基于眼動(dòng)測(cè)量的空中交通管制員情境意識(shí)模糊綜合評(píng)價(jià)研究

摘 要 眼動(dòng)測(cè)量是關(guān)于情境意識(shí)研究提出的重要方法之一，目前國(guó)內(nèi)外已利用眼動(dòng)測(cè)量方法對(duì)飛行員的情境意識(shí)進(jìn)行了量化研究。受此啟發(fā)，本文采用眼動(dòng)測(cè)量的原理來(lái)對(duì)管制員的情境意識(shí)分析進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞 眼動(dòng)測(cè)試 情境意識(shí) 模糊綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：R853 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

空中交通管制是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，管制員在空管工作中起著決定性的作用?，F(xiàn)代空中交通管制以人為決策主體，這種空中交通管制方式?jīng)Q定了人的因素隨時(shí)都在直接影響著空中交通的安全。隨著航空設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平的不斷提高，空中交通管制人員的任務(wù)、時(shí)間壓力增大（即人的體力負(fù)荷下降、心理負(fù)荷增加的現(xiàn)象變得更加突出），這就要求他們應(yīng)具有更好的情境意識(shí)以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的監(jiān)視控制操作。

1 雷達(dá)管制員情境意識(shí)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

空中交通管制活動(dòng)是在一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的空中環(huán)境下進(jìn)行的。以進(jìn)近雷達(dá)管制模擬機(jī)練習(xí)為例，被測(cè)管制員要進(jìn)行以下主要工作：

（1）通過(guò)飛行計(jì)劃獲取練習(xí)中每架飛機(jī)的基本信息；（2）對(duì)首次出現(xiàn)在雷達(dá)屏幕上的飛機(jī)進(jìn)行雷達(dá)識(shí)別，監(jiān)控其飛行動(dòng)態(tài)；（3）指揮進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)下降高度、調(diào)整速度、進(jìn)行航向引導(dǎo)至跑道五邊延長(zhǎng)線某位置，并為所有進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)排列合理的落地順序，最終移交給機(jī)場(chǎng)管制塔臺(tái)。

為了研究需要，和許多眼動(dòng)研究人員一樣我們采取劃分興趣區(qū)域的方法研究管制員的掃視模式。根據(jù)截獲盲降信號(hào)最遠(yuǎn)距離為30公里以及雷達(dá)管制水平間隔10公里的原則，為了增加一定的安全裕度，劃分一個(gè)以著陸點(diǎn)為中心，在五邊進(jìn)近前后左右長(zhǎng)各30公里、寬15公里的興趣區(qū)域。以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)得到的注視點(diǎn)位置數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析與處理，得到注視點(diǎn)百分比、注視時(shí)間百分比、注視點(diǎn)平均注視時(shí)間3個(gè)指標(biāo)，這幾個(gè)眼動(dòng)指標(biāo)是航空領(lǐng)域眼動(dòng)研究中常用的幾個(gè)指標(biāo)，對(duì)于測(cè)量特定任務(wù)情景中管制員的注意力分布和分配特征具有較高效度的診斷性。

指標(biāo)一：注視點(diǎn)百分比即劃定的興趣區(qū)域內(nèi)包含的注視點(diǎn)數(shù)目與注視點(diǎn)總數(shù)的比值；

指標(biāo)二：注視時(shí)間百分比是指在每個(gè)興趣區(qū)域內(nèi)的注視時(shí)間和任務(wù)過(guò)程中全部注視時(shí)間的比值；

指標(biāo)三：注視點(diǎn)的平均注視時(shí)間是指任務(wù)中的總注視時(shí)間和全部注視點(diǎn)數(shù)的比值；

指標(biāo)四：報(bào)警次數(shù)是指在雷達(dá)模擬機(jī)中一旦小于間隔就會(huì)報(bào)警，該指標(biāo)的重要性已通過(guò)大量實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)證實(shí)。

無(wú)論在哪一種綜合評(píng)價(jià)體系中，權(quán)重的大小和確定過(guò)程在一定程度上都反映了評(píng)價(jià)者的主觀意識(shí)和態(tài)度，因此必須采取嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方法處理帶有主觀意識(shí)的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、修復(fù)和校驗(yàn)建立客觀的權(quán)重和評(píng)價(jià)體系。

針對(duì)管制員模擬機(jī)綜合評(píng)價(jià)體系和AHP層次分析法中的各項(xiàng)指標(biāo)，我們以調(diào)查問(wèn)卷的方式咨詢了一線空管管制教員、空管工程師及民航院校資深雷達(dá)管制教員，并采用了其中25份有效問(wèn)卷對(duì)各指標(biāo)的重要性進(jìn)行比較，填寫(xiě)比較評(píng)審表，進(jìn)而根據(jù)下列算法得出權(quán)重向量：

（1） 將每位教員的比較評(píng)審表進(jìn)行總結(jié)與整理，并分層填寫(xiě)判斷矩陣；（2） 采取幾何平均法分別求得每個(gè)判斷矩陣的權(quán)重向量；（3） 每一個(gè)判斷矩陣都將進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，之后決定是否保留；（4） 通過(guò)加權(quán)幾何平均法得出多個(gè)體同標(biāo)準(zhǔn)下判斷矩陣群的權(quán)重向量；（5） 算得合成權(quán)重向量。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型的建立

在落實(shí)管制員綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的過(guò)程中，很容易因?yàn)樵u(píng)價(jià)主體要求多種評(píng)價(jià)指標(biāo)、包含多項(xiàng)人為因素而無(wú)法定量評(píng)價(jià)出結(jié)果，所以評(píng)價(jià)過(guò)程必須引入模糊概念。在模糊評(píng)價(jià)體系中，是與非的概念變得模棱兩可，是否屬于某一個(gè)集合可以用一種程度表示。打個(gè)比方，一名管制員綜合業(yè)務(wù)水平的好壞，不能用“優(yōu)秀”完全肯定，也不能用“不優(yōu)秀”完全否定，采用區(qū)間[0，1]中某個(gè)數(shù)字來(lái)判定的話，那么管制員屬于“優(yōu)秀”這個(gè)集合的程度可以是“0.8”，這個(gè)分?jǐn)?shù)就是隸屬度。

隸屬度是模糊評(píng)價(jià)體系中的重要指標(biāo)，它用數(shù)值體現(xiàn)了元素對(duì)某個(gè)集合的隸屬關(guān)系不確定性。建立隸屬函數(shù)的方法有五點(diǎn)法、三分法、模糊分布等等，根據(jù)空管模擬機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，我們采用模糊分布的方法，也就是以實(shí)際情況為主，通過(guò)含有參數(shù)的函數(shù)式表示出某個(gè)模糊概念的隸屬函數(shù)，最后再以實(shí)驗(yàn)采取數(shù)據(jù)確定參數(shù)。

以注視點(diǎn)的平均注視時(shí)間為例，根據(jù)資深管制員的注視點(diǎn)的平均注視時(shí)間得出的方差可知2秒為“優(yōu)”，此指標(biāo)屬于逆指標(biāo)，即指標(biāo)值越小越好。首先確定兩個(gè)邊界值和，按照規(guī)定，=2（秒），即如果管制員注視點(diǎn)的平均注視時(shí)間方差指標(biāo)<，則評(píng)價(jià)為“優(yōu)”的隸屬度為1，根據(jù)管制教員的經(jīng)驗(yàn)，可確定為10（秒），即如果管制員注視點(diǎn)的平均注視時(shí)間方差指標(biāo)>，則結(jié)論為“差”的隸屬度為1?？梢园裑，]分為5個(gè)等級(jí)，其中可以最佳表達(dá)各等級(jí)特性的點(diǎn)（平均值點(diǎn)）的隸屬度為1，而其他邊界交點(diǎn)的隸屬度為0.5，從而，管制員注視點(diǎn)的平均注視時(shí)間方差指標(biāo)，當(dāng)變量為，與評(píng)價(jià)“優(yōu)，良，中，較差，差”對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)以（），（），（），（），（），分別表示時(shí)，隸屬函數(shù)的圖解與方程如下。

—的取值見(jiàn)表1：

3 結(jié)論

管制員情境意識(shí)綜合評(píng)價(jià)是個(gè)復(fù)雜的評(píng)價(jià)問(wèn)題，需要考慮的因素很多，綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果與被評(píng)價(jià)者真實(shí)的水平是否相符是綜合評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。本文基于眼動(dòng)測(cè)量的原理，針對(duì)雷達(dá)模擬機(jī)練習(xí)的特性，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立數(shù)學(xué)模型，從定量角度提供一套可以切實(shí)評(píng)判管制員情境意識(shí)水平高低的標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新性地為未來(lái)民航專業(yè)管制人員的選拔和培養(yǎng)提出合理依據(jù)，對(duì)民航的空管安全起到了積極的促進(jìn)作用。