發(fā)布時(shí)間：2020-10-13 22:41

　　 隨著我國民航事業(yè)的不斷發(fā)展,空管的安全保障壓力不斷攀升,不安全事件時(shí)有發(fā)生,管制員承擔(dān)著民航運(yùn)輸空中交通指揮員的重要角色,管制疲勞是航空安全的潛在隱患,管制員疲勞檢測已經(jīng)成為當(dāng)今民航界研究的熱點(diǎn)問題之一。本文在研究國內(nèi)外相關(guān)疲勞檢測方法的基礎(chǔ)上,提出基于認(rèn)知科學(xué)的管制員疲勞檢測方法,認(rèn)知科學(xué)在疲勞檢測方面的應(yīng)用主要基于行為學(xué)特征檢測,由于管制行業(yè)的特殊性,必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)管制員疲勞狀態(tài),所以,疲勞檢測力求實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性,無侵入性。由于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在人臉檢測,圖像識別領(lǐng)域有很好的效果。因此,本文提出構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對管制員臉部特征進(jìn)行檢測并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),從而根據(jù)管制員面部疲勞特征識別實(shí)現(xiàn)對管制疲勞的檢測。首先,在對人臉檢測算法深入研究的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行了分類和優(yōu)缺點(diǎn)比較,對比發(fā)現(xiàn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需數(shù)據(jù)集小,能自主學(xué)習(xí),泛化能力強(qiáng),適合于人臉識別。由此提出本文所選的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MTCNN、VGG-16、ResNet-50算法。其次,設(shè)計(jì)疲勞特征采集實(shí)驗(yàn),借助管制模擬機(jī)平臺搭建數(shù)據(jù)采集平臺對在校管制員進(jìn)行面部特征采集,并結(jié)合MTCNN模型對管制員面部特征進(jìn)行識別和提取,然后對特征圖片進(jìn)行預(yù)處理,將特征圖片進(jìn)行分類,構(gòu)建管制員人眼和嘴部自建數(shù)據(jù)集,并收集人眼、嘴部公共數(shù)據(jù)集用于模型的訓(xùn)練和測試。之后,構(gòu)建VGG-16人眼識別模型、ResNet-50嘴部識別模型、自建輕量卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,采用公共數(shù)據(jù)集對模型進(jìn)行訓(xùn)練,采用自建數(shù)據(jù)集對模型進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明,采用VGG-16網(wǎng)絡(luò)模型要優(yōu)于傳統(tǒng)幾何定位模型,采用ResNet-50模型準(zhǔn)確率要高于自建輕量卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。最后,對管制員疲勞檢測進(jìn)行了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于Python語言在相關(guān)框架上進(jìn)行開發(fā),選擇以Pycharm工具,以Keras作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架,并使用Numpy庫做數(shù)據(jù)加速處理,在圖形開發(fā)界面OpenCV基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)疲勞檢測應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。依據(jù)疲勞參數(shù)設(shè)定閾值判定疲勞狀態(tài)并提供疲勞告警,檢測效果良好。
【學(xué)位單位】：中國民用航空飛行學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V355.1;TP391.41
【部分圖文】：

管制疲勞狀態(tài)

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖 3.2 特征濃縮變換單元（激活函數(shù)）性模型表達(dá)力弱，非線性因素中包含激活函數(shù)。在 CNN 網(wǎng)絡(luò)中卷積的方式來處理，即對每個(gè)像素點(diǎn)賦予一個(gè)權(quán)值，這個(gè)操作顯
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3 唐天翊;劉峰;;探析航空管制員應(yīng)具備的素質(zhì)和能力[J];商訊;2019年06期

4 劉賽平;;見習(xí)管制員勝任特征研究[J];民航管理;2017年06期

5 薛澤海;;探析民航管制員的心理狀態(tài)及其調(diào)適[J];民航管理;2017年08期

6 蒯翔;劉繼新;;基于“里森”模型的管制員話語失誤分析[J];民航管理;2018年06期

7 李海南;;新疆管制員“4+1”選拔生源擇業(yè)理想等相關(guān)問題的研究[J];民航管理;2018年06期

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9 譚娟;空中交通管制員疲勞風(fēng)險(xiǎn)評估研究[D];中國民用航空飛行學(xué)院;2018年

10 王寧;空中交通管制員排班關(guān)鍵方法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];中國民航大學(xué);2017年

本文編號：2839790