專利名稱：飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與專家系統(tǒng)及其建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種使用飛航安全裕度理論的飛航操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家
系統(tǒng)及其建立方法，且特別是有關(guān)用以評(píng)估飛航操作的安全性的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方 法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)及其建立方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)際民航界，常需大量地使用飛航操作品質(zhì)保證系統(tǒng)(Flight OperationalQuality Assurance ;F0QA)來(lái)記錄飛機(jī)飛行時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，再透過(guò)設(shè)定一些飛 行限制范圍，以確保飛航操作的品質(zhì)。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上，則系依據(jù)主觀、且非量化的風(fēng)險(xiǎn)矩陣， 來(lái)協(xié)助飛安管理。 現(xiàn)有飛安風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的做法，是以風(fēng)險(xiǎn)矩陣為主。橫軸表示事件發(fā)生的或然率，其可 區(qū)分為非常頻繁、常常、偶爾、很少、不太可能等五級(jí)?？v軸表示事件的嚴(yán)重性，其可區(qū)分 為毀滅性、嚴(yán)重、重大、輕微、可忽略等五級(jí)。再針對(duì)每一事件，綜合其或然率及其嚴(yán)重性， 進(jìn)行相對(duì)主觀的評(píng)估。 然而，上述飛安風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法具有一些缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)系過(guò)于主觀，一個(gè)事件
的嚴(yán)重性，常常是見(jiàn)仁見(jiàn)智，因人而異的，因而無(wú)法明確客觀地評(píng)估事件的嚴(yán)重性。第二個(gè)
缺點(diǎn)系不科學(xué)，由于主觀的認(rèn)定，常常會(huì)因時(shí)、因地而異，因而判斷標(biāo)準(zhǔn)隨時(shí)都在變動(dòng)。第三
個(gè)缺點(diǎn)系最關(guān)鍵的，以現(xiàn)有作法而言，事件的或然率及其嚴(yán)重性只區(qū)分等級(jí)，而無(wú)法進(jìn)行數(shù)
值量化，導(dǎo)致造成現(xiàn)有作法完全無(wú)法針對(duì)飛航安全性的變動(dòng)，來(lái)提供有用的訊息。 此外，目前有關(guān)飛航安全問(wèn)題的探討，大都系以管理觀點(diǎn)出發(fā)，例如從序列式因果
觀點(diǎn)來(lái)看，將飛安事故的發(fā)生過(guò)程利用骨牌理論來(lái)說(shuō)明，其中每一事件的發(fā)生有如骨牌一
般，引發(fā)下一階段事件的發(fā)生。因此，當(dāng)飛行過(guò)程中的某環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤，即環(huán)環(huán)相扣成煉而
造成事故。然而，上述管理理論無(wú)法進(jìn)一步對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，進(jìn)行量化，因而無(wú)法建立出
具備有分析計(jì)算能力的工具。 再者，若從序列式因果觀點(diǎn)出發(fā)，自然地也會(huì)以序列式觀點(diǎn)，來(lái)看飛航風(fēng)險(xiǎn)，因而 得出序列式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式，即按照飛航程序中，某一環(huán)節(jié)疏失，所可能造成危害的嚴(yán)重 性，或某個(gè)參數(shù)超限的嚴(yán)重性，來(lái)評(píng)估飛航的風(fēng)險(xiǎn)。然而，現(xiàn)代的民航機(jī)，系一種大型的復(fù)雜 系統(tǒng)，單純的疏失，可能引發(fā)無(wú)法預(yù)料的復(fù)雜連鎖反應(yīng)，在同一瞬間，不同事件同時(shí)地在進(jìn) 行。例如，當(dāng)飛機(jī)的外形結(jié)構(gòu)遭到破壞，其可能同時(shí)造成操控系統(tǒng)損害、漏油或電力系統(tǒng)損 害。如此高度復(fù)雜以及緊密耦合的特性，使得序列式的飛安觀點(diǎn)，常常不足以完整地呈現(xiàn)飛 航復(fù)雜狀況的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的在于提供一種使用飛航安全裕度理論的飛航操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)及其建立方法，藉以科學(xué)化地評(píng)估飛航的安全性，并提供量化評(píng)估 飛航操作安全性的科學(xué)化工具。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用飛航安全裕度理論的飛航操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方
法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)及其建立方法，藉以根據(jù)事件的整體情境或過(guò)程，來(lái)評(píng)估飛航風(fēng)險(xiǎn)， 而非單單僅根據(jù)某些個(gè)別的參數(shù)。 本發(fā)明的又一目的在于提供一種使用飛航安全裕度理論的飛航操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方 法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)及其建立方法，藉以呈現(xiàn)飛航過(guò)程中安全性的連續(xù)變化，因而可清楚 地分析飛安事件的任一瞬間的安全性和異常因素。 根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是用以評(píng)估一飛航安全性，其中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法至少包 含建立多個(gè)訓(xùn)練樣本，其中建立每一此些訓(xùn)練樣本的步驟至少包含由專家根據(jù)多個(gè)預(yù) 設(shè)情境參數(shù)，來(lái)評(píng)估在飛航過(guò)程中，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境，所需的綜合能力，并進(jìn)行評(píng) 分；計(jì)算所述專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，以取得一綜合能力值；以及根據(jù)綜合能力值，來(lái)計(jì)算得到 一預(yù)設(shè)的安全裕度，藉以根據(jù)此些預(yù)設(shè)情境參數(shù)，與預(yù)設(shè)安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系，來(lái)建立 每一此些訓(xùn)練樣本；利用此些訓(xùn)練樣本，來(lái)訓(xùn)練一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以及在訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后， 建立飛航情境與安全裕度的一般因果關(guān)系，再輸入多個(gè)情境參數(shù)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用類 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來(lái)推算出任一所予情境的安全裕度，藉以根據(jù)安全裕度來(lái)評(píng)估飛航安全性。
又，根據(jù)本發(fā)明的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，是用以評(píng)估飛航安全性，其中 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，至少包含有使用者界面、數(shù)據(jù)庫(kù)及推論單元。使用者界面，系用以輸入 多個(gè)情境參數(shù)，并顯示風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)具有多個(gè)訓(xùn)練樣本，其中專 家根據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)情境參數(shù)，來(lái)評(píng)估在飛航過(guò)程中，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境，所需的綜合能 力，并進(jìn)行評(píng)分，而根據(jù)此些專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，來(lái)取得一綜合能力值，此綜合能力值系用 以推算一預(yù)設(shè)的安全裕度(Safety Margin)，每一訓(xùn)練樣本，是根據(jù)預(yù)設(shè)情境參數(shù)，與預(yù)設(shè) 安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系來(lái)建立。推論單元設(shè)有一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系利用此 些訓(xùn)練樣本，來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練。其中，當(dāng)輸入此些情境參數(shù)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推算出 一安全裕度，藉以根據(jù)安全裕度來(lái)評(píng)估飛航安全性。 又，根據(jù)本發(fā)明的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的建立方法，至少包含建立多 個(gè)訓(xùn)練樣本，其中建立每一此些訓(xùn)練樣本的步驟，至少包含由專家根據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)情境參 數(shù)，來(lái)評(píng)估在飛航過(guò)程中，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境，所需的綜合能力，并進(jìn)行評(píng)分；計(jì)算所 述專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，以取得一綜合能力值；以及根據(jù)綜合能力值，來(lái)計(jì)算得到一預(yù)設(shè)安全 裕度(Safety Margin)，藉以根據(jù)此些預(yù)設(shè)情境參數(shù)，與預(yù)設(shè)安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系，來(lái) 建立每一此些訓(xùn)練樣本；提供一數(shù)據(jù)庫(kù)，并儲(chǔ)存所述訓(xùn)練樣本于該數(shù)據(jù)庫(kù)中；提供一推論 單元，其中推論單元設(shè)有一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；利用此些訓(xùn)練樣本，來(lái)訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以及提供 一使用者界面，用以輸入多個(gè)情境參數(shù)，于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，并顯示類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所推算的一安 全裕度。 因此，本發(fā)明的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)及其建立方法，可 通過(guò)科學(xué)化、客觀及數(shù)據(jù)化的方式，來(lái)呈現(xiàn)飛航安全狀況的連續(xù)變化，因而可清楚地分析飛 安事件的任一瞬間的安全性和異常因素，且可提升飛安風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性、正確性及全面 性。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下將配合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中 圖1繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖。 圖2繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的方法流程圖。 圖3繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的安全裕度概念圖。 圖4繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的綜合能力問(wèn)巻的示意圖。 圖5繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與安全裕度的關(guān)系圖。 圖6繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的正常航班與大霧航班的飛航安全裕度變化圖。 圖7繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的正常航班與名古屋空難的飛航安全裕度變化圖。 圖8繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的正常航班與大園空難的飛航安全裕度變化圖。 圖9繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的建立方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，本說(shuō)明書(shū)將特舉出一系 列實(shí)施例來(lái)加以說(shuō)明。但值得注意的是，這些實(shí)施例只是用以說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，而非 用以限定本發(fā)明。 請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖。本實(shí) 施例的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)100系用以評(píng)估飛航安全性，并可 做為協(xié)助業(yè)界在飛航安全管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估或趨勢(shì)預(yù)測(cè)的評(píng)估方法和工具。本實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)估專家系統(tǒng)100可包含使用者界面110、數(shù)據(jù)庫(kù)120、推論單元130、發(fā)展者界面140及系 統(tǒng)界面150。使用者界面IIO例如為鍵盤和顯示裝置的組合，用以輸入多個(gè)情境參數(shù)于專 家系統(tǒng)100中，并可顯示此專家系統(tǒng)100的運(yùn)算結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)120例如為計(jì)算機(jī)裝置或記 憶裝置(例如硬盤或內(nèi)存)，用以儲(chǔ)存多個(gè)訓(xùn)練樣本(Training Pattern)，其中訓(xùn)練樣本是 由專家來(lái)協(xié)助建立。推論單元130較佳為計(jì)算機(jī)裝置，其連接于使用者界面IIO和數(shù)據(jù)庫(kù) 120，其中推論單元130設(shè)有一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，(例如類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件)，類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131可 通過(guò)訓(xùn)練樣本來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練，藉以數(shù)據(jù)化地推論飛航操作的安全性。發(fā)展者界面140系連接 于數(shù)據(jù)庫(kù)120和推論單元130，用以輸入訓(xùn)練樣本于數(shù)據(jù)庫(kù)120中，并可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)120或推 論單元130進(jìn)行編緝與修訂。系統(tǒng)界面150連接于推論單元130與一外部系統(tǒng)或設(shè)備(未 繪示)之間，藉以整合本實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)100與其它系統(tǒng)或設(shè)備，例如系統(tǒng)界面 150可連接于飛行裝置(例如飛機(jī)或直升機(jī))，而可作為一實(shí)時(shí)警示系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)警示當(dāng)時(shí) 的飛航安全性，因而可具有飛安風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，提供駕駛員多一套操作安全參考的 工具。同時(shí)，本實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)IOO，亦可單獨(dú)用以做為管理決策輔助工具。
值得注意的是，在一實(shí)施例中，使用者界面110、發(fā)展者界面140及系統(tǒng)界面150可 以共享于一相同的界面裝置。 請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的方法流程圖。本實(shí)施例 的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法可包含有建立多個(gè)訓(xùn)練樣本(步驟IOI);利用訓(xùn)練樣本，來(lái) 訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131 (步驟102);以及在訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131后，輸入多個(gè)情境參數(shù)于類神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，并利用此類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131來(lái)推算出一安全裕度(Safety Margin)(步驟103)， 藉以根據(jù)此安全裕度，來(lái)評(píng)估飛航的操作安全性。值得注意的是，以下實(shí)施例的敘述是以飛 機(jī)的飛航安全評(píng)估來(lái)舉例說(shuō)明，然而不限于此，本實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)100亦可應(yīng)用于其它飛行交通工具，例如直升機(jī)。 請(qǐng)參照?qǐng)D3，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的安全裕度概念圖。本發(fā)明風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法 與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)系利用飛航安全裕度(Flight Safety Margin)理論來(lái)進(jìn)行評(píng)估，以下 進(jìn)一步對(duì)飛航安全裕度加以說(shuō)明。首先，可定義一情境空間，其代表所有會(huì)對(duì)飛航安全造成 影響的因素所成的集合。此情境空間中的任一點(diǎn)代表影響飛航安全的因素的某種組合。因 此，任何一趟飛行，均可用情境空間中的一條連續(xù)曲線來(lái)代表。通常，在任何一個(gè)飛行任務(wù) 中，皆具有一標(biāo)準(zhǔn)的理想情境(以中心線201來(lái)表示)，此理想情境會(huì)隨不同的飛行階段而 有不同，且會(huì)隨時(shí)間連續(xù)變動(dòng)。此外，在情境空間中，當(dāng)所有影響飛安的因素形成某種特定 組合時(shí)，某種飛航事件即可能發(fā)生，而此事件情境(或事件情形)也會(huì)隨不同飛行階段而有 所不同，在本實(shí)施例中，此事件情境系以事件邊界202來(lái)代表。 在理想條件下，飛行過(guò)程應(yīng)沿著中心線201進(jìn)行，然而，實(shí)際條件與理想條件之 間，必然存在有落差。因此，實(shí)際飛行的情境，必然是沿著中心線201附近進(jìn)行。在本實(shí)施 例中，任何欲探討飛行操作安全性的一瞬間(時(shí)間點(diǎn))，可通過(guò)當(dāng)下情境203來(lái)表示。因此， 在此情境空間中，任一當(dāng)下情境203與事件邊界202之間的距離，即可表示為當(dāng)下情境距離 事件的安全裕度。其中飛航安全裕度，可代表飛航組員操作飛機(jī)的安全空間。在理想條件 下，飛行過(guò)程的當(dāng)下情境203系沿中心線201進(jìn)行，直到完成飛航任務(wù)。然而，實(shí)際上若發(fā) 生例如人為疏失、機(jī)械故障或天候因素等影響，飛行過(guò)程的當(dāng)下情境203將離中心線201更 遠(yuǎn)。因此，安全裕度的變動(dòng)可呈現(xiàn)人為疏失或其它各種因素所造成的風(fēng)險(xiǎn)，因而可用以評(píng)估 飛行過(guò)程中的操作安全性。其中事件邊界202可以系預(yù)設(shè)為表示任意的事件情境，例如飛 機(jī)墜毀、異常事件、穩(wěn)定進(jìn)場(chǎng)、安全落地、沖出跑道等。 本實(shí)施例的訓(xùn)練樣本是用以訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，藉以使類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131學(xué)習(xí)任 一當(dāng)下情境203(例如飛行情境)與其安全裕度的因果關(guān)系。訓(xùn)練樣本系由多位專家(例 如專業(yè)駕駛)來(lái)協(xié)助建立，藉以吸取專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并透過(guò)專家對(duì)飛航安全的認(rèn)知，來(lái) 建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)IOO。當(dāng)建立訓(xùn)練樣本時(shí)，首先，由專家根據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)情境參數(shù)，來(lái)評(píng) 估當(dāng)操作交通工具時(shí)，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境(亦即事件邊界202)所需的綜合能力，并 進(jìn)行評(píng)分。接著，計(jì)算這些專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，以取得一綜合能力值。評(píng)分的方式及標(biāo)準(zhǔn)， 隨著所欲探討安全性的事件而異，且系透過(guò)與專家的深度訪談來(lái)確定，經(jīng)取得所需的綜合 能力值之后，經(jīng)過(guò)倒數(shù)，即可得安全裕度值。 以飛航安全為例，由當(dāng)下情境203飛回標(biāo)準(zhǔn)正常情境，所需的綜合飛行能力的大 小，可用以代表飛行事件的嚴(yán)重性，亦即為飛航安全裕度的大小。若當(dāng)下情境203至中心線 201的距離越遠(yuǎn)，離事件邊界202的距離即越近，則表示情況越嚴(yán)重，飛航組員也需越高超 的能力由當(dāng)下情境203飛回正常情境。因此，可對(duì)多位資深飛行員(專家)進(jìn)行訪談，提供 專家在當(dāng)下情境203時(shí)的預(yù)設(shè)情境參數(shù)，透過(guò)生理(例如臨場(chǎng)反應(yīng)與飛行技能)和心理(例 如經(jīng)驗(yàn)與知識(shí))等因素，以定義綜合飛行能力，并由專家進(jìn)行評(píng)分，藉以由專家來(lái)提供一客 觀且量化的分?jǐn)?shù)。接著，收集和計(jì)算(例如平均)這些專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，因而可取得一綜 合能力值。其中，這些預(yù)設(shè)情境參數(shù)，包含軟件參數(shù)(例如飛行程序、標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定等)、硬
件參數(shù)(例如飛機(jī)的高度、速度或攻角)及環(huán)境參數(shù)(例如氣象、機(jī)場(chǎng)條件或機(jī)場(chǎng)管制)
等情境參數(shù)。 請(qǐng)參照?qǐng)D4，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的綜合能力問(wèn)巻的示意圖。舉例來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中，每一訓(xùn)練樣本，可采用特定航班為范例，在其飛行過(guò)程中，選取多個(gè) 瞬間(時(shí)間點(diǎn))，并設(shè)定一預(yù)設(shè)事故情形，例如本實(shí)施例為飛機(jī)墜毀事故。接著，可參 考FOQA (Flight Operation Quality Assurance)系統(tǒng)與國(guó)際飛安基金會(huì)所建議的 AUVR(Approach_and_Landing Accident Reduction)中，提供的飛行員須注意的項(xiàng)目，來(lái) 制造綜合飛行能力問(wèn)巻，其中此綜合飛行能力問(wèn)巻是預(yù)先區(qū)分綜合飛行能力的等級(jí)(例如 高、中、低)。接著，訪談資深飛行員(專家)，并提供飛行員在特定航班中的某一瞬間的多 個(gè)情境參數(shù)(預(yù)設(shè)情境參數(shù))。接著，由飛行員根據(jù)在此瞬間的情境參數(shù)，來(lái)評(píng)估出在飛行 時(shí)避免發(fā)生預(yù)設(shè)事故情形(飛機(jī)墜毀)所需的綜合能力，并對(duì)綜合飛行能力問(wèn)巻進(jìn)行回答， 以進(jìn)行評(píng)分，飛行員的評(píng)估，可依據(jù)綜合能力的所需程度或等級(jí)來(lái)進(jìn)行評(píng)分，藉以定義和量 化綜合能力。接著，在收集和計(jì)算多位專家的綜合飛行能力問(wèn)巻后，依專家意見(jiàn)進(jìn)行計(jì)算， 以取得綜合能力值(P)。 然后，根據(jù)綜合能力值(P)，來(lái)計(jì)算得到一預(yù)設(shè)安全裕度。在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)安全 裕度(SM)可由下列公式來(lái)計(jì)算得到
SM = 1/P 值得注意的是，本實(shí)施例的預(yù)設(shè)安全裕度的計(jì)算方式僅為一示范例，然而不限于 此，由于安全裕度是用以表示操作交通工具，相對(duì)于某一事件所擁有的安全空間，其可為一 相對(duì)值或一標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，用以對(duì)不同的事件(例如正常落地與飛安事故)進(jìn)行比較和評(píng)估。 因此，亦可利用其它計(jì)算方式，來(lái)計(jì)算綜合能力值(P)，以求得預(yù)設(shè)安全裕度(SM)。
因此，在某一瞬間(時(shí)間點(diǎn))的預(yù)設(shè)情境參數(shù)與其對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)安全裕度之間的相 對(duì)關(guān)系，即建立為一訓(xùn)練樣本，亦即每一訓(xùn)練樣本具有一組輸入輸出值，訓(xùn)練樣本的輸入為 預(yù)設(shè)情境參數(shù)，而訓(xùn)練樣本的輸出為預(yù)設(shè)安全裕度。接著，重復(fù)上述步驟，來(lái)建立多個(gè)訓(xùn)練 樣本(例如數(shù)百個(gè))，藉以提升類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131的學(xué)習(xí)能力。 在建立訓(xùn)練樣本后，接著，利用訓(xùn)練樣本，來(lái)訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，藉以使類神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)131學(xué)習(xí)預(yù)設(shè)情境參數(shù)與其對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系，因而學(xué)習(xí)完成后的 類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，可對(duì)任意的情境參數(shù)進(jìn)行分析，并推論得到其對(duì)應(yīng)的安全裕度。其中此 類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，可例如為多層次網(wǎng)絡(luò)(Multilayer Network)、霍普菲爾網(wǎng)絡(luò)(Hopfield Network)、或徑基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)(Radial Basis Function Network)、或支持向量網(wǎng)絡(luò)(Support Vector Machines)、或委員會(huì)網(wǎng)絡(luò)(Committee Machines)。 請(qǐng)參照?qǐng)D5，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與安全裕度的關(guān)系圖。在訓(xùn) 練推論單元130的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131 (類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131學(xué)習(xí)完成)后，類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131可用以 對(duì)任意的情境參數(shù)進(jìn)行分析。當(dāng)評(píng)估飛航安全性時(shí)，可通過(guò)使用者界面iio，輸入某一瞬間 的相關(guān)情境參數(shù)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131即可根據(jù)這些情境參數(shù)，推算出其對(duì)應(yīng) 的安全裕度，藉以評(píng)估飛航安全性和風(fēng)險(xiǎn)。在飛航過(guò)程中，不同的瞬間(或時(shí)間點(diǎn))上可能 因人為疏失而有不同的情境變化，亦即產(chǎn)生多個(gè)情境參數(shù)(情境參數(shù)1、2…N)，而這些情境 參數(shù)可輸入訓(xùn)練推論單元130的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131即可輸出一安全裕度值， 以作飛航安全性的評(píng)估依據(jù)。 本實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)100，亦可用以呈現(xiàn)在飛航過(guò)程 (例如航班)中的相關(guān)安全性的連續(xù)變化和變動(dòng)過(guò)程，藉以評(píng)估其事件(操作過(guò)程)的異常 狀況或事故發(fā)生原因。當(dāng)評(píng)估飛航安全性時(shí)，可擷取在飛航過(guò)程中的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)(瞬間)，
8接著，輸入在每一時(shí)間點(diǎn)上的相關(guān)的情境參數(shù)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，藉以利用類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131 來(lái)推算在此飛航過(guò)程中每一時(shí)間點(diǎn)上的安全裕度。因此，這些時(shí)間點(diǎn)上的安全裕度可形成 一安全裕度曲線，其可對(duì)應(yīng)于飛航過(guò)程的時(shí)間，用以呈現(xiàn)此飛航過(guò)程中的安全性的連續(xù)變 化。 請(qǐng)參照?qǐng)D6，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的正常航班與大霧航班的飛航安全裕度 變化圖。以飛航安全裕度為例，在本實(shí)施例中，飛航安全裕度系定義介于0 l之間。在最 標(biāo)準(zhǔn)的理想情境下操作時(shí)，其安全性等于l，而代表百分的百安全。當(dāng)安全裕度被壓縮為0
時(shí)，代表飛行員所需的綜合飛行能力為無(wú)窮大，亦即發(fā)生事故，其安全性等于o。以正常航班
與大霧航班來(lái)進(jìn)行比較，對(duì)正常航班而言，落地時(shí)的平均飛航安全裕度為0. 531。而對(duì)大霧 航班而言，由于最后落地時(shí)的能見(jiàn)度受到影響，雖仍可安全落地，但其安全裕度由0. 531降 至0. 483，因而充份顯示大霧對(duì)飛航安全裕度的影響程度。 請(qǐng)參照?qǐng)D7和圖8，圖7繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的正常航班與名古屋空難的飛航 安全裕度變化圖，圖8繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的正常航班，與大園空難的飛航安全裕度 變化圖。以名古屋空難和大園空難事件為例，將名古屋事件最后2400呎，到失事點(diǎn)的所有 情境參數(shù)輸入于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，可得到名古屋空難在最后258秒內(nèi)的安全裕度變化曲線， 亦即飛機(jī)在最后258秒內(nèi)的安全性變化。同樣地，將大園空難最后3000呎，到失事點(diǎn)的所 有情境參數(shù)，輸入于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131，可得到大園空難在最后151秒內(nèi)的安全裕度曲線，亦 即飛機(jī)在最后151秒內(nèi)的安全性變化。因此，本實(shí)施例的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與風(fēng) 險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)100，可清楚地以數(shù)據(jù)化的方式，呈現(xiàn)在飛安事件(操作過(guò)程)中的安全性 的連續(xù)變化，甚至到墜毀的情境。 值得注意的是，在本實(shí)施例中，飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng) IOO，可呈現(xiàn)安全裕度在時(shí)間軸上的變化情形(安全裕度曲線)，然不限于此，亦可用以呈現(xiàn) 安全裕度在其它情境參數(shù)上的變化情形。例如，安全裕度可對(duì)應(yīng)飛機(jī)的高度或速度的變化， 攻角或引擎轉(zhuǎn)速的變化，藉以評(píng)估交通工具的操作對(duì)飛航安全性的影響。
請(qǐng)參照?qǐng)D9，其繪示依照本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的建立方法流程圖。 當(dāng)建立本實(shí)施例的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)時(shí)，首先，建立多個(gè)訓(xùn)練樣本(步驟301)。接著，提供 數(shù)據(jù)庫(kù)120，并儲(chǔ)存訓(xùn)練樣本于數(shù)據(jù)庫(kù)120中(步驟302)。接著，提供推論單元130(步驟 303)，并利用訓(xùn)練樣本來(lái)訓(xùn)練推論單元130的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131(步驟304)。接著，提供使用 者界面110(步驟305)，用以輸入情境參數(shù)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131中，并可顯示類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)131 所推算的安全裕度。 由上述本發(fā)明的實(shí)施例可知，本發(fā)明的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專
家系統(tǒng)及其建立方法，可提供一個(gè)數(shù)據(jù)化的飛安風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和系統(tǒng)，以協(xié)助飛航駕駛者
或相關(guān)業(yè)者來(lái)提升飛航安全管理的技術(shù)水準(zhǔn)。且相較于傳統(tǒng)的飛安管理理論，本發(fā)明的飛
航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，系以完全科學(xué)化、客觀及數(shù)據(jù)化的方式，來(lái)
呈現(xiàn)飛航安全狀況的連續(xù)變化，因而可清楚地分析飛安事件的任一瞬間的安全性和影響因
素。再者，由于本發(fā)明的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，系考慮飛安事
件的整體情境來(lái)進(jìn)行分析與評(píng)估，因而可提升飛安風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的正確性與全面性。 雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)
者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種等同的改變或替換，因此本發(fā)明的保護(hù)范
9圍當(dāng)視后附的本申請(qǐng)權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn):
權(quán)利要求
一種飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，用以評(píng)估飛航安全性，其中該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法至少包含建立多個(gè)訓(xùn)練樣本，其中該建立每一該些訓(xùn)練樣本的步驟至少包含由多個(gè)專家，根據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)情境參數(shù)，來(lái)評(píng)估在飛航過(guò)程中，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境所需的綜合能力，并進(jìn)行評(píng)分；計(jì)算所述專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，以取得一綜合能力值；以及根據(jù)該綜合能力值，來(lái)計(jì)算得到一預(yù)設(shè)安全裕度，藉以根據(jù)所述預(yù)設(shè)情境參數(shù)與該預(yù)設(shè)安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系，來(lái)建立每一所述訓(xùn)練樣本；利用所述訓(xùn)練樣本，來(lái)訓(xùn)練一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以及在訓(xùn)練該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，輸入多個(gè)情境參數(shù)于該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)推算出一安全裕度，藉以根據(jù)該安全裕度，來(lái)評(píng)估飛航安全性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，另包含 擷取在該交通工具的操作過(guò)程中的多個(gè)瞬間，其中輸入于該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)情境參數(shù)包含在每一所述瞬間上的多個(gè)情境參數(shù)，藉此利用該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)推算出在每一所述瞬 間的一安全裕度；以及根據(jù)所述瞬間的多個(gè)安全裕度，來(lái)形成一安全裕度曲線，藉以根據(jù)該安全裕度曲線來(lái) 評(píng)估飛航安全性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)情境參 數(shù)包括至少一軟件參數(shù)、至少一硬件參數(shù)及至少一環(huán)境參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)事件情境 為飛機(jī)墜毀、飛安事件、意外、事故、沖出跑道、穩(wěn)定進(jìn)場(chǎng)或安全落地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述專家評(píng)估綜 合能力的步驟至少包含提供一綜合能力問(wèn)巻于每一所述專家，其中該綜合能力問(wèn)巻系預(yù)先區(qū)分綜合能力的等 級(jí)；以及由每一所述專家根據(jù)所述預(yù)設(shè)情境參數(shù)，對(duì)該綜合能力問(wèn)巻來(lái)進(jìn)行回答。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，該綜合能力值(P) 所推算得到的該預(yù)設(shè)安全裕度(SM)是由下列公式來(lái)計(jì)算得到<formula>formula see original document page 2</formula>
7. —種飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，用以評(píng)估飛航安全性，其特征在于，該專家系統(tǒng)至少包含一使用者界面，用以輸入多個(gè)情境參數(shù)，并顯示該專家系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果； 一數(shù)據(jù)庫(kù)，具有多個(gè)訓(xùn)練樣本，其中多個(gè)專家是根據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)情境參數(shù)，來(lái)評(píng)估在飛航 過(guò)程中，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境所需的綜合能力，并進(jìn)行評(píng)分，而根據(jù)所述專家所評(píng)分的 分?jǐn)?shù)，來(lái)取得一綜合能力值，該綜合能力值是用以推算一預(yù)設(shè)安全裕度，每一所述訓(xùn)練樣本系根據(jù)所述預(yù)設(shè)情境參數(shù)與該預(yù)設(shè)安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系來(lái)建立；以及一推論單元，設(shè)有一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系利用所述訓(xùn)練樣本來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練；其中，當(dāng)輸入所述情境參數(shù)于該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推算出一安全裕度，藉以根據(jù)該安全裕度來(lái)評(píng)估飛航安全性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，其特征在于還至少包含 一發(fā)展者界面，連接于該數(shù)據(jù)庫(kù)和該推論單元，用以輸入所述訓(xùn)練樣本于該數(shù)據(jù)庫(kù)中，并允許對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)或該推論單元進(jìn)行編輯與修訂。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，其特征在于，該綜合能力 值(P)所推算得到的該預(yù)設(shè)安全裕度(SM)系由下列公式來(lái)計(jì)算得到SM = 1/P。
10. —種飛航安全裕度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的建立方法，其中該專家系統(tǒng)系用以評(píng)估飛航安全性，該建立方法至少包含建立多個(gè)訓(xùn)練樣本，其中該建立每一所述訓(xùn)練樣本的步驟至少包含由多個(gè)專家根據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)情境參數(shù)，來(lái)評(píng)估在飛航過(guò)程中，避免發(fā)生一預(yù)設(shè)事件情境 所需的綜合能力，并進(jìn)行評(píng)分；計(jì)算所述專家所評(píng)分的分?jǐn)?shù)，以取得一綜合能力值；以及根據(jù)該綜合能力值，來(lái)計(jì)算得到一預(yù)設(shè)安全裕度，藉以根據(jù)所述預(yù)設(shè)情境參數(shù)與該預(yù) 設(shè)安全裕度之間的相對(duì)關(guān)系來(lái)建立每一所述訓(xùn)練樣本； 儲(chǔ)存所述訓(xùn)練樣本于一數(shù)據(jù)庫(kù)中； 利用所述訓(xùn)練樣本來(lái)訓(xùn)練一類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以及輸入多個(gè)情境參數(shù)于該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，并顯示該類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所推算的一安全裕度。
全文摘要
本發(fā)明是一種使用飛航安全裕度理論的飛航操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、專家系統(tǒng)及其建立方法。此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)，是用以量化評(píng)估飛航操作的安全性，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家系統(tǒng)的建立方法可包含建立多個(gè)訓(xùn)練樣本來(lái)儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中；利用訓(xùn)練樣本來(lái)訓(xùn)練一推論單元的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以及提供一使用者界面，用以輸入多個(gè)情境參數(shù)于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，并顯示類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所推算的一安全裕度。
文檔編號(hào)G06N5/00GK101770602SQ200810188969
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者景鴻鑫 申請(qǐng)人:國(guó)立成功大學(xué)