[发明专利]一种民用飞机驾驶员意图判断方法

摘要

本发明提供了一种民用飞机驾驶员意图判断方法，涉及飞行员驾驶领域，本发明构建飞行任务的证据推理模型，构造操作—意图关联的基本信任分配函数，并根据飞行员当前操作对比专家系统数据库的意图集，利用基本信任分配函数进行意图匹配，求解意图的信任函数，从而进行意图的推理。本发明由于采用基于飞行员操作动作的意图推理方法，选用的D‑S证据理论算法为主流推理模型算法，所实现的模型既简单可靠，又能有效的完成预定的目标，且能应对各种应用环境当中可能出现的信息不完整、不精确和不确定性，有很好的适应能力，本发明可以在需要迅速决策的情况下为飞行员提供准确可靠的信息显示，为飞行员进行正确的操作决断提供有效的保证与支撑。

主权项

1.一种民用飞机驾驶员意图判断方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：构建某一时刻下飞行任务的证据推理模型，根据分布式传感器对飞行员的操作动作进行检测，录入Ei个操作动作，并对飞行员操作进行清理和压缩，其中i＝1,2,…,K；所述飞行员操作清理为：[a,p(a)≤H]→[nil]，其中a为任意一个操作动作，[nil]表示零，p(a)为操作动作a的属性值，包括但不限于机体的高度、速度、航向、俯仰角、横滚角，H为根据专家系统界定的有效值，如果操作动作a描述的属性值p(a)小于系统定义的有效值H，即将此事件归为[nil]；所述飞行员操作动作压缩为：[a,a,…,a]→[a]，将在3～10s内重复发生次数在3次以上的操作动作合并压缩；在操作动作进行清理、压缩之后，构造识别框架Θ:Θ＝{A1,A2,…Aj,…AN}，其中识别框架Θ为假定当事件需要判断时，对于此事件所有可能发生的情况的全集合，且Θ中可能发生的情况均为互斥事件，其中Aj为识别框架Θ中的元素，表示需要判断的事件对应的所有可能性的结果，N为识别框架中元素的个数；步骤2：构造操作—意图关联的基本信任分配函数，并根据飞行员当前操作对比专家系统数据库的意图集，利用基本信任分配函数进行意图匹配，在该步骤中有如下定义：定义1：基本信任分配函数m为从集合2^Θ到[0,1]的映射，A表示识别框架Θ的任一子集，记作且满足：式(1)中，m(A_j)为元素A_j的基本信任分配函数，表示需要判断的事件对应的所有可能性的结果对A_j的信任程度，表示对于空集不产生任何信任度；表示所有元素的基本信任分配函数之和等于1，即所有元素A_j的信任度值之和为1，且每一个元素A_j的信任度值大于0小于1，对于一个任一元素A_j，当m(A_j)>0，则A_j为焦元；定义2：基本信任分配函数m(Aj)由下式确定：m(Aj)＝CFj×Wj      (2)式中CFj为操作动作Ej与识别框架Θ中的元素Aj的信任值，Wj为相应的权重；利用两两证据阶梯式合成方法合成m(A)，所述两两证据阶梯式合成方法具体步骤如下：取识别框架Θ下的两个任一元素，分别为E1和E2，E1和E2对应的基本信任分配函数分别为m1和m2，焦元分别对应为Ai和Bj，焦元Ai的基本信任分配函数为m1(Ai)，焦元Bj的基本信任分配函数分别为m2(Bj)，两个焦元的信任分配值均由一条[0,1]的线段表示，两个焦元对应的[0,1]的线段进行任意划分，分别对应焦元的基本信任分配函数，即将焦元Ai任意分为i段，每一段依次对应基本信任分配函数为m1(A1)，…m1(Ak)，…m1(Ai)，焦元Bj任意分为j段，每一段依次对应基本信任分配函数为m2(B1)，…m2(Bk)，…m2(Bj)；对应的每一段分别表示由各自的基本信任分配决定的焦元的信任分配值，并不表示整个的识别框架Θ；将各焦元信任分配值的分配方式作为对一个事件的证据进行合成，即将m₁作为横轴，m₂作为纵轴，合成后得到一个1*1的大矩形，大矩阵中包含i*j个小矩形，将大矩形看作总的基本信任分配，横线段表示m₁分配到相应焦元上的基本信任分配值，竖线段表示m₂分配到相应焦元上的基本信任分配值，横线段与竖线段的交集形成一个矩形，其测度为m₁(A_k)m₁(B_k)，为了使分配到空集上的基本信任分配值为0，将分配到空集上的基本信任分配值丢弃，丢弃了分配到空集上的基本信任分配值后，总的信任值会小于1，在每一个信任值m₁(A_i)m₂(B_j)分配上乘以系数满足总信任值为1；定义3：设则两两证据的合成规则为：反映了各个证据之间的冲突程度，系数1/(1‑K)称为正则化因子，m_合(A)称为m₁和m₂的正交和，也称为直和，记为如不成立，则m₁和m₂的正交和不存在；D‑S证据理论算法：设m₁，m₂，…，m_n为某一识别框架Θ中的n个不同信任分配函数，如m₁与m₂能够合成，则合成的结果仍然是一个信任函数；如果m₁与m₂合成后的结果与m₃仍能够合成，则依然是一个信任函数并且符合结合律：同理可以依次类推全部合成得到一个信任函数由D‑S证据理论算法可得，对于多个信任分配函数m1，m2，…，mn，首先将第一个与第二个信任分配函数按照两两证据的合成规则进行合并，再将合并后的信任分配函数与第三个信任分配函数进行合并，以此类推，直到将所有的信任分配函数合并为一个信任分配函数；步骤3：求解意图An的信任函数Bel(An)，定义信任函数Bel为一个从集合2Θ到[0,1]的映射，且满足则Bel(A)称为A的信任函数，表示证据对A为真的信任度；Th(In)为专家系统数据库中对意图In的预定阈值，若Bel(In)≥Th(In)时，即认为飞行员当下的操作对应意图In并动态改变人机界面，Bel(In)＜Th(In)则认为此操作不对应意图In，不改变当前的界面，由飞行员继续进行当下的操作或做出援助性更改，将意图In以援助性标记标识出来显示在界面上供飞行员参考。