一种民航飞行员认知能力的多维度评估模型的建模方法与流程

1.本发明涉及飞行员认知能力评估的技术领域，尤其涉及一种民航飞行员认知能力的多维度评估模型的建模方法。


背景技术：

2.伴随着全球航空事业的飞速发展，人们的出行选择得到了丰富，民航在人们面临中远程距离出行时，被接受度越来越高，这不仅得益于飞行器硬件设备制造开发水平的提升，也依赖于各地机场等配套基础设施的完善。然而随着航班和民航乘客人数的增加，业内人员及乘客都愈发重视航空安全性和可靠性。近年来,由于飞机自身硬件所造成的航空事故比例不断下降，多数航空事故的发生是由于飞行员的错误决策所导致。民航飞行员作为执行民航飞行任务的第一责任人，其对于乘客和机组成员的人身安全起到了重要的保障作用。
3.当前对于民航飞行安全性的认识途径主要仍停留在事故发生后的事故原因分析报告上，而这部分内容主要以事发数据和结果为导向，对于飞行员当时的认知、意识和行为内在表现的判断和深入分析并缺失。然而，目前的现有技术对于民航飞行员的认知评估维度仍然单一，难以从多维度有效分解认知构成，从而导致综合分析方法处于空白。
4.因此，为了提升民航行业挑选认知能力相对较强的飞行员，并一定程度上降低民航事故发生的风险和概率，本领域亟需建立一种针对民航飞行员认知能力多维度评估模型，以提供全面的能力评估机制。可以理解的是，认知能力维度的具体选择并非本发明的内容重点，仅仅是民航飞行员认知能力多维度评估模型中的原始维度参考。本发明旨在根据民航飞行任务全过程的分解，选取的任务环节及其中包含的关键操作，筛选认知能力维度集并搭建认知能力评估模型，弥补并完善民航飞行安全保障机制中空白技术，且具备普适参考价值。


技术实现要素：

5.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
6.为了提升民航行业挑选认知能力相对较强的飞行员，并一定程度上降低民航事故发生的风险和概率，本发明提供了一种飞行员认知能力的多维度评估模型的建模方法，能够针对当前民航飞行事故中，因飞行员人为因素导致的事故所占比重较大，且飞行员自身认知方面的评估技术缺失的情况，建立一种面向民航飞行员认知能力的多维度评估模型，用以评估飞行员及招飞学员的综合认知能力，并选拔认知能力较强者进入行业，从而在人的因素方面降低事故发生风险。
7.具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述民航飞行员认知能力的多维度评估
模型的建模方法包括以下步骤：将整个飞行任务划分为多个飞行环节；确定各飞行环节中涉及认知能力需求的多个关键动作；确定各关键动作所涉及的多个认知要素，以及各飞行环节对应的多个认知技能；将各认知技能关联到对应的认知要素下，并根据认知技能确定各飞行环节对应的认知要素；以及根据各飞行环节对应的认知要素及认知技能，建立双层认知框架的评估模型。
8.进一步地，在本发明的一些实施例中，对民航飞行任务全过程进行环节分解，包括但不限于起飞前的准备、起飞、空地对话、联系不同扇区、下降高度、降落等。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，还可以根据分解后的各个飞行任务环节，提取每个环节中的关键动作，即将环节所包含的内容进一步细化，构建任务图。例如起飞环节中允许起飞这一子环节，就包含了包括等待起飞指令、复诵起飞许可、调整襟翼至规定度数、向客舱发送起飞信号、控制前轮方向、握紧油门杆、抬轮口令对话、抬轮操作等多个关键动作。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，还可以基于重要性和关联紧密性，评议打分筛选后最终得到正式的认知能力维度集合。在此，筛选后的集合中可以包含6个认知维度：注意力、思维能力、记忆力、专业能力、时空知觉、知觉速度。其中，时空知觉指代飞行员的时间和空间感知能力。表现为飞行员在执行飞行任务期间对飞行动作的延续或间隔时间变化的掌握能力，以及对飞行器空间位置和飞行状态的定位能力。
11.进一步地，在本发明的一些实施例中，还可以构建“飞行环节-认知要素”关联关系，完成知识审计。此步骤基于acta(应用认知任务分析)方法的操作指导，根据选取的任务环节及其中包含的关键操作，提出自己认为其中可能存在的困难与问题，并以此为基础阐述对于新手飞行员(或学员)困难的理由，以及能够帮助解决对应问题的提示/策略。并从上文建立的认知维度集合中选取与该环节关联性最强的一个或多个认知维度需求。
12.进一步地，在本发明的一些实施例中，还可以根据选取的认知维度，进一步细化维度包含的认知技能。例如：认知维度“注意力”，包含注意分配、注意集中等多个认知技能。
13.进一步地，在本发明的一些实施例中，还可以收集整理飞行全过程包含的认知要素集合，包括认知维度和认知技能，形成双层认知维度框架，其中第一层为上述6个认知维度，第二层为第一层中各个认知维度所对应包含的细化认知技能。由于各认知维度在综合评估飞行员认知能力时的相对重要程度不同，如果使用基于认知技能的单层认知维度框架，则忽略了更高维度的认知维度的影响。通过构建双层认知维度框架，实现了在考量各项认知技能的相对重要程度的基础上，进一步根据其隶属认知维度的相对重要程度调整其权重。更符合认知能力的客观评价规律，有利于得到更加科学实际的评估结果。
14.进一步地，在本发明的一些实施例中，还可以筛选、调整双层认知维度框架中的认知要素，将整体关联性或重要程度并不太高的要素删减，或补充其他要素完善框架。
15.如此，经过以上步骤，本发明即可建立一个针对民航飞行员认知能力的双层多维度评估模型。该模型可以为当前民航飞行学员或飞行员的认知能力评估考核流程提供参考和思路。
附图说明
16.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的
上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
17.图1示出了根据本发明的一些实施例提供的飞行员认知能力的多维度评估模型的建模方法的流程示意图；
18.图2示出了根据本发明的一些实施例提供的划分飞行环节的示意图；
19.图3示出了根据本发明的一些实施例提供的飞行环节细化为关键动作的示意图；
20.图4示出了根据本发明的一些实施例提供的知识审计的示意图。
具体实施方式
21.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
24.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
25.如上所述，当前对于民航飞行安全性的认识途径主要仍停留在事故发生后的事故原因分析报告上，而这部分内容主要以事发数据和结果为导向，对于飞行员当时的认知、意识和行为内在表现的判断和深入分析并缺失。然而，目前的现有技术对于民航飞行员的认知评估维度仍然单一，难以从多维度有效分解认知构成，从而导致综合分析方法处于空白。
26.为了提升民航行业挑选认知能力相对较强的飞行员，并一定程度上降低民航事故发生的风险和概率，本发明提供了一种飞行员认知能力的多维度评估模型的建模方法，能够针对当前民航飞行事故中，因飞行员人为因素导致的事故所占比重较大，且飞行员自身认知方面的评估技术缺失的情况，建立一种面向民航飞行员认知能力的多维度评估模型，用以评估飞行员及招飞学员的综合认知能力，并选拔认知能力较强者进入行业，从而在人的因素方面降低事故发生风险。
27.首先请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的飞行员认知能力的多
维度评估模型的建模方法的流程示意图。
28.如图1所示，在构建飞行员认知能力的多维度评估模型的过程中，技术人员可以首先将整个飞行任务划分为多个飞行环节(步骤s1)，并确定各飞行环节中涉及认知能力需求的多个关键动作(步骤s2)。之后，技术人员可以确定各关键动作所涉及的多个认知要素，以及各飞行环节对应的多个认知技能(步骤s3)。再之后，技术人员可以将各认知技能关联到对应的认知要素下，并根据认知技能确定各飞行环节对应的认知要素。最后，技术人员可以根据各飞行环节对应的认知要素及认知技能，建立双层认知框架的评估模型。
29.具体来说，在步骤s1划分民航飞行任务过程环节的过程中，划分环节的依据主要为对飞机、机组人员、乘客状态的观测，较为明确的几个划分时间点为起飞阶段、降落阶段。此外，在飞行过程当中，则以不同飞行扇区作为划分标准，将联系扇区作为飞行过程中空地对话的具象表现形式。
30.请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的划分飞行环节的示意图。如图2所示，上述观测对象包括但不限于飞行器、机组人员、乘客、仪表显示、声音、震动、航路信息以及机外高空信息中的一者或多者。技术人员可以根据飞行员的目标观测对象，将整个飞行任务划分为起飞准备环节、起飞环节、空地对话环节、巡航环节、降落准备环节和/或降落环节。在此，起飞准备环节可以进一步包括飞行前日准备、取得放行许可、推出开车等子环节。起飞环节可以进一步包括地面滑翔、进入跑道、允许起飞等子环节。空地对话环节可以进一步包括联系离场、联系区调、联系不同扇区等子环节。降落准备环节可以进一步包括下降高度、联系进近、起始进近、准备降落等子环节。降落环节可以进一步包括降落、脱离跑道、到位停车以及通知乘客等子环节。
31.本领域的技术人员可以理解，上述飞行环节的划分方式只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，旨在根据上述划分后的民航环节评估上述飞行员的认知能力的重要程度，而非用于限制本发明的保护范围。可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员还可以基于本发明的上述构思，将整个飞行任务划分为其他的多个飞行环节，并取得对应的评估效果。
32.之后，在步骤s2确定关键动作的过程中，技术人员可以提取各个民航环节中的关键动作，构建每个飞行环节的任务图，以形成全过程环节动作分解对应关系。
33.具体来说，提取关键动作的本质在于进一步细化步骤s1中划分出来的民航环节。因为单个环节中仍然包含着多个关键动作，每一个关键动作对应需要的关联性较强的认知能力需求可能不同。因此，为了建立相对准确、有效的“行为-认知”对应关系，我们需要将飞行环节进一步拆分，并提取中间具备重要意义的关键动作。
34.以图3所示的起飞环节为例，技术人员可以将其中涉及认知能力需求的等待起飞指令、复诵起飞许可、调整襟翼至规定度数、向客舱发送起飞信号、控制前轮方向、握紧油门杆、抬轮口令对话、抬轮操作等一种或多种动作确定为该起飞环节的关键动作。
35.本领域的技术人员可以理解，上述起飞环节中的关键动作只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，旨在建立相对准确、有效的“行为-认知”对应关系，而非用于限制本发明的保护范围。
36.可选地，在另一些实施例中，如下表所示，在构建飞行员认知能力的评估模型的过程中，技术人员还可以针对飞行前日准备、取得放行许可、推出开车、地面滑翔、进入跑道、
允许起飞、联系离场、联系区调、联系不同扇区、下降高度、联系进近、联系进近、准备降落、降落、脱离跑道、到位停车、通知乘客等各飞行(子)环节中涉及认知能力需求的一种或多种动作，也确定为对应环节的关键动作，从而建立如表1所示的准确、有效的行为-认知对应关系。这些关键动作的区分标准以行为属性、所需注意集中点差异为主。
37.表1
38.39.[0040][0041]
如此，技术人员即可基于飞行员在多个飞行环节的多个关键动作的操作数据来构建飞行员认知能力的评估模型，以供评估装置经由该评估模型来评估飞行员认知能力。
[0042]
进一步地，在一些优选的实施例中，技术人员还可以根据上述各飞行环节对评估飞行员的认知能力的重要程度，从整个飞行任务涉及的多个飞行环节中筛选重要环节，再基于这些重要环节来构建飞行员认知能力的评估模型，从而降低评估模型的构建复杂度，并提升评估模型的构建效率。
[0043]
具体来说，在图1及图2所示的实施例中，技术人员可以根据民航飞行人员的经验、巡航环节时间占比最长、起飞环节飞行员压力最大、降落环节涉及民航飞机能否安全着陆等因素，将上述起飞环节、巡航环节和/或降落环节设置为整个飞行任务中的重要环节。
[0044]
之后，在步骤s3确定各关键动作所涉及的多个认知要素，以及各飞行环节对应的多个认知技能的过程中，技术人员可以首先根据现有的理论、模型、文献资料进行初步分析，以构建包含多个相关的预设认知要素的认知要素库。在此，该认知要素库中包括但不限于注意力模块、思维能力模块、记忆力模块、专业能力模块、时空认知模块、知觉速度模块、
环境理解能力模块、语义理解能力模块中的一者或多者。
[0045]
进一步地，考虑到并非所有采集到的维度均与民航飞行过程适配，并且所有维度可能并非处于同一量级，相互之间可能存在潜在的包含与被包含关系。因此，为了能够进一步精简评估模型，得到相对独立、准确、适配的认知要素集合以提升模型的评估效率，技术人员还可以优选地结合本领域技术专家的经验，对上述认知要素库中的多个认知要素进行筛选。
[0046]
具体来说，筛选认知要素的规则可以以专家打分为基础，本发明可以以重要程度为打分参考，组织数位专家对上述8个维度集中打分，其打分规则可以设置为如表2所示，各认知要素的重要程度与其分值对应。
[0047]
表2
[0048]
重要程度分值非常重要10重要8一般5不重要2非常不重要0
[0049]
每个认知要素最终计算得分公式可以为scorei＝∑d
ij
/n，其中，scorei表示第i个认知要素的最终得分，d
ij
表示第j位专家给第i个维度的打分分值，n表示专家的总数。之后，技术人员可以根据上述专家打分的结果，从上述多个预设认知要素中筛选得分较高的多个认知要素。优选地，上述多个认知要素可以为预设认知要素总数的四分之三，以保证上述认知要素与飞行任务的高关联性。在本实施例中，得分较高的多个认知要素选自上述注意力、思维能力、记忆力、专业能力、时空认知、知觉速度中的至少一者。
[0050]
本领域的技术人员可以理解，上述打分规则只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，旨在保证重要程度与分值的正相关，而非用于限制本发明的保护范围。
[0051]
可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员可以采用其他分值来表示各认知要素的重要程度，并取得对应的技术效果。
[0052]
进一步地，在构建并筛选上述认知要素集合后，技术人员还可以选择与每一环节对应关联的认知要素，初步确定环节匹配的认知需求，并根据上述认知要素提取与各个认知要素相关的认知子维度(即认知技能)进行知识审计，以最终形成知识审计表。
[0053]
具体请参考图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的知识审计的示意图。如图4所示，在进行知识审计的过程中，技术人员可以基于当前环节及动作的需求、目标及难点等因素梳理访谈内容，以得到“难点-策略”的对应关系。具体来说，技术人员可以首先从上一步骤筛选后得到的认知要素集合中选择与每一环节对应关联的认知要素，以初步确定当前环节匹配的认知需求。之后，技术人员可以根据访谈内容整理结果，提取与各个认知要素相关的认知子维度(即认知技能)，以最终形成知识审计表。
[0054]
以起飞、巡航、降落等重要环节为例，通过实施上述知识审计方法可以得到起飞任务、巡航任务、降落任务的知识审计表，即如下所示的表3～表5。
[0055]
表3起飞任务知识审计表
[0056][0057][0058]
表4巡航任务知识审计表
[0059][0060]
表5降落任务知识审计表
[0061][0062][0063]
由此，通过知识审计以获得上述知识审计表，本发明既能更加清晰地了解每位飞行员的能力优劣分布状况并制定有针对性地训练策略，又能在选拔过程中保障民航飞行员的高质量，进而从根源降低民航安全事故发生的风险。
[0064]
之后，在步骤s5建立双层认知框架的评估模型的过程中，技术人员可以首先根据上述各认知要素及各认知技能对各飞行环节进行知识表示，并根据各飞行环节的知识表示，分别建立关于各飞行环节的认知要素打分模型及认知技能打分模型。之后，技术人员即可根据关于各飞行环节的认知要素打分模型及认知技能打分模型，建立双层认知框架的评估模型，以明确各飞行环节所需的认知要素和认知技能。该双层认知框架的评估模型的框架如以下表6及表7所示。
[0065]
表6
[0066][0067]
表7
[0068][0069]
如表6及表7所示，通过构建上述双层认知框架的评估模型，本发明可以根据本领域技术人员的经验，明确各飞行环节所需的认知要素和认知技能，并针对飞行员在不同的任务环节中所需要的不同认知要素及其中的不同认知技能进行打分，以准确地表征该飞行员的认知能力。此外，由上文步骤可知，该评估模型包含认知要素及认知技能两个维度，且每一个认知要素同认知技能之间的对应关系是固定的。
[0070]
综上，本发明建立的该民航飞行员认知能力评估模型可以从理论分析入手，围绕构建飞行员的认知能力维度进行详尽分析，不仅完善了从理论模型要素采集到实际选拔测试机制构建的传递过程，而且进一步细化了各个飞行环节、动作和不同的认知能力需求之
间的对应关系。相较于原先笼统、模糊的评判标准和测试手段而言，该模型是一种更加完善、清晰的思路参考。
[0071]
另一方面，构建模型的维度及子维度，来源于任务动作与认知能力的匹配关系的筛选过程。在后期落实到实际测试内容设计的过程当中，该模型可以作为认知能力测试题目内容设计的分类标准和理论依据，帮助建立覆盖飞行员各维度能力的考察测试机制。该评估方法以认知要素-认知技能为多维评价指标，对现有飞行员绩效考核内容优化改进，设置测试项目，评价飞行员在各项飞行技能测试中的表现。该评估方法还可以结合相应的赋权量化方法确定各项评价指标的权重比例，从而计算得到各项指标评分及综合认知能力等级评价，实现对飞行员认知能力的评估。如此，该评估方法既适用于飞行员职业前期(例如航校学员)的认知能力测试和飞行员职业中认知能力考察测试等环节。如此，该评估方法便可以用于全面评估以及挑选认知能力较强的飞行员，以在一定程度上降低民航事故发生的风险和概率，从而提高民航飞行的安全性以及可靠性。
[0072]
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
[0073]
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。