类飞行活动的安全和有序，空中交通管制服务应运而生并不断得到发展完善，至20世纪80年代趋于成熟。现代空中交通管制服务的主要内容是：空中交通管制员(简称为“管制员”，下同)依托现代通信、导航、监视技术，对所辖航空器实施管理和控制，协调和指导其运动路径和模式，以防止空中航空器与航空器相撞及在机场机动区内航空器与障碍物相撞，维护和加快空中交通的有序流动。管制员主要工作是通过雷达显示的实时信息，密切监控飞行动态，并通过无线电通信设备向机组发布各种指令，是一个集眼、手、嘴等多感官共同协调的工作。管制员的工作与航空器的飞行安全息息相关。

比如，公开号为CN104332073A的专利文献在2015-02-04公开了一种智能空中交通管制系统，包括数据接收接口模块、数据处理中心、应急超控模块、电子飞行计划显示模块、航班监控显示模块和航班控制指令发送模块。通过接收飞机准确的实时飞行信息，数据处理中心即可展开飞行计划的精确计算，并优化整个飞行队列，如缩短飞机间距，合理调配对应跑道的起降顺序，实时更改着陆角，曲线进近等，有效提高整个飞行队列的效率，加强安全性。最终，整个飞行计划将显示在管制员的监控显示器上。航空管制员可以随时通过显示器观察飞行队列起飞着陆的优先顺序，并通过更改飞机起飞/着陆航迹，航速等参数，调整队列顺序。从而提高机场通勤率，提高管制员的工作效率。

但即便如此，在最繁忙时段，个体管制员仍可能需要同时管制十几架航空器，因此，管制员脑力劳动强度大、工作负荷高，经常需要倒班，容易出现不同水平的疲劳状态，对管制员工作负荷进行预测并对可能产生超负荷的时段进行干预，可以有效避免疲劳状态的产生。

因此，关于管制员工作负荷预测的研究也逐渐被各国所重视，目前主要体现在管制员工作负荷的测评技术上，自20世纪70年代以来陆续演化出了三类管制员工作负荷测评方法，即：(1)根据管制员生理、行为特征分析，得出管制工作负荷强度。测量的生理指标包括电击皮肤的反应、心率、心电图、血压、体液等，行为指标包括设备操作次数、陆空通话时间记录等；(2)采取观察和问卷形式的主观测评方法，如ATWIT技术(airtrafficworkloadinputtechnique，美国联邦航空局的空中交通负荷输入技术)、NASA-TLX量表(taskloadindex，美国国家航空航天局的任务负荷量表)、SWAT量表(subjectiveworkloadanalysistechnique，主观工作负荷分析技术)和MCH法(modifiedcooper-harperratings，库柏-哈柏修正法)等；(3)将管制员工作进行细分，对于看得见的工作测计所消耗的时间，对于看不见的工作转化为时间上的消耗，以时间度量方式实现对管制员工作负荷的定量评估。此类方法包括ICAO推荐的DORATASK法(DirectorateofOperationResearchandAnalysisoftheUnitedKingdom，英国运筹研究与分析理事会提出)和MBB法(Messerschmidt,BglkowandBlohmofGermany，德国梅塞施密特、特尔科和布卢姆提出)，以及RAMS法(Re-organizedATCMathematicalSimulator，欧洲空管实验中心提出)。

例如，公开号为CN104636890A的专利文献在2015-05-20公开了一种空中交通管制员工作负荷测量方法，包括：步骤A：确定管制负荷测量指标，该管制负荷测量指标包括眼动指标和语音指标；步骤B：实时记录各眼动指标对应的眼动指标数据，以及各语音指标对应的语音指标数据；步骤C：对记录的眼动指标数据进行因子分析，计算出眼动指标数据的眼动综合因子；步骤D：以眼动综合因子和语音指标为输入因素，管制工作负荷值为输出因素，建立管制负荷回归模型。该方法能够实时、无干扰的测量管制员的工作负荷，实用性强。

但该方法参考的数据比较局限，指标维度单一，不够全面、综合，存在一定的局限性，预测可靠度不高。

发明内容

本发明提供一种可以提高管制员工作负荷预测结果的可靠性的管制员工作负荷预测方法和系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种管制员工作负荷的预测方法，包括步骤：

步骤1：确定BP神经网络拓扑结构，采集不同时段的扇区交通流态势指标样本、建立样本集；