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民机驾驶舱最小机组工作量评估方法研究

作　者: 刘树强
导　师: 孙有朝
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 机组工作量生理指标主观评价值 BP评估模型 GABP评估模型
分类号: V223.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 6次
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内容摘要

民用客机驾驶舱是机组活动的主要场所，机组的工作通常是短时间内对驾驶舱的大量仪表进行监控，并根据仪表指示做出快速、正确的反应与决策。飞行过程中，如果机组工作量与成员数量不匹配，可能会造成飞行员注意力不集中、懈怠任务的情况，严重时还可能造成机毁人亡的航空事故。因此，对于任一机型对其所需的机组工作量进行评估，进而确定最小机组乘员数量，显得格外重要。本文通过设计相应的模拟飞行实验并结合数学建模的方法，对机组工作量的评估方法进行深入研究，以支持机组工作量评估工作。基于飞行程序，将实验平台、被试者、实验程序、实验数据的收集与处理相结合，设计了模拟飞行实验。实验以采集被试者工作量水平及可衡量其水平的生理指标值为目的。实验中，通过对飞机设定不同故障模式及天气状况的方法划分了工作量水平，同时诱发了被试者生理指标的变化,并验证了二者的相关性。针对机组工作量受影响因素多、评估流程繁琐的特点，结合具有“无限逼近任意非线性函数”且“具有较好容错能力”的BP神经网络，提出了以生理指标为输入、NASA-TLX主观评价值为输出的机组工作量评估模型；针对BP神经网络易陷入局部最优的缺点，提出了基于GABP的机组工作量的评估模型。利用MATLAB语言实现了BP/GABP评估模型；结合模拟飞行实验所得数据，对两个评估模型进行训练并对机组工作量进行了预测；通过对比工作量预测值与期望值，证明了利用建模方法解决机组工作量评估问题的可行性；通过对比BP评估模型与GABP评估模型的泛化能力，证明了GA在优化机组工作量评估模型过程中的有效性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-19
  1.1 目的和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-17
    1.2.1 国外研究现状  12-16
    1.2.2 国内研究现状  16-17
  1.3 本文主要工作  17
  1.4 全文组织结构  17-19
第二章基于飞行程序的模拟飞行实验  19-38
  2.1 飞行程序的研究  19-30
    2.1.1 飞行阶段的研究  19-22
    2.1.2 飞行操作的研究  22-30
  2.2 模拟飞行实验  30-36
    2.2.1 平台构建  31
    2.2.2 被试者的选取  31-32
    2.2.3 实验程序  32-33
    2.2.4 数据的收集  33-34
    2.2.5 数据的处理  34-36
  2.3 本章小结  36-38
第三章机组工作量评估模型的建立  38-53
  3.1 机组工作量特点研究  38-42
    3.1.1 机组工作量的相关因素  38-40
    3.1.2 机组工作量的评估流程  40-41
    3.1.3 衡量机组工作量水平的指标  41-42
  3.2 人工神经网络特点研究  42-43
  3.3 基于 BP 神经网络的机组工作量评估模型  43-47
    3.3.1 评估模型的数学原理  43-44
    3.3.2 评估模型的输入与输出  44-45
    3.3.3 评估模型的程序流程  45-46
    3.3.4 评估模型参数的确定  46-47
    3.3.5 评估模型存在的问题  47
  3.4 优化方法的分析  47-48
  3.5 基于 GA 优化的机组工作量评估模型  48-52
    3.5.1 GA 优化评估模型的原理  48-49
    3.5.2 GA 优化评估模型的程序流程  49-50
    3.5.3 GA 优化评估模型参数的确定  50-52
  3.6 本章小结  52-53
第四章机组工作量评估模型的验证  53-62
  4.1 MATLAB 实现评估模型  53-55
    4.1.1 MATLAB 实现 GA  53-54
    4.1.2 MATLAB 实现 BP 神经网络  54-55
  4.2 评估模型的应用实例  55-61
    4.2.1 BP/GABP 模型性能的测试  55-57
    4.2.2 BP/GABP 模型泛化能力的对比  57-59
    4.2.3 GABP 模型泛化能力的提高  59-61
  4.3 本章小结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 总结  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
在学期间发表的论文  69-70
附录一  70-77
附录二  77

民机驾驶舱最小机组工作量评估方法研究

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