飛行員助手項目綜述
發(fā)布時間：2019-11-30 13:09
【摘要】：當前人工智能技術于航空領域的應用存在研究分散、總體設計思想落后的問題,導致無法將各種技術融合以形成一個完整的智能輔助系統(tǒng)來提升飛行員的決策能力。本文首先總結(jié)了飛行員的能力限制及座艙功能存在的問題,分析了座艙智能輔助系統(tǒng)的設計需求,在此基礎上,重點綜述了飛行員助手項目的總體結(jié)構(gòu)及其設計,給出了各分系統(tǒng)的實現(xiàn)方式。最后,梳理了相關內(nèi)容,指出項目中尚可完善之處,為今后的研究指明方向。
【圖文】：
的差錯。差錯模型建立的關鍵是如何界定差錯。文獻［２６，３１］指出，由于掌握的知識有限，在有限的、正確的知識下，做出非最優(yōu)化行為、產(chǎn)生非預期結(jié)果、或未按程序執(zhí)行任務等都不一定產(chǎn)生差錯，甚至有些結(jié)果是在所難免的。但是，不正確的知識必然導致差錯的發(fā)生，而且這部分差錯很難被監(jiān)測到。３．３行為模型在眾多行為模型的研究中，總結(jié)比較全面的是Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ的成果［３２］。文獻［３２］在分析了人類行為模型中不同元素之間區(qū)別及聯(lián)系的基礎上，總結(jié)出行為的３個層級，如圖１所示。圖１人的行為模型［３２］Ｆｉｇ．１Ｂｅｈａｖｉｏｒｍｏｄｅｌｏｆｈｕｍａｎ［３２］１）基于本能層級。該層級，人是基于本能對外界作出反應，是未經(jīng)思考的。例如：開車時，車前突然出現(xiàn)一只動物，沒有經(jīng)驗的駕駛員通常會立即打方向盤以趨避（結(jié)果非常危險）。２）基于規(guī)則層級。人通過感知器官獲取外界信息，部分信息能夠直接轉(zhuǎn)換成可以識別的符號，被識別之后，結(jié)合當前任務或狀態(tài)，將之與記憶中類似問題相關聯(lián)，確定是否有明確的行動規(guī)則，最后尋找到相應的反應行為。３）基于知識層級。人在面對未知事物時，外界信息只是具有象征意義的符號，記憶中不包含相應規(guī)則，此時需要利用已有知識結(jié)合所要達到的目標進行推理并找到正確的答案。這一層級是人類行為的最高層級。行為模型的建立，有利于智能輔助系統(tǒng)于飛行員行動的每一過程中起到輔助作用。３．４工作負荷模型工作負荷模型的建立有利于智能輔助系統(tǒng)分析飛行員的工作狀態(tài)，判斷其承受能力，自適應地調(diào)整輔助等級。目前工作負荷模型的建立共有以下３種方法。１）時間節(jié)點法。通過估計每一項任務完
３５６８航空學報Ｄｅｃ．２５２０１６Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１２圖３系統(tǒng)狀態(tài)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖［１］Ｆｉｇ．３Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｕｓｓｕｂｓｙｓｔｅｍ［１］提供給飛行員。隨著人工智能技術的發(fā)展，該系統(tǒng)的設計應能夠在復合故障發(fā)生的情況下，提供足夠的解決方案或是建議。輸入／輸出（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）：解碼編碼數(shù)據(jù)。診斷（Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）：監(jiān)控航空總線數(shù)據(jù)以探測設備的故障并隔離，并將故障數(shù)據(jù)傳送至狀態(tài)數(shù)據(jù)庫進行比對，判斷影響。狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（ＳｔａｔｕｓＤａｔａｂａｓｅ）：存儲飛機性能模型數(shù)據(jù)。限制估計（ＬｉｍｉｔｓＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ）：接收狀態(tài)數(shù)據(jù)庫傳來的飛機性能數(shù)據(jù)，及故障對飛機性能的影響數(shù)據(jù)，判斷這些數(shù)據(jù)于任務的限制，監(jiān)控執(zhí)行過程中的機動動作及計劃，如果故障影響到任務的完成，發(fā)送命令至規(guī)劃器，啟動規(guī)劃功能。糾正操作（ＣｏｒｒｅｃｔｉｖｅＡｃｔｉｏｎ）：針對系統(tǒng)故障，給出糾正操作。任務控制（ＴａｓｋＣｏｎｔｒｏｌ）：采用黑板系統(tǒng)，控制數(shù)據(jù)在系統(tǒng)狀態(tài)分系統(tǒng)的各項功能中的流動，并對其進行優(yōu)先度排序，確保最緊急的事件優(yōu)先處理。４．２態(tài)勢評估分系統(tǒng)態(tài)勢評估分系統(tǒng)（如圖４所示［１］）通過傳感器獲取外部信息，結(jié)合其他分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，例如人機接口分系統(tǒng)推理得到的飛行員意圖、規(guī)劃分系統(tǒng)規(guī)劃得到的計劃信息，使用ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ開發(fā)的不確定環(huán)境下的推理系統(tǒng)（ＲｅａｓｏｎｉｎｇｗｉｔｈＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙＭｏｄｕｌｅ，ＲＵＭ）判斷當前態(tài)勢對任務的影響及其可能的演變，并持續(xù)跟蹤評估。圖４態(tài)勢評估分
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本文編號：2567933
【圖文】：
的差錯。差錯模型建立的關鍵是如何界定差錯。文獻［２６，３１］指出，由于掌握的知識有限，在有限的、正確的知識下，做出非最優(yōu)化行為、產(chǎn)生非預期結(jié)果、或未按程序執(zhí)行任務等都不一定產(chǎn)生差錯，甚至有些結(jié)果是在所難免的。但是，不正確的知識必然導致差錯的發(fā)生，而且這部分差錯很難被監(jiān)測到。３．３行為模型在眾多行為模型的研究中，總結(jié)比較全面的是Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ的成果［３２］。文獻［３２］在分析了人類行為模型中不同元素之間區(qū)別及聯(lián)系的基礎上，總結(jié)出行為的３個層級，如圖１所示。圖１人的行為模型［３２］Ｆｉｇ．１Ｂｅｈａｖｉｏｒｍｏｄｅｌｏｆｈｕｍａｎ［３２］１）基于本能層級。該層級，人是基于本能對外界作出反應，是未經(jīng)思考的。例如：開車時，車前突然出現(xiàn)一只動物，沒有經(jīng)驗的駕駛員通常會立即打方向盤以趨避（結(jié)果非常危險）。２）基于規(guī)則層級。人通過感知器官獲取外界信息，部分信息能夠直接轉(zhuǎn)換成可以識別的符號，被識別之后，結(jié)合當前任務或狀態(tài)，將之與記憶中類似問題相關聯(lián)，確定是否有明確的行動規(guī)則，最后尋找到相應的反應行為。３）基于知識層級。人在面對未知事物時，外界信息只是具有象征意義的符號，記憶中不包含相應規(guī)則，此時需要利用已有知識結(jié)合所要達到的目標進行推理并找到正確的答案。這一層級是人類行為的最高層級。行為模型的建立，有利于智能輔助系統(tǒng)于飛行員行動的每一過程中起到輔助作用。３．４工作負荷模型工作負荷模型的建立有利于智能輔助系統(tǒng)分析飛行員的工作狀態(tài)，判斷其承受能力，自適應地調(diào)整輔助等級。目前工作負荷模型的建立共有以下３種方法。１）時間節(jié)點法。通過估計每一項任務完
３５６８航空學報Ｄｅｃ．２５２０１６Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１２圖３系統(tǒng)狀態(tài)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖［１］Ｆｉｇ．３Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｕｓｓｕｂｓｙｓｔｅｍ［１］提供給飛行員。隨著人工智能技術的發(fā)展，該系統(tǒng)的設計應能夠在復合故障發(fā)生的情況下，提供足夠的解決方案或是建議。輸入／輸出（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）：解碼編碼數(shù)據(jù)。診斷（Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）：監(jiān)控航空總線數(shù)據(jù)以探測設備的故障并隔離，并將故障數(shù)據(jù)傳送至狀態(tài)數(shù)據(jù)庫進行比對，判斷影響。狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（ＳｔａｔｕｓＤａｔａｂａｓｅ）：存儲飛機性能模型數(shù)據(jù)。限制估計（ＬｉｍｉｔｓＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ）：接收狀態(tài)數(shù)據(jù)庫傳來的飛機性能數(shù)據(jù)，及故障對飛機性能的影響數(shù)據(jù)，判斷這些數(shù)據(jù)于任務的限制，監(jiān)控執(zhí)行過程中的機動動作及計劃，如果故障影響到任務的完成，發(fā)送命令至規(guī)劃器，啟動規(guī)劃功能。糾正操作（ＣｏｒｒｅｃｔｉｖｅＡｃｔｉｏｎ）：針對系統(tǒng)故障，給出糾正操作。任務控制（ＴａｓｋＣｏｎｔｒｏｌ）：采用黑板系統(tǒng)，控制數(shù)據(jù)在系統(tǒng)狀態(tài)分系統(tǒng)的各項功能中的流動，并對其進行優(yōu)先度排序，確保最緊急的事件優(yōu)先處理。４．２態(tài)勢評估分系統(tǒng)態(tài)勢評估分系統(tǒng)（如圖４所示［１］）通過傳感器獲取外部信息，結(jié)合其他分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，例如人機接口分系統(tǒng)推理得到的飛行員意圖、規(guī)劃分系統(tǒng)規(guī)劃得到的計劃信息，使用ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ開發(fā)的不確定環(huán)境下的推理系統(tǒng)（ＲｅａｓｏｎｉｎｇｗｉｔｈＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙＭｏｄｕｌｅ，ＲＵＭ）判斷當前態(tài)勢對任務的影響及其可能的演變，并持續(xù)跟蹤評估。圖４態(tài)勢評估分
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