基于網(wǎng)絡(luò)分析法的私用駕駛員飛行能力評估

陳斌

（中國民航大學(xué)飛行技術(shù)學(xué)院，天津 300300）

基于網(wǎng)絡(luò)分析法的私用駕駛員飛行能力評估

陳斌

（中國民航大學(xué)飛行技術(shù)學(xué)院，天津 300300）

飛行教員如何正確評估飛行學(xué)員，從而在飛行訓(xùn)練中有針對性地進(jìn)行指導(dǎo)，幫助飛行學(xué)員在飛行訓(xùn)練中養(yǎng)成良好的飛行習(xí)慣，對提高飛行員的培養(yǎng)質(zhì)量、促進(jìn)中國民航飛行安全具有重大意義。本文分析了傳統(tǒng)的私用駕駛員飛行實(shí)踐能力標(biāo)準(zhǔn)，建立了私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評估模型，引入了定性和定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法——網(wǎng)絡(luò)層次分析法（ANP）來量化評價(jià)指標(biāo)，通過計(jì)算分析，找出評估私照駕駛員飛行實(shí)踐能力的關(guān)鍵指標(biāo)。研究表明，該方法有助于客觀、有效地評估私用駕駛員的飛行實(shí)踐能力，促進(jìn)優(yōu)秀駕駛員的培養(yǎng)。

網(wǎng)絡(luò)層次分析法；私用駕駛員；飛行實(shí)踐能力

依據(jù)中國民航局制定的《私用駕駛員執(zhí)照實(shí)踐考試標(biāo)準(zhǔn)》[1]，飛行員實(shí)踐能力評估包含制訂計(jì)劃、駕駛飛機(jī)起飛、降落等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的綜合評價(jià)結(jié)果是決定能夠獲得執(zhí)照的基礎(chǔ)。目前，關(guān)于飛行員實(shí)踐考試主要采取的是考試員經(jīng)驗(yàn)定性判斷，也有部分學(xué)者提出采取定量評定，但主要是對飛行技術(shù)動(dòng)作單一科目進(jìn)行評估。如柳忠起等利用眼動(dòng)數(shù)據(jù)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分析飛行員的飛行技術(shù)動(dòng)作[2]；張建業(yè)等人通過模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法分析機(jī)載飛行參數(shù)數(shù)據(jù)，建立飛行成績評定系統(tǒng)[3]；高文琦等通過采用序關(guān)系分析法分析了飛行階段各個(gè)參數(shù)的權(quán)重，并通過軟件實(shí)現(xiàn)飛行學(xué)員的飛行技術(shù)評定[4]。目前，尚未有任何文獻(xiàn)研究綜合考慮實(shí)踐考試的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)綜合評估飛行員的飛行實(shí)踐能力。

由于實(shí)踐考試中各科目的重要性和優(yōu)先程度主要由考試員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出定性的判斷，因此評價(jià)結(jié)果通常因考試員的個(gè)體差異而異，不利于客觀、有效地評估飛行實(shí)踐能力。因此尋求一種客觀的綜合評價(jià)方法對于正確評價(jià)私用駕駛員飛行實(shí)踐能力尤為重要。目前，相關(guān)綜合方法有層次分析法（AHP）、最大熵技術(shù)法、局部變權(quán)法、網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP）等評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定方法，這些方法中，ANP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠更加客觀、綜合地考慮私用駕駛員實(shí)踐能力評價(jià)模型指標(biāo)間的相互影響關(guān)系，因此通過這種方法確定的元素相對權(quán)重更具說服力，更加適用于科學(xué)、客觀地評價(jià)私用駕駛員飛行實(shí)踐能力。故本文通過引入網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP）建立了私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評估模型，并使用超級決策軟件（super decision）對私用駕駛員飛行實(shí)踐能力的各評判標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重進(jìn)行評估計(jì)算分析，從而找出評價(jià)的重要指標(biāo)，最后對其進(jìn)行實(shí)證研究。

1 評價(jià)指標(biāo)體系

私用駕駛員飛行實(shí)踐能力的評價(jià)指標(biāo)體系建立原則：①能全面反映私用駕駛員在飛行實(shí)踐中應(yīng)具備的能力；②構(gòu)建的指標(biāo)應(yīng)滿足行業(yè)要求；③能在飛行實(shí)踐的檢查考試中實(shí)施評判。

一次完整的飛行全過程包括飛行前預(yù)先準(zhǔn)備、飛行前直接準(zhǔn)備、飛行實(shí)施和飛行后講評4個(gè)階段。飛行后講評是對本次飛行準(zhǔn)備、實(shí)施過程的總結(jié)及評估階段，因此在評價(jià)一名飛行員的飛行實(shí)踐能力時(shí)，只需對前3個(gè)階段分析即可。

1）飛行前預(yù)先準(zhǔn)備的目的是通過查閱航行資料、氣象資料和飛機(jī)性能等信息來制訂安全、經(jīng)濟(jì)、可行的飛行計(jì)劃，為后面的飛行實(shí)施階段提供決策指導(dǎo)。計(jì)劃的制訂過程也是飛行員做判斷、決策的過程。飛行員需綜合考慮機(jī)場的實(shí)際運(yùn)行情況，應(yīng)用各種領(lǐng)航方法計(jì)算分析航行要素，因此領(lǐng)航技術(shù)的好壞將會(huì)影響飛行計(jì)劃制訂的準(zhǔn)確性。

2）飛行前直接準(zhǔn)備的目的是根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的飛行計(jì)劃進(jìn)行飛行前檢查及駕駛艙管理，為飛機(jī)在機(jī)場的運(yùn)行及起飛做好準(zhǔn)備工作，以確保能夠順利進(jìn)入飛行實(shí)施階段。

3）在飛行實(shí)施階段，飛機(jī)在機(jī)場地面運(yùn)行與在空中飛行對飛行員的要求不一樣。機(jī)場地面運(yùn)行要求飛行員能夠正確識(shí)別各種信號標(biāo)志、遵循機(jī)場運(yùn)行指令要求；空中飛行時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)空中風(fēng)等氣象因素對起飛、著陸和巡航飛行產(chǎn)生影響，私用執(zhí)照駕駛員需具備較好的飛行技術(shù)才能控制好飛機(jī)狀態(tài)，以防止飛機(jī)偏離。如果需要改變計(jì)劃航線，飛行員還要具備精確的領(lǐng)航技術(shù)來重新計(jì)算，引導(dǎo)飛機(jī)正確、準(zhǔn)點(diǎn)地飛向目的機(jī)場；此外為了最大限度地保障飛行安全，飛行員還應(yīng)當(dāng)具備正確、及時(shí)地處理空中特情的能力，而特情處理的好壞又會(huì)受到飛行前準(zhǔn)備是否充分、飛行技術(shù)是否過硬、情景意識(shí)是否有效保持以及決策是否正確諸多因素的影響。

4）無論是在飛行的準(zhǔn)備階段，還是飛行實(shí)施階段，飛行員是否能夠正確意識(shí)到自身處境，并正確采取相應(yīng)措施，將對整個(gè)飛行產(chǎn)生直接影響，因此在評價(jià)時(shí)，必須考慮人的因素。

根據(jù)以上分析，構(gòu)建私用駕駛員飛行實(shí)踐能力的6個(gè)評價(jià)元素組：飛行前準(zhǔn)備、機(jī)場運(yùn)行、飛行技術(shù)、應(yīng)急操作、領(lǐng)航技術(shù)和人的因素。每個(gè)評價(jià)元素組又包含若干評價(jià)關(guān)鍵元素，如表1所示。

表1 私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評價(jià)元素構(gòu)成Tab.1 Evaluating elements of private pilots’flight capacity

2 私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評估模型

私用駕駛員飛行實(shí)踐能力的網(wǎng)絡(luò)評估模型的建立[5-7]：①根據(jù)模型評估目標(biāo)和評價(jià)指標(biāo)體系，建立ANP結(jié)構(gòu)模型；②確定指標(biāo)超矩陣W和元素組權(quán)矩陣A；③構(gòu)造加權(quán)超矩陣計(jì)算極限相對排序向量確定指標(biāo)總目標(biāo)權(quán)重。

2.1 基于網(wǎng)絡(luò)層次法的能力評估模型構(gòu)建

由于飛行實(shí)踐能力評價(jià)所涉及的指標(biāo)相互影響，評價(jià)指標(biāo)間不完全獨(dú)立，有可能相互依存、反饋，因此需要依據(jù)各評價(jià)指標(biāo)間的關(guān)系來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層次的能力評估模型。各評價(jià)指標(biāo)間的相互影響作用關(guān)系，采用以下邏輯進(jìn)行分析：若元素組A中的元素影響元素組B中的元素，則用A指向B的箭頭表示；若元素組自身的元素之間相互影響，則箭頭指向自己；若A與B之間不存在影響，則沒有箭頭。用表1私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評價(jià)指標(biāo)體系按此邏輯關(guān)系和ANP結(jié)構(gòu)原理構(gòu)建的評估模型如圖1所示。

2.2 評價(jià)過程和指標(biāo)量化

基于以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，使用1～9的標(biāo)度，如表2所示。請專家對私用駕駛員飛行實(shí)踐能力網(wǎng)絡(luò)模型中的各個(gè)指標(biāo)，兩兩進(jìn)行重要度比較后得到判斷矩陣，然后對能力指標(biāo)超矩陣進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算和極限運(yùn)算后，計(jì)算出全局權(quán)重向量。

圖1 私用駕駛員實(shí)踐能力的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型Fig.1 ANP model of flight capacity of private pilot

表2 判斷矩陣元素的標(biāo)度方法Tab.2 Judgment scale

1）指標(biāo)超矩陣與元素組權(quán)矩陣

以元素組F（飛行技術(shù)）為例，在元素組F中，以元素F4（機(jī)動(dòng)飛行）為準(zhǔn)則，請專家對元素組F中的元素指標(biāo)F1、F2、F3、F5按照其對F4的影響大小，以表2標(biāo)度在super decision中進(jìn)行間接優(yōu)勢度比較，如圖2所示。

圖2 superdecision中評價(jià)指標(biāo)兩兩判斷矩陣打分界面示例Fig.2 Scoring interface example for judgment matrix in super decision

采用super decision計(jì)算元素組F中的元素F1、 F2、F3、F4、F5對元素F4的影響度排序向量為（0.141，0.141，0.455，0，0.263）T，判斷矩陣的一致性C.R=0.004＜0.1。分別以該元素組中其他元素指標(biāo)為準(zhǔn)則，該元素組中其他元素按照對其的影響大小進(jìn)行間接優(yōu)勢度比較，分別計(jì)算得到故判斷矩陣塊為WFF，即

同理，可計(jì)算得到WPP、WPO、WPF、WPN、WPE、WPH、……、WHE、WHH，組合得到私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評價(jià)模型的元素指標(biāo)超矩陣W，即

如前WFF所示，超矩陣W中的子塊Wij（i，j=P，O，F(xiàn)，N，E，H）中的每一個(gè)列向量的元素之間具有可比性，列歸一，但組成的元素指標(biāo)超矩陣卻不是，超矩陣內(nèi)各個(gè)塊之間缺乏相互之間的比較。因此，需要將每個(gè)元素組作為準(zhǔn)則，進(jìn)行兩兩比較，判斷哪個(gè)元素組對其影響作用更大。為此需計(jì)算出該元素組對其他元素組的歸一化排序向量，從而得到權(quán)重矩陣A，即

最后將能力指標(biāo)加權(quán)超矩陣自乘，直到矩陣逐漸收斂至一固定值歸一化后得到各能力指標(biāo)對私用駕駛員飛行實(shí)踐能力的最終權(quán)重為（0.112，0.076，0.010，0.014，0.008，0.018，0.009，0.064，0.052，0.026，0.031，0.028，0.031，0.025，0.038，0.047，0.040，0.206，0.165）。

2.3 指標(biāo)排序說明

從歸一化后的權(quán)重表明，對于取得私照駕駛員執(zhí)照的飛行員來說，評判飛行員實(shí)踐能力的重要參考標(biāo)準(zhǔn)依次如下：情景意識(shí)；航空決策；飛行計(jì)劃的制定；飛行前與駕駛艙檢查；著陸/復(fù)飛操作；機(jī)動(dòng)操作；系統(tǒng)和設(shè)備故障操作；應(yīng)急和救生設(shè)備的使用；緊急進(jìn)近和著陸；改航與推測領(lǐng)航；基本無線電領(lǐng)航；低速飛行與失速操作；迷航后的處置；起飛/爬升操作；著陸后程序與關(guān)車；開車/滑行；平直勻速飛行與下降；燈光信號與標(biāo)志。

表3 私用駕駛員飛行實(shí)踐能力指標(biāo)加權(quán)超矩陣Tab.3 Weighted indices supermatrix of private pilot’s flight capacity

情景意識(shí)和航空決策貫穿于整個(gè)飛行實(shí)踐，并與其他各能力緊密聯(lián)系，而飛行計(jì)劃的制定需要全盤統(tǒng)籌考慮，這些全局因素于飛行安全來說，不可或缺，同時(shí)也是優(yōu)秀飛行員具備的重要品質(zhì)。其次比較重要的能力是飛行前檢查及著陸/復(fù)飛，飛行前檢查不到位，著陸水平欠缺都會(huì)直接影響飛行安全。領(lǐng)航技術(shù)、飛行技術(shù)動(dòng)作、應(yīng)急操作則為飛行員私照階段所應(yīng)掌握的基本能力。

最后，對于只持有私照的飛行員來說，運(yùn)行的機(jī)場流量通常較少，機(jī)場設(shè)備較簡單，因此，機(jī)場運(yùn)行的能力權(quán)重最小，但卻不能忽略而不予關(guān)注。

3 實(shí)證分析

由于私用駕駛員駕駛的飛機(jī)小、駕駛艙空間有限，在實(shí)際的私用駕駛員飛行實(shí)踐評估考核中，一次實(shí)踐考試通常只允許1名考試員在飛行的全過程中對1名學(xué)員進(jìn)行評價(jià)打分，因此在實(shí)際操作中不宜采用多名考試員共同評價(jià)打分的方式。

考慮到飛行學(xué)員能力各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性。因此，采用非線性加權(quán)綜合法[8]評價(jià)私用駕駛員飛行實(shí)踐能力，即

其中：wj為權(quán)重系數(shù)；xj為評價(jià)指標(biāo)值。

根據(jù)私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評價(jià)模型指標(biāo)體系，檢查員采用10分值分別對某航校3名飛行學(xué)員在考試檢查中的表現(xiàn)進(jìn)行打分，如表4所示。

表4 某航校3名飛行學(xué)員飛行實(shí)踐能力指標(biāo)的評價(jià)值Tab.4 Index values of 3 student pilot's flight capacity

用表4中的各項(xiàng)實(shí)踐能力指標(biāo)的評價(jià)值，分別與計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重 wj=（0.112，0.076，0.010，0.014，0.008，0.018，0.009，0.064，0.052，0.026，0.031，0.028，0.031，0.025，0.038，0.047，0.040，0.206，0.165）按照式（1）進(jìn)行非線性加權(quán)，得出3名飛行學(xué)員的評價(jià)分值為：6.99，6.30，7.17，故可知3名飛行學(xué)員的飛行實(shí)踐能力大小依次是C＞A＞B，其結(jié)果與飛行教員對3名學(xué)員的定性評判基本相符，說明了私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評價(jià)體系和模型的合理性。A、B學(xué)員在飛行技術(shù)動(dòng)作方面表現(xiàn)較好，而學(xué)員C的機(jī)組資源管理能力與飛行計(jì)劃全局統(tǒng)籌管理能力優(yōu)秀，隨著后續(xù)飛行時(shí)間的積累，將更加有利于形成優(yōu)良的飛行習(xí)慣適應(yīng)現(xiàn)代公共航空營運(yùn)的需要。

4 結(jié)語

本文建立了基于ANP的私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評價(jià)模型，通過對私用駕駛員的各項(xiàng)飛行實(shí)踐能力權(quán)重的求解、排序，可發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀飛行員應(yīng)具備的關(guān)鍵能力因素，根據(jù)計(jì)算出的評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，不同的飛行教員均可在統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)權(quán)重下來綜合考察評估飛行學(xué)員的飛行實(shí)踐能力水平，使得評估結(jié)果趨于科學(xué)、客觀，為今后的私用駕駛員飛行實(shí)踐能力評判和優(yōu)秀飛行員的培養(yǎng)提供了決策參考。

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（責(zé)任編輯：黃 月）

Flight capacity evaluation of private pilot based on analytic network process

CHEN Bin
（College of Flight Technology，CAUC，Tianjin 300300，China）

It is important for flight instructors to evaluate student pilots accurately and develop a training program aiming at shortcomings of them and help to improve the flight safety.A multiple attribute decision making method（ANP，analytic network process）is introduced to set up the practical evaluation model of private pilots’flight capacity on the basis of Practical Test Standards（PTS），and then all the evaluation indices and their weights are figured out by using superdecision.Results help to evaluate the practical capacity of student pilots accurately.

ANP；private pilot；practical capacity of flight

V328

：A

：1674－5590（2015）06－0037－05

2014-06-30；

：2014-09-16

：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（3122013X006）

陳斌（1980—），男，重慶人，講師，碩士，研究方向?yàn)槊窈斤w行安全.