专利名称：一种飞行操纵品质评估系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种飞行品质自动评估系统，属于飞行员操纵品质监控领域。
背景技术：
国内外民用航空公司普遍重视飞行员操纵品质的监控，通过改进和完善飞行机组人员的操作水平，以提高飞行安全的记录。各航空公司针对不同的机型制定了相应的飞行员操纵品质监控项目和标准，监控的项目贯穿整个飞行过程，包括地面滑行、起飞离地、爬升、航线飞行、近进和下滑着陆等。针对这些上百条甚至更多的监控项目，需要设计一个自动分析评估结果的系统，根据飞行过程中记录的飞行数据按飞行标准自动判定飞行员飞行水平，以达到客观、全面、有效、快速地评估飞行员飞行品质的目的，进一步提高航空安全性。目前对飞行员操作水平的评估一般都是采用教练员观察和打分的方式，这种人工评估方法相对主观且效率较低。相比人工打分方式，国内部分航空公司已经意识到飞行品质自动评估技术的重要性，并也积极进行了相关的研发工作。中国南方航空股份有限公司的专利“一种航空模拟机训练的辅助教学系统”中就包含了针对模拟机的训练品质自动评估技术。但该评估系统的不足之处在于1.该评估系统只能针对模拟机下载的飞行数据进行评估分析，对于真实飞机(比如黑盒子)的飞行数据却无能为力，应用领域仅仅局限于飞行训练。2.该系统的评分规则直接写入了程序中，没有能够实现评分标准和程序的分离， 一旦评分标准修改或更新，该系统依然会使用旧的评分标准进行品质评估，评分结果会出现偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提出一种能对飞行操纵品质进行自动评估的系统及方法。该评估系统如下整个系统组建于一个局域网内，该系统包括η个飞行数据采集终端、η个记录评分机、集线器、数据库以及m个讲评用机，m、η均为自然数，其中每个飞行数据采集终端均与相应的记录评分机连接，每个记录评分机均通过集线器连接数据库和m个讲评用机，每个讲评用机中均包含一个规则编译器；所述记录评分机是一个计算机，用于记录飞行数据与飞行录象，并实现自动评分；所述讲评用机也是一个计算机，用于飞行操作人工评分，并提供飞行成绩查询、分析功能；所述规则编译器用于将飞行规则编译成计算机可执行的指令码。上述系统的评估方法包括如下步骤
(1)通过讲评用机中的规则编译器，将飞行规则编译成计算机可执行的指令码，并将该指令码存储到数据库中；(2)飞行数据采集终端将采集的飞行数据以及飞行录像以文件的形式存放到记录评分机上；(3)记录评分机通过数据预处理将飞行数据中的无效数据去除，并将有效数据及飞行录像导入到数据库中；(4)记录评分机从数据库中读取飞行数据和以可执行指令码表述的飞行规则，并根据飞行规则对飞行数据进行分析评估，评出相应的飞行操纵成绩，并将成绩存储到数据库中；(5)通过讲评用机进行飞行操纵人工评分，同时实现成绩查询与分析功能。技术效果1、本发明除了能应用于模拟机训练品质评估领域，还能对真实飞机的飞行数据进行分析评估，甚至可以应用于一切能够获取飞行参数的领域。2、本发明采用了规则编译器技术来录入和管理飞行标准，真正实现了评分标准和程序的分离，评分标准可以根据用户的需求进行修改和升级，品质评估的成绩亦会随着评分标准的改变而改变。本发明相比上述品质评估系统而言，具有应用范围广、评分标准管理灵活、品质评分功能更具柔性等优点。3、本发明实现了对飞行员飞行操纵的自动评分，克服了人工评分方法对结果的主观影响，评分效率高，且可作为一种个性化的训练工具，可针对个人的训练历史记录设置针对性的训练课程，使飞行训练更加系统化，给飞行员提高飞行技术水平提供了数据支持。
图1为本发明系统的品质评估功能流程图。图2为本发明系统的结构框图。图3为本发明系统的数据流图。
具体实施例方式下面对本发明作进一步说明。本发明系统的结构如图2所示，该系统包括η个飞行数据采集终端、η个记录评分机、集线器、数据库以及m个讲评用机，m、η均为自然数，其中每个飞行数据采集终端均与相应的记录评分机连接，每个记录评分机均通过集线器连接数据库和m个讲评用机，每个讲评用机中均包含一个规则编译器，整个系统组建于一个局域网内。飞行数据采集终端可以是模拟机、真实飞机(比如黑盒子)乃至一切能采集飞行数据的终端。该终端将采集的飞行数据存放到记录评分机上以供系统评估飞行品质时使用。记录评分机是一个计算机，主要用于下载飞行数据采集终端的飞行数据和飞行过程录像，并实现自动品质评估。在记录评分机上需要运行的功能模块主要有飞行数据预处理模块、自动品质评估模块。飞行数据预处理模块即通过分析飞行数据，将无效的数据去除，将有效的数据存储到数据库中去。自动评估模块即读取数据库中的飞行参数以及评分标准，根据评分标准自动分析评估飞行数据，完成飞行员各飞行科目的成绩评定。数据库，即数据库服务器，用于存储飞行数据、飞行录像、评分结果、各种基本信息、规则库、函数库等重要数据。讲评用机即用户终端，其也是一个计算机，主要功能为飞行数据人工评分、规则编译、课程设置、飞行录像在线播放、飞行数据查询、飞行员数据认领、报表生成、趋势分析等。在教员讲评或考核飞行员飞行训练品质时，系统可以生成成绩报表或历史成绩的趋势分析图，还可播放飞行录像等以供参考。所述的飞行数据包括飞机的姿态、位置、仪表显示、飞行员在驾驶舱的操作动作等飞行参数和控制参数。表2举例显示了部分飞行数据，包括时间itime、空速hias、升降率 vzd、地速hghpd、俯仰率hp等。所述的基本信息包括用户的信息、用户公司信息、所设置的课程计划、评分标准版本信息等等。所述的规则编译器是用于将用户输入的评分规则(标准)编译并生成可执行指令码，并将可执行指令码存入数据库中的功能模块。所述的规则库、函数库是指规则编译器编译生成的由函数、参数、变量、常量等描述的可执行指令码。所述的课程设置是指在飞行员训练之前预先设置好飞行员的训练计划，每一课程由飞行标准中的若干训练科目组成。此外，课程设置功能还可以根据飞行员的训练历史记录设置具有针对性的训练课程，以加强该飞行员的弱势科目训练。课程设置功能增强了飞行员训练的计划性和系统性，也使得本发明成为了一种个性化的飞行训练工具。飞行数据采集终端以模拟机为例，模拟机是按实际飞行驾驶舱以1 1的规格设计。在本系统中，根据训练需要可以设置多种飞机型号的模拟机，例如A320-200模拟机、 B737-500模拟机等。本发明系统实现自动评估的步骤为(1)通过讲评用机中的规则编译器，将飞行规则编译成计算机可执行的指令码，并将该指令码存储到数据库中；(2)飞行数据采集终端将采集的飞行数据以及飞行录像以文件的形式存放到记录评分机上；(3)记录评分机通过数据预处理将飞行数据中的无效数据去除，并将有效数据及飞行录像导入到数据库中；(4)记录评分机从数据库中读取飞行数据和以可执行指令码表述的飞行规则，并根据飞行规则对飞行数据进行分析评估，评出相应的飞行操纵成绩，并将成绩存储到数据库中；(5)通过讲评用机进行飞行操纵人工评分，同时实现成绩查询、分析等相关功能。本发明系统的数据流如图3所示。基本信息、模拟机数据、规则信息、课程信息、飞行成绩均存储在核心数据库上，其中，模拟机数据最初存储在记录评分机上，飞行训练完成后再存入数据库。在自动评分过程中，计算机先读入模拟机数据和规则，然后评分，最后将评分结果存入数据库。简而言之，本系统的输入为飞行数据以及评分规则，输出为飞行成绩以及趋势分析图。
评分规则是相应的飞行员操纵品质监控项目和标准，表1显示了所有飞行阶段的规则描述及其包含的科目名称，规则描述即为飞行阶段内各科目相应的评分标准。由于这些规则不能直接被系统识别，所以需要先将其编译成可执行指令码再供系统的评分功能所用。自动评分功能是本发明系统的核心功能，主要任务是从数据库读入规则，对飞行员的飞行数据进行分析与比较，给出飞行员在某一个项目上与理论值之间的差异，记录飞行员的实际飞行成绩并存入数据库。自动品质评估流程如图1所示，首先从数据库中读取飞行数据和评分标准，然后根据评分标准对数据进行飞行事件评判、阶段划分、科目划分、项目评分，最后将飞行事件判定结果和训练成绩存入数据库中。飞行事件评判就是将飞行过程中的突发事件及事件发生的时间点判定出来，飞行事件包括雷雨天气、APl接通/解除、EGPWS警告等等。阶段划分就是将飞行数据按照规则划分为不同的飞行阶段，如航前、发动机启动、滑出、起飞等等。科目划分就是将每一阶段划分为不同的科目，如起飞阶段包括正常起飞和单发起飞(一个发动机失效)两个科目。项目评分就是根据科目划分的结果来评判飞行员在训练科目下操作的正确性，对于每个项目，按照从好到差的等级依次对应5、4、3、2分。对飞行员进行总评分时，加入了三层权值，分别是第一层项目的权值，第二层科目的权值，第三层阶段的权值， 最后的考核总分计算公式为总分=Σ阶段I X阶段I的权值I = 1，2，3，...，L阶段分=EWgJX科目 J 的权值 J= 1,2,3,... ,M科目分=Σ项目KX项目K的权值K= 1,2,3,... ,N三层权值的使用，使综合成绩评估更科学、更合理、更准确。报表设计对于每一次飞行训练的评分结果，能够生成以下两类报表1、详细成绩报表，包括文字报表和图形报表。文字报表以时间为轴线，按飞行过程的顺序显示出各个飞行阶段、科目、评分项的成绩以及对应评分项的评分规则和得分偏差。此报表用于机组浏览飞行过程的详细情况。图形报表横轴显示时间，纵轴显示飞机高度，要求能标注出科目及其得分，以及各时刻点所发生的监控事件。2、课程成绩报表。按照课程内容，显示出实际飞行的科目的成绩，并根据课程设置的权重，计算得出相应的课程成绩。对于课程以外的科目，也以附加的形式显示在报表，但不计入课程成绩。对于某一飞行员的多次飞行训练的评分结果，可以生成历史成绩趋势分析图1.总成绩趋势分析图横轴显示训练日期，纵轴显示当前日期的训练总得分。2.科目成绩趋势分析图横轴显示训练日期，纵轴显示当前日期某一具体训练科目的得分。表 权利要求
1.一种飞行操纵品质评估系统，其特征在于整个系统组建于一个局域网内，该系统包括η个飞行数据采集终端、η个记录评分机、 集线器、数据库以及m个讲评用机，m、n均为自然数，其中每个飞行数据采集终端均与相应的记录评分机连接，每个记录评分机均通过集线器连接数据库和m个讲评用机，每个讲评用机中均包含一个规则编译器；所述记录评分机是一个计算机，用于记录飞行数据与飞行录象，并实现自动评分； 所述讲评用机也是一个计算机，用于飞行操作人工评分，并提供飞行成绩查询、分析功能；所述规则编译器用于将飞行规则编译成计算机可执行的指令码。
2.一种基于权利要求1所述的飞行操纵品质评估系统的评估方法，其特征在于 该方法包括如下步骤(1)通过讲评用机中的规则编译器，将飞行规则编译成计算机可执行的指令码，并将该指令码存储到数据库中；(2)飞行数据采集终端将采集的飞行数据以及飞行录像以文件的形式存放到记录评分机上；(3)记录评分机通过数据预处理将飞行数据中的无效数据去除，并将有效数据及飞行录像导入到数据库中；(4)记录评分机从数据库中读取飞行数据和以可执行指令码表述的飞行规则，并根据飞行规则对飞行数据进行分析评估，评出相应的飞行操纵成绩，并将成绩存储到数据库中；(5)通过讲评用机进行飞行操纵人工评分，同时实现成绩查询与分析功能。
全文摘要
本发明公开了一种飞行操纵品质评估系统及其方法，属于飞行员操纵品质监控领域。该系统包括n个飞行数据采集终端、n个记录评分机、集线器、数据库以及m个讲评用机，m、n均为自然数，每个讲评用机中均包含一个规则编译器，整个系统组建于一个局域网内。记录评分机将飞行数据采集终端采集的数据进行记录并自动评分，讲评用机实现飞行操作人工评分，同时提供飞行成绩查询、分析功能。本发明实现了飞行员飞行操纵品质的自动评估，评分过程快速、客观，使飞行训练更加系统化。
文档编号G06F19/00GK102522025SQ20111038899
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者丁辉, 俞嘉佳, 刘巍, 吴宁, 张众, 张兴敢, 林庆彤, 荣卫国, 葛芬, 谢东觉, 阮文新, 陈颖 申请人:珠海翔翼航空技术有限公司