民机驾驶操纵安全性分析与评估关键技术研究

For the complexity of pilot control activities and its influence to the flight safety, the analysis and evaluation theories, approaches and key technologies of safety of pilot operation activities will be studied to provide the technical support for improving the flight safety: the process of perception, judgment and reasoning of pilot will be studied, the cognition features of the pilot will be analyzed, the principle and mechanism of man-machine function allocation will be proposed, the model of pilot operation process will be built; the factors of workload of pilot under normal, abnormal and emergency conditions will be studied, the situational awareness and the physiological and psychological parameters of pilot under different flight state will be analyzed, the workload evaluation method will be provided and the attention distribute model will be built; the matching level of man-machine and its influence to the comfort of pilot during the operation process will be investigated, the evaluation grade and model of comfort will be provided, and the multi-objective optimization approach will be proposed; the unsafe behavior characteristics will be studied, the potential unsafe flight risk will be identified, the human error and its influence mechanism will be analyzed, the safety analysis and evaluation method will be proposed, the operation risk evaluation grade and model will be provided.

针对民机驾驶操纵的复杂性及操纵过程对飞行安全的影响，深入研究民机驾驶操纵安全性分析与评估的理论、方法和关键技术：研究驾驶操纵过程中飞行员的感知、判断及推理过程，分析飞行员不同操纵环节的认知特性，提出人机功能分配原则和机制，构建民机驾驶操纵过程模型；研究飞行员在正常、非正常、应急操作程序下生理、心理负荷的影响因素，分析不同飞行状态飞行员的情景意识和不同动作决策的特征参数，提出飞行员任务负荷的评价方法，建立飞行员注意力分配模型；研究民机驾驶操纵过程中飞行员与操纵设备的匹配程度及其对飞行员操纵舒适性的影响，给出飞行员作业舒适性评价等级和评价模型，提出飞行员操纵舒适性的多目标优化方法和模型；研究民机驾驶操纵不安全行为特征，对可能造成的潜在不安全飞行风险进行辨识，分析飞行员人为差错及影响机理，给出民机驾驶操纵安全性分析与评估方法，建立民机驾驶操纵风险评价等级，构建民机驾驶操纵风险评估模型。

针对民机驾驶操纵的复杂性及操纵过程对飞行安全的影响，研究了民机驾驶操纵安全性分析与评估关键技术，构建了民机驾驶操纵安全性分析与评估的基本理论、方法和模型体系：.（1）建立了民机驾驶操纵过程模型：基于飞行员驾驶操纵过程中的感知、判断及推理过程，分析了飞行员不同操纵环节的认知特性，提出了人机功能分配原则和机制，构建了基于Petri网的民机驾驶操纵过程模型；从飞行员任务可达性、冲突识别、操作复杂性等方面提出了民机驾驶操纵过程的动态特性分析方法。.（2）建立了飞行员任务负荷分析与评价模型：基于飞行员不同操纵程序的情境意识及影响因素，分析了飞行员任务负荷的形成机制和动作决策特征参数，揭示了不同飞行阶段和飞行状态对飞行员生理指标参数的影响机理；基于飞行员生理指标的试验数据，分析了飞行员生理指标参数与任务负荷主观评价的关系，建立了飞行员注意分配模型，构建了基于支持向量机（SVM）的任务负荷评价模型。.（3）提出了飞行员操纵舒适性评价与优化方法：分析了民机驾驶操纵过程中飞行员与操纵设备的匹配程度及其对飞行员操纵舒适性的影响，给出了飞行员作业舒适性评价等级和评价模型，提出了基于飞行员动作重用的操纵舒适性多目标优化方法和模型。.（4）构建了民机驾驶操纵安全性分析与风险评估模型：分析了民机驾驶操纵不安全行为特征，对潜在不安全飞行风险进行辨识，揭示了飞行员人为差错及影响机理，提出了基于事件树（ET）的交互风险识别方法；分析了民机驾驶操纵过程中人为差错导致的安全风险影响因素，建立了民机驾驶操纵风险评价等级，构建了基于人在回路故障树和贝叶斯网络的安全风险评估模型。.（5）项目研究成果已在多个飞机型号上成功应用，验证了方法和模型的正确性和有效性。项目研究成果对提高驾驶操纵安全性和飞行品质、降低飞行风险等具有重要的理论意义与工程应用价值。