復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)研究*

黃晶晶 張洪海* 祝前進(jìn) 鄒依原

(南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院1) 南京 211106) (中國(guó)人民解放軍32145部隊(duì)飛行管制室2) 新鄉(xiāng) 453000)

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)低空空域資源及通航的需求越來(lái)越大.對(duì)復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行評(píng)估不僅能科學(xué)監(jiān)控復(fù)雜低空混合飛行，促進(jìn)通用航空安全運(yùn)行管理，還能在低空需求日趨旺盛的未來(lái)確保低空資源的充分利用.而對(duì)復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行評(píng)估則需要建立相應(yīng)的關(guān)鍵指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此有眾多研究.在低空通航領(lǐng)域，張洪海等[1-4]提出了代表航空器發(fā)生沖突的次數(shù)的“沖突數(shù)”，代表進(jìn)行沖突避讓行為的航空器數(shù)量比以衡量該類航空器群體飛行活動(dòng)所受影響程度的“沖突避讓行為比”，代表沖突解脫持續(xù)時(shí)間均值的“飛行沖突平均持續(xù)時(shí)間”，代表航空器間危險(xiǎn)迫近程度的“匯聚迫近程度”和“碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度”以及同解脫行為相關(guān)的“調(diào)高度/速度/航向數(shù)”、“平均高度/航向/速度改變量”等指標(biāo)對(duì)復(fù)雜低空飛行態(tài)勢(shì)進(jìn)行了特性分析.在公共運(yùn)輸航空領(lǐng)域，更多的是與空中交通擁堵、復(fù)雜性及飛行事故相關(guān)的評(píng)估指標(biāo)，Klein等[5-6]為支持扇區(qū)動(dòng)態(tài)劃分提出了七個(gè)簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)密度指標(biāo)，如“航空器密度”“速度變化”“高度變化”等.張晨[7]將代表同高度航空器間間隔均值以衡量航空器的分布情況及密集程度的“平均間隔”，代表不同航空器混合比的“交通混合程度”等指標(biāo)用于研究空中交通行為復(fù)雜性.蔣京芩等[8]提出了區(qū)分點(diǎn)線體的“飛行密度”指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)終端區(qū)進(jìn)場(chǎng)交通流空中交通擁擠狀態(tài).Gano[9]提出了針對(duì)某時(shí)刻扇區(qū)內(nèi)所有不重復(fù)的水平間距小于標(biāo)準(zhǔn)值的航空器對(duì)安全性的“碰撞風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)”等指標(biāo)用于評(píng)估管制員的負(fù)荷.在道路交通領(lǐng)域，項(xiàng)喬君等[10]提出了小時(shí)沖突數(shù)與小時(shí)交通量比值的“時(shí)均沖突率”指標(biāo)評(píng)價(jià)了交叉口交通安全狀況.侯琳等[11]提出了“擁堵擴(kuò)散/消散時(shí)間”兩個(gè)時(shí)間指標(biāo)和“最大擁堵半徑”、“最大排隊(duì)長(zhǎng)度”兩個(gè)空間指標(biāo)分別從時(shí)間和空間上反映交通事件對(duì)交通造成的影響.由此可知，上述研究綜述提到的評(píng)估指標(biāo)雖然可以作為復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)來(lái)源參考，但這些研究未對(duì)指標(biāo)的重要程度和重復(fù)性進(jìn)行判斷，低空飛行態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)較為混雜不成體系，存在信息冗余.因此，還需要對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行篩選.

國(guó)內(nèi)外對(duì)于指標(biāo)篩選主要采用定性分析或是定量分析的方法，趙桂紅等[12]通過(guò)德爾菲法對(duì)機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪安全指標(biāo)進(jìn)行篩選；石寶峰等[13]通過(guò)R型聚類和變異系數(shù)法構(gòu)建了綠色產(chǎn)業(yè)指標(biāo)篩選模型；王芳榮等[14]基于灰色粗糙集理論對(duì)次任務(wù)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了篩選.這些研究主要存在的問(wèn)題是考慮均較為單一，單從定性層面篩選指標(biāo)主觀性太大；對(duì)于比較新的研究課題而言，單從定量方法上篩選指標(biāo)則過(guò)于依賴數(shù)據(jù)，忽略了指標(biāo)內(nèi)涵和研究背景[15].

針對(duì)上述問(wèn)題，文中基于現(xiàn)有低空飛行態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)，借鑒其他領(lǐng)域的研究，建立復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)體系，從主客觀相結(jié)合的角度出發(fā)，利用變異系數(shù)-重要程度-相關(guān)系數(shù)篩選復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證分析.

1 復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)篩選原理

1.1 指標(biāo)篩選原則

1) 信息含量最大原則 指標(biāo)的信息含量反映了指標(biāo)數(shù)據(jù)差異對(duì)復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估的鑒別能力，信息含量越大表明該指標(biāo)對(duì)安全態(tài)勢(shì)評(píng)估的鑒別能力越強(qiáng).

2) 冗余信息最小原則 指標(biāo)間的相關(guān)性越大，所含信息重疊程度越高，而過(guò)多的冗余信息會(huì)使評(píng)估結(jié)果反映的信息混亂，因此指標(biāo)間應(yīng)有所區(qū)分.

3) 有效性原則 篩選所得指標(biāo)不超過(guò)原始指標(biāo)的30%，所含信息應(yīng)至少占原始指標(biāo)信息的95%以上.

4) 普適性原則 每個(gè)指標(biāo)數(shù)值雖不同，但其數(shù)據(jù)走向若均具有明顯的規(guī)律性，則可以稱其具有普適性.篩選后的指標(biāo)應(yīng)適用于絕大多數(shù)的場(chǎng)景，不隨仿真參數(shù)的變化發(fā)生較大的波動(dòng)，具有一定的穩(wěn)定性和規(guī)律性.

1.2 指標(biāo)篩選原理

文中基于指標(biāo)篩選原則，依據(jù)復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)運(yùn)行特性從沖突風(fēng)險(xiǎn)和解脫行為兩個(gè)層面將復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)分為兩大類，根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)綜述進(jìn)行整理和完善，得到復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)篩選原理，見圖1.

圖1 復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)篩選原理

2 復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)篩選模型

2.1 復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)計(jì)算

1) 沖突數(shù) 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生飛行沖突的總次數(shù)，反映低空空域的整體沖突狀態(tài)，表示為

(1)

式中：n為統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)的飛行量；t0～t1為統(tǒng)計(jì)時(shí)段；conflicti,t0～t1為通用航空器i在時(shí)段t0～t1發(fā)生的飛行沖突次數(shù)，若通用航空器i在時(shí)刻t∈[t0,t1]存在飛行沖突則conflicti,t=1，否則conflicti,t=0.

2) 沖突發(fā)生率 同時(shí)考慮沖突數(shù)和飛行量的影響，表示為

(2)

3) 沖突時(shí)長(zhǎng) 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)所有通用航空器從探測(cè)到?jīng)_突至沖突解脫所用的時(shí)間，用以衡量沖突強(qiáng)度，表市為

(3)

式中：timei,t0～t1為通用航空器在時(shí)段的沖突解脫時(shí)間.

4) 碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度 基于人工勢(shì)場(chǎng)法的通用航空器之間或者通用航空器與障礙物之間的斥力大小即危險(xiǎn)貼近程度，表示為

式中：η為正比例位置增益系數(shù)；Di(t)為通用航空器i在時(shí)刻t與最近的航空器或障礙物之間的距離；Rs為通用航空器i的最小水平安全間隔要求.

5) 匯聚迫近程度 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器i與通用航空器j或與障礙物之間的距相撞剩余時(shí)間的倒數(shù)，用來(lái)反映通用航空器匯聚的緊迫程度，表示為

(5)

設(shè)通用航空器位置和速度矢量為P和V，則任意兩架通用航空器i和j的相對(duì)位置和相對(duì)速度可以表示為Dij=Pi-Pj，Vij=Vi-Vj.當(dāng)(Dij,Vij)>0時(shí)，通用航空器間呈匯聚態(tài)勢(shì).

6) 沖突解脫行為比 某時(shí)段特定空域內(nèi)飛行沖突解脫行為次數(shù)與飛行量的比值，值越小說(shuō)明解脫越容易，表示為

CRt0～t1=

(6)

式中：headingi,t，altitudei,t，velocityi,t分別為通用航空器i在時(shí)刻t的調(diào)航向、調(diào)高度、調(diào)速度次數(shù).若進(jìn)行了調(diào)航向、調(diào)高度、調(diào)速度行為，則headingi,t=1，altitudei,t=1，velocityi,t=1否則均為0.

7) 調(diào)航向數(shù) 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生調(diào)航向行為的總次數(shù)，表示為

(7)

8) 調(diào)向行為比 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生調(diào)航向行為的總次數(shù)與沖突數(shù)的比值，表示為

(8)

9) 平均航向改變量 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)所有調(diào)航向航空器的航向改變量的平均值，反映航空器沖突解脫的難度，表示為

(9)

10) 調(diào)高度數(shù) 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生調(diào)高度行為的總次數(shù)，表示為

(10)

11) 調(diào)高行為比 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生調(diào)高度行為的總次數(shù)與沖突數(shù)的比值，表示為

(11)

12) 平均高度改變量 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)所有調(diào)高度航空器的高度改變量的平均值，反映航空器沖突解脫的難度，表示為

(12)

13) 調(diào)速度數(shù) 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生調(diào)速度行為的總次數(shù)，表示為

(13)

14) 調(diào)速行為比 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)通用航空器發(fā)生調(diào)速度行為的總次數(shù)與沖突數(shù)的比值，表示為

(14)

15) 平均速度改變量 某時(shí)段特定低空空域內(nèi)所有調(diào)速航空器的速度改變量的平均值，反映航空器沖突解脫的難度，表示為

(15)

2.2 關(guān)鍵評(píng)估指標(biāo)篩選模型的建立

步驟1數(shù)據(jù)獲取及處理 設(shè)計(jì)多個(gè)不同仿真場(chǎng)景并進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲取原始數(shù)據(jù)，通過(guò)MATLAB計(jì)算各個(gè)指標(biāo)值.為消除不同指標(biāo)量綱和數(shù)量級(jí)影響的同時(shí)保留各指標(biāo)原始變異程度信息，保證數(shù)據(jù)的可比性問(wèn)題采用均值化法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理為

(16)

步驟2指標(biāo)重要程度打分 通過(guò)專家討論會(huì)，請(qǐng)5個(gè)專家按照“非常重要、重要、一般、較不重要、不重要”對(duì)應(yīng)“5，4，3，2，1”對(duì)各個(gè)指標(biāo)的重要程度進(jìn)行打分，去掉一個(gè)最高分，一個(gè)最低分，取平均值作為各指標(biāo)最后的重要程度分值.本文各指標(biāo)重要程度打分結(jié)果見表1.

表1 指標(biāo)重要程度分值

步驟3變異系數(shù)-重要程度篩選 通常使用變異系數(shù)來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的差異程度，差異程度越大，差異信息越顯著，對(duì)評(píng)估結(jié)果影響越大.為防止因差異系數(shù)極差過(guò)大而誤刪部分重要指標(biāo)，避免定量分析對(duì)指標(biāo)內(nèi)涵的完全忽視，還需結(jié)合指標(biāo)的重要程度進(jìn)行定性分析判斷.

通過(guò)式(17)計(jì)算指標(biāo)的變異系數(shù)，由于數(shù)據(jù)集中難免有個(gè)別極端數(shù)據(jù)，但這些極端值一般不會(huì)引起中位數(shù)的變化，因此，以變異系數(shù)均值和重要程度中位數(shù)作為參考線，繪制變異系數(shù)-重要程度四分圖，刪除低變異系數(shù)-低重要程度象限的指標(biāo).

(17)

步驟4相關(guān)性篩選 根據(jù)皮爾遜相關(guān)系數(shù)式(18)計(jì)算指標(biāo)間的相關(guān)性，并對(duì)同一類指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn).查皮爾遜積差相關(guān)性臨界值表可知置信水平為0.01的雙尾檢驗(yàn)的臨界值，在數(shù)軸上臨界值和絕對(duì)相關(guān)值1之間將其平均分為前、中、后三段，分別稱為相關(guān)、中度相關(guān)、高度相關(guān)區(qū)域，據(jù)此，對(duì)同一類指標(biāo)中高度相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行篩選取舍，之后再對(duì)類間指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析篩選最終指標(biāo).

(18)

式中：rij為i個(gè)指標(biāo)和第j個(gè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)；yik為第k個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第i個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值(k=1,2,…,n).

步驟5普適性分析 將各個(gè)實(shí)驗(yàn)篩選得到的指標(biāo)進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，篩選保留共同的穩(wěn)定性較高的指標(biāo)作為復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo).

步驟6合理性判定 設(shè)S為指標(biāo)數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣；trS為協(xié)方差矩陣的跡，表示協(xié)方差矩陣的主對(duì)角線上各指標(biāo)的方差之和；m為經(jīng)過(guò)篩選之后的指標(biāo)個(gè)數(shù)；n為原始指標(biāo)的個(gè)數(shù)，則篩選后的指標(biāo)對(duì)初選指標(biāo)的信息貢獻(xiàn)In即篩選后的m個(gè)指標(biāo)能夠反映n個(gè)原始指標(biāo)的信息為

(19)

3 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以美國(guó)洛杉磯城市信息為依據(jù)，基于復(fù)雜低空飛行態(tài)勢(shì)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)三類復(fù)雜低空繁忙空域環(huán)境，仿真區(qū)域面積為70 km×50 km，以300 m為垂直間隔單位將低空空域劃分為10個(gè)高度層.圖2a)為場(chǎng)景A，包括一個(gè)管制機(jī)場(chǎng)和相應(yīng)的終端區(qū)，直徑為40 km，兩個(gè)通航機(jī)場(chǎng)和相應(yīng)的報(bào)告空域，直徑為10 km，一個(gè)農(nóng)林作業(yè)點(diǎn)，兩個(gè)搶險(xiǎn)救援點(diǎn)，一條觀光旅游航線；圖2b)為場(chǎng)景B，在場(chǎng)景A的基礎(chǔ)上修改了通航活動(dòng)任務(wù)混合比及其對(duì)應(yīng)的航線；在圖2a)場(chǎng)景A的基礎(chǔ)上增加了固定障礙物和雷暴天氣的隨機(jī)影響作為場(chǎng)景C.假設(shè)：航空器的最小安全間隔要求為1 km，沖突探測(cè)距離為5 km.通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)和場(chǎng)景設(shè)計(jì)6組實(shí)驗(yàn)，見表2，每組實(shí)驗(yàn)仿真40次，每次仿真2 200 tick，其中tick為仿真平臺(tái)時(shí)間單位，1 tick=3 min，表3為通用航空器參數(shù).

圖2 仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

表2 仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

表3 通用航空器參數(shù)

3.2 結(jié)果分析

以實(shí)驗(yàn)一為例，基于“變異系數(shù)-重要程度-相關(guān)系數(shù)”對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選.

通過(guò)SPSS繪制變異系數(shù)-重要程度四分圖(見圖3)，剔除落在第三象限即低重要程度-低變異系數(shù)(包含中位數(shù)參考線)上的指標(biāo)，剩余以下10個(gè)指標(biāo)：沖突數(shù)、沖突發(fā)生率、沖突時(shí)長(zhǎng)、碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度、匯聚迫近程度、沖突解脫行為比、調(diào)高行為比、調(diào)速度數(shù)、調(diào)速行為比、平均速度改變量.

圖3 變異系數(shù)-重要程度四分圖

通過(guò)式(18)計(jì)算person相關(guān)系數(shù)即r值，見表4～5，因?qū)嶒?yàn)一樣本容量為76，查person積差相關(guān)性臨界值表可知當(dāng)置信水平為0.01時(shí)的雙尾檢驗(yàn)臨界值為0.290，故當(dāng)兩個(gè)指標(biāo)的r值落在高度相關(guān)區(qū)間[0.763,1]內(nèi)時(shí)應(yīng)刪去其中一個(gè).

表4 實(shí)驗(yàn)一沖突風(fēng)險(xiǎn)類指標(biāo)間person相關(guān)系數(shù)

注：**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；陰影為高度相關(guān).

表5 實(shí)驗(yàn)一解脫行為類指標(biāo)間person相關(guān)系數(shù)

注：**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；陰影為高度相關(guān).

由表4可知，沖突數(shù)和沖突發(fā)生率及沖突時(shí)長(zhǎng)的相關(guān)系數(shù)分別為0.975和0.890，沖突發(fā)生率和沖突時(shí)長(zhǎng)的相關(guān)系數(shù)為0.804，均呈現(xiàn)高度相關(guān)，考慮沖突發(fā)生率的意義比沖突數(shù)好，沖突時(shí)長(zhǎng)具有滯后性不適用于實(shí)時(shí)評(píng)估，因此,沖突風(fēng)險(xiǎn)類指標(biāo)保留沖突發(fā)生率、碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度、匯聚迫近程度3個(gè)指標(biāo)；解脫行為類指標(biāo)中，調(diào)速度數(shù)和平均速度改變量、沖突解脫行為比的相關(guān)系數(shù)分別為0.770和0.767，呈高度相關(guān)，而由圖3可知，調(diào)速度數(shù)信息含量比平均速度改變量、沖突解脫行為比大，因此保留調(diào)速度數(shù)、調(diào)速行為比、調(diào)高行為比3個(gè)指標(biāo).

對(duì)暫時(shí)保留的6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行類間相關(guān)性分析，見圖4.由圖4可知，沖突發(fā)生率和調(diào)速度數(shù)的相關(guān)性大于0.763，呈高度相關(guān)，考慮指標(biāo)的意義，選擇保留沖突發(fā)生率指標(biāo).

圖4 類間各指標(biāo)person相關(guān)系數(shù)

因此，實(shí)驗(yàn)一篩選得到的指標(biāo)為沖突發(fā)生率、碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度、匯聚迫近程度、調(diào)高行為比、調(diào)速行為比5個(gè)指標(biāo).同理可得到其余實(shí)驗(yàn)的指標(biāo)篩選結(jié)果見表5.

表5 各實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵指標(biāo)篩選結(jié)果

3.3 普適性分析

在3.2篩選結(jié)果的基礎(chǔ)上分析出現(xiàn)3次及以上指標(biāo)在各個(gè)實(shí)驗(yàn)中呈現(xiàn)的特性，見圖5.

圖5 沖突風(fēng)險(xiǎn)類指標(biāo)穩(wěn)定性圖

由圖5a)可知，實(shí)驗(yàn)一至六的沖突發(fā)生率隨飛行量的增加，其變化趨勢(shì)較為一致.隨著飛行量的增長(zhǎng)，沖突發(fā)生率一直處于波動(dòng)上升的趨勢(shì)，說(shuō)明沖突數(shù)增長(zhǎng)的速度越來(lái)越快，當(dāng)飛行量為55～70架次時(shí)，沖突發(fā)生率均趨于一個(gè)穩(wěn)定值，說(shuō)明此時(shí)沖突數(shù)在以一個(gè)穩(wěn)定的速度增長(zhǎng)，在75架次之后，不論沖突數(shù)還是沖突發(fā)生率都出現(xiàn)了混亂的走向，這是由于仿真平臺(tái)已經(jīng)達(dá)到其承受的仿真能力，因此之后的數(shù)據(jù)不建議考慮.

由圖5b)～d)各指標(biāo)的穩(wěn)定性上看，各個(gè)實(shí)驗(yàn)的匯聚迫近程度異常值較多且出現(xiàn)時(shí)機(jī)相隔甚遠(yuǎn)，波動(dòng)趨勢(shì)雜亂無(wú)章；在沖突時(shí)長(zhǎng)被作為篩選后的指標(biāo)保留的實(shí)驗(yàn)二、三、五中，該指標(biāo)在50架次之后表現(xiàn)混亂，毫無(wú)規(guī)律可言，反觀各個(gè)實(shí)驗(yàn)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度指標(biāo)隨著飛行量的變化趨勢(shì)在不同實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下較為一致，由圖5b)可知隨著飛行量的增加，碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度出現(xiàn)波動(dòng)式上升，在40～45架次時(shí)保持穩(wěn)定，說(shuō)明該飛行量對(duì)應(yīng)的低空空域飛行安全態(tài)勢(shì)較為安全穩(wěn)定，在飛行量為52～75架次時(shí)出現(xiàn)了較大起伏的波動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)空域飛行安全態(tài)勢(shì)不夠穩(wěn)定，容易發(fā)生危險(xiǎn).因此沖突風(fēng)險(xiǎn)類指標(biāo)中采用沖突發(fā)生率和碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度作為關(guān)鍵評(píng)估指標(biāo).

圖6為解脫行為類指標(biāo)穩(wěn)定性圖，由圖6可知，當(dāng)飛行量在26架次時(shí)，實(shí)驗(yàn)一至六的調(diào)高行為比均突增，說(shuō)明26架次的飛行量有可能是空域安全態(tài)勢(shì)變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；飛行量為55～70架次時(shí)，實(shí)驗(yàn)一至六調(diào)高行為比趨于穩(wěn)定，說(shuō)明此時(shí)空域趨于飽和，70架次之后的調(diào)高行為比均出現(xiàn)波動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)空域有可能已超出了承載能力，飛行安全態(tài)勢(shì)不容樂(lè)觀.從指標(biāo)的穩(wěn)定性而言，調(diào)高行為比指標(biāo)隨著飛行量的變化趨勢(shì)不隨實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景參數(shù)規(guī)則的調(diào)整而發(fā)生較大波動(dòng)，而調(diào)速行為比的數(shù)據(jù)走向毫無(wú)規(guī)律可循，因此解脫行為類指標(biāo)中采用調(diào)高行為比作為關(guān)鍵評(píng)估指標(biāo).

圖6 解脫行為類指標(biāo)穩(wěn)定性圖

3.4 合理性判定

由上述分析可知六個(gè)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)有效性篩選和普適性驗(yàn)證最終得到三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)：沖突發(fā)生率、碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度、調(diào)高行為比.通過(guò)式(19)分別對(duì)這三個(gè)指標(biāo)在各實(shí)驗(yàn)中的合理性進(jìn)行判定得到各個(gè)實(shí)驗(yàn)的信息貢獻(xiàn)值均達(dá)到99%.鑒于此，篩選得到的三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)占原始指標(biāo)的20%，均反映各實(shí)驗(yàn)原始指標(biāo)95%以上的信息，證明該篩選模型篩選出的關(guān)鍵指標(biāo)是合理的.

綜上，復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)為沖突發(fā)生率、碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度、調(diào)高行為比.

4 結(jié) 論

1) 文中借鑒各領(lǐng)域關(guān)于態(tài)勢(shì)安全評(píng)估指標(biāo)的定義，結(jié)合復(fù)雜低空飛行態(tài)勢(shì)運(yùn)行特性，從沖突風(fēng)險(xiǎn)和解脫行為兩個(gè)維度給出了復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估指標(biāo)體系.

2) 采用主客觀相結(jié)合的方法構(gòu)建了關(guān)鍵指標(biāo)篩選模型，通過(guò)變異系數(shù)-重要程度四分圖篩選對(duì)評(píng)估結(jié)果影響弱的指標(biāo)，克服了指標(biāo)因變異系數(shù)極差過(guò)大而被刪除的問(wèn)題，既避免了定量分析過(guò)于依賴數(shù)據(jù)而完全忽視指標(biāo)內(nèi)涵，又降低了主觀判斷出錯(cuò)的可能性，同時(shí)保證了被保留下來(lái)的關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)評(píng)估結(jié)果具有顯著的影響；通過(guò)相關(guān)性分析保證了指標(biāo)間信息的不重疊性，避免因信息冗余導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確度的損失，相關(guān)性分析僅在指標(biāo)的兩兩之間作出選擇，高度相關(guān)的指標(biāo)之間互有替代性，因此，評(píng)估結(jié)果不會(huì)有太大的偏差.

3) 通過(guò)設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，對(duì)篩選的指標(biāo)進(jìn)行穩(wěn)定性和規(guī)律性分析，最終得到了沖突發(fā)生率、碰撞風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度、調(diào)高行為比三個(gè)復(fù)雜低空飛行安全態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)，保證了用20%的指標(biāo)反映了99%的原始信息，驗(yàn)證了文中提出的篩選模型是高效且合理的.