基于网络分析法的私用驾驶员飞行能力评估

陈斌

（中国民航大学飞行技术学院，天津 300300）

基于网络分析法的私用驾驶员飞行能力评估

陈斌

（中国民航大学飞行技术学院，天津 300300）

飞行教员如何正确评估飞行学员，从而在飞行训练中有针对性地进行指导，帮助飞行学员在飞行训练中养成良好的飞行习惯，对提高飞行员的培养质量、促进中国民航飞行安全具有重大意义。本文分析了传统的私用驾驶员飞行实践能力标准，建立了私用驾驶员飞行实践能力评估模型，引入了定性和定量分析相结合的多准则决策方法——网络层次分析法（ANP）来量化评价指标，通过计算分析，找出评估私照驾驶员飞行实践能力的关键指标。研究表明，该方法有助于客观、有效地评估私用驾驶员的飞行实践能力，促进优秀驾驶员的培养。

网络层次分析法；私用驾驶员；飞行实践能力

依据中国民航局制定的《私用驾驶员执照实践考试标准》[1]，飞行员实践能力评估包含制订计划、驾驶飞机起飞、降落等多项标准，对各项标准的综合评价结果是决定能够获得执照的基础。目前，关于飞行员实践考试主要采取的是考试员经验定性判断，也有部分学者提出采取定量评定，但主要是对飞行技术动作单一科目进行评估。如柳忠起等利用眼动数据，采用BP神经网络模型分析飞行员的飞行技术动作[2]；张建业等人通过模糊数学和神经网络方法分析机载飞行参数数据，建立飞行成绩评定系统[3]；高文琦等通过采用序关系分析法分析了飞行阶段各个参数的权重，并通过软件实现飞行学员的飞行技术评定[4]。目前，尚未有任何文献研究综合考虑实践考试的各个标准综合评估飞行员的飞行实践能力。

由于实践考试中各科目的重要性和优先程度主要由考试员根据经验做出定性的判断，因此评价结果通常因考试员的个体差异而异，不利于客观、有效地评估飞行实践能力。因此寻求一种客观的综合评价方法对于正确评价私用驾驶员飞行实践能力尤为重要。目前，相关综合方法有层次分析法（AHP）、最大熵技术法、局部变权法、网络分析法（ANP）等评价指标权重确定方法，这些方法中，ANP的网络结构能够更加客观、综合地考虑私用驾驶员实践能力评价模型指标间的相互影响关系，因此通过这种方法确定的元素相对权重更具说服力，更加适用于科学、客观地评价私用驾驶员飞行实践能力。故本文通过引入网络分析法（ANP）建立了私用驾驶员飞行实践能力评估模型，并使用超级决策软件（super decision）对私用驾驶员飞行实践能力的各评判标准权重进行评估计算分析，从而找出评价的重要指标，最后对其进行实证研究。

1 评价指标体系

私用驾驶员飞行实践能力的评价指标体系建立原则：①能全面反映私用驾驶员在飞行实践中应具备的能力；②构建的指标应满足行业要求；③能在飞行实践的检查考试中实施评判。

一次完整的飞行全过程包括飞行前预先准备、飞行前直接准备、飞行实施和飞行后讲评4个阶段。飞行后讲评是对本次飞行准备、实施过程的总结及评估阶段，因此在评价一名飞行员的飞行实践能力时，只需对前3个阶段分析即可。

1）飞行前预先准备的目的是通过查阅航行资料、气象资料和飞机性能等信息来制订安全、经济、可行的飞行计划，为后面的飞行实施阶段提供决策指导。计划的制订过程也是飞行员做判断、决策的过程。飞行员需综合考虑机场的实际运行情况，应用各种领航方法计算分析航行要素，因此领航技术的好坏将会影响飞行计划制订的准确性。

2）飞行前直接准备的目的是根据预先准备的飞行计划进行飞行前检查及驾驶舱管理，为飞机在机场的运行及起飞做好准备工作，以确保能够顺利进入飞行实施阶段。

3）在飞行实施阶段，飞机在机场地面运行与在空中飞行对飞行员的要求不一样。机场地面运行要求飞行员能够正确识别各种信号标志、遵循机场运行指令要求；空中飞行时，难免会出现空中风等气象因素对起飞、着陆和巡航飞行产生影响，私用执照驾驶员需具备较好的飞行技术才能控制好飞机状态，以防止飞机偏离。如果需要改变计划航线，飞行员还要具备精确的领航技术来重新计算，引导飞机正确、准点地飞向目的机场；此外为了最大限度地保障飞行安全，飞行员还应当具备正确、及时地处理空中特情的能力，而特情处理的好坏又会受到飞行前准备是否充分、飞行技术是否过硬、情景意识是否有效保持以及决策是否正确诸多因素的影响。

4）无论是在飞行的准备阶段，还是飞行实施阶段，飞行员是否能够正确意识到自身处境，并正确采取相应措施，将对整个飞行产生直接影响，因此在评价时，必须考虑人的因素。

根据以上分析，构建私用驾驶员飞行实践能力的6个评价元素组：飞行前准备、机场运行、飞行技术、应急操作、领航技术和人的因素。每个评价元素组又包含若干评价关键元素，如表1所示。

表1 私用驾驶员飞行实践能力评价元素构成Tab.1 Evaluating elements of private pilots’flight capacity

2 私用驾驶员飞行实践能力评估模型

私用驾驶员飞行实践能力的网络评估模型的建立[5-7]：①根据模型评估目标和评价指标体系，建立ANP结构模型；②确定指标超矩阵W和元素组权矩阵A；③构造加权超矩阵计算极限相对排序向量确定指标总目标权重。

2.1 基于网络层次法的能力评估模型构建

由于飞行实践能力评价所涉及的指标相互影响，评价指标间不完全独立，有可能相互依存、反馈，因此需要依据各评价指标间的关系来构建网络层次的能力评估模型。各评价指标间的相互影响作用关系，采用以下逻辑进行分析：若元素组A中的元素影响元素组B中的元素，则用A指向B的箭头表示；若元素组自身的元素之间相互影响，则箭头指向自己；若A与B之间不存在影响，则没有箭头。用表1私用驾驶员飞行实践能力评价指标体系按此逻辑关系和ANP结构原理构建的评估模型如图1所示。

2.2 评价过程和指标量化

基于以上网络结构模型，使用1～9的标度，如表2所示。请专家对私用驾驶员飞行实践能力网络模型中的各个指标，两两进行重要度比较后得到判断矩阵，然后对能力指标超矩阵进行加权运算和极限运算后，计算出全局权重向量。

图1 私用驾驶员实践能力的网络层次结构模型Fig.1 ANP model of flight capacity of private pilot

表2 判断矩阵元素的标度方法Tab.2 Judgment scale

1）指标超矩阵与元素组权矩阵

以元素组F（飞行技术）为例，在元素组F中，以元素F4（机动飞行）为准则，请专家对元素组F中的元素指标F1、F2、F3、F5按照其对F4的影响大小，以表2标度在super decision中进行间接优势度比较，如图2所示。

图2 superdecision中评价指标两两判断矩阵打分界面示例Fig.2 Scoring interface example for judgment matrix in super decision

采用super decision计算元素组F中的元素F1、 F2、F3、F4、F5对元素F4的影响度排序向量为（0.141，0.141，0.455，0，0.263）T，判断矩阵的一致性C.R=0.004＜0.1。分别以该元素组中其他元素指标为准则，该元素组中其他元素按照对其的影响大小进行间接优势度比较，分别计算得到故判断矩阵块为WFF，即

同理，可计算得到WPP、WPO、WPF、WPN、WPE、WPH、……、WHE、WHH，组合得到私用驾驶员飞行实践能力评价模型的元素指标超矩阵W，即

如前WFF所示，超矩阵W中的子块Wij（i，j=P，O，F，N，E，H）中的每一个列向量的元素之间具有可比性，列归一，但组成的元素指标超矩阵却不是，超矩阵内各个块之间缺乏相互之间的比较。因此，需要将每个元素组作为准则，进行两两比较，判断哪个元素组对其影响作用更大。为此需计算出该元素组对其他元素组的归一化排序向量，从而得到权重矩阵A，即

最后将能力指标加权超矩阵自乘，直到矩阵逐渐收敛至一固定值归一化后得到各能力指标对私用驾驶员飞行实践能力的最终权重为（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 指标排序说明

从归一化后的权重表明，对于取得私照驾驶员执照的飞行员来说，评判飞行员实践能力的重要参考标准依次如下：情景意识；航空决策；飞行计划的制定；飞行前与驾驶舱检查；着陆/复飞操作；机动操作；系统和设备故障操作；应急和救生设备的使用；紧急进近和着陆；改航与推测领航；基本无线电领航；低速飞行与失速操作；迷航后的处置；起飞/爬升操作；着陆后程序与关车；开车/滑行；平直匀速飞行与下降；灯光信号与标志。

表3 私用驾驶员飞行实践能力指标加权超矩阵Tab.3 Weighted indices supermatrix of private pilot’s flight capacity

情景意识和航空决策贯穿于整个飞行实践，并与其他各能力紧密联系，而飞行计划的制定需要全盘统筹考虑，这些全局因素于飞行安全来说，不可或缺，同时也是优秀飞行员具备的重要品质。其次比较重要的能力是飞行前检查及着陆/复飞，飞行前检查不到位，着陆水平欠缺都会直接影响飞行安全。领航技术、飞行技术动作、应急操作则为飞行员私照阶段所应掌握的基本能力。

最后，对于只持有私照的飞行员来说，运行的机场流量通常较少，机场设备较简单，因此，机场运行的能力权重最小，但却不能忽略而不予关注。

3 实证分析

由于私用驾驶员驾驶的飞机小、驾驶舱空间有限，在实际的私用驾驶员飞行实践评估考核中，一次实践考试通常只允许1名考试员在飞行的全过程中对1名学员进行评价打分，因此在实际操作中不宜采用多名考试员共同评价打分的方式。

考虑到飞行学员能力各项指标的关联性。因此，采用非线性加权综合法[8]评价私用驾驶员飞行实践能力，即

其中：wj为权重系数；xj为评价指标值。

根据私用驾驶员飞行实践能力评价模型指标体系，检查员采用10分值分别对某航校3名飞行学员在考试检查中的表现进行打分，如表4所示。

表4 某航校3名飞行学员飞行实践能力指标的评价值Tab.4 Index values of 3 student pilot's flight capacity

用表4中的各项实践能力指标的评价值，分别与计算出的指标权重 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）进行非线性加权，得出3名飞行学员的评价分值为：6.99，6.30，7.17，故可知3名飞行学员的飞行实践能力大小依次是C＞A＞B，其结果与飞行教员对3名学员的定性评判基本相符，说明了私用驾驶员飞行实践能力评价体系和模型的合理性。A、B学员在飞行技术动作方面表现较好，而学员C的机组资源管理能力与飞行计划全局统筹管理能力优秀，随着后续飞行时间的积累，将更加有利于形成优良的飞行习惯适应现代公共航空营运的需要。

4 结语

本文建立了基于ANP的私用驾驶员飞行实践能力评价模型，通过对私用驾驶员的各项飞行实践能力权重的求解、排序，可发现优秀飞行员应具备的关键能力因素，根据计算出的评价指标权重，不同的飞行教员均可在统一的评价标准指标权重下来综合考察评估飞行学员的飞行实践能力水平，使得评估结果趋于科学、客观，为今后的私用驾驶员飞行实践能力评判和优秀飞行员的培养提供了决策参考。

[1]中国民航局.私用驾驶员执照实践考试标准（飞机）[S].2004.

[2]柳忠起，袁修干.基于BP神经网络的飞行绩效评价模型[J].北京航空航天大学学报，2010（4）:403-406.

[3]张建业，李学仁，倪世宏.飞行成绩评定及管理系统[J].空军工程大学学报（自然科学版），2001，2（1）：70-73.

[4]高文琦，张复春，王立波，等.飞行训练成绩评估模型的建立与实现[J].电子设计工程，2011，19（24）：50-52.

[5]杜红兵，李晖，袁乐平．基于Fuzzy-ANP的空管安全风险评估研究[J].中国安全科学学报，2010，20（12）：80-83.

[6]唐小丽.模糊网络分析法及其在大型工程项目风险评价中的应用研究[D].南京：南京理工大学，2007.

[7]SAATY T L.Decision making with dependence and feedback[M].Pittsburgh：RWS Publication，1996.

[8]郭亚军.综合评价理论、方法及应用[M].2版.北京：科学出版社，2008：81-82.

[9]陈 芳，罗 云.民航空管质量安全监察人员胜任能力模型研究[J].中国安全生产科学技术，2011，12（7）：140-144.

[10]靳慧斌，赵振武.基于三角模糊的航空公司安全评估研究[J].电子科技大学学报（社科版），2009，11（4）：21-25.

（责任编辑：黄 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

：中央高校基本科研业务费专项（3122013X006）

陈斌（1980—），男，重庆人，讲师，硕士，研究方向为民航飞行安全.