陳斌

（中國民航大學飛行技術學院，天津 300300）

基于網(wǎng)絡分析法的私用駕駛員飛行能力評估

陳斌

（中國民航大學飛行技術學院，天津 300300）

飛行教員如何正確評估飛行學員，從而在飛行訓練中有針對性地進行指導，幫助飛行學員在飛行訓練中養(yǎng)成良好的飛行習慣，對提高飛行員的培養(yǎng)質量、促進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踐能力標準，建立了私用駕駛員飛行實踐能力評估模型，引入了定性和定量分析相結合的多準則決策方法——網(wǎng)絡層次分析法（ANP）來量化評價指標，通過計算分析，找出評估私照駕駛員飛行實踐能力的關鍵指標。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踐能力，促進優(yōu)秀駕駛員的培養(yǎng)。

網(wǎng)絡層次分析法；私用駕駛員；飛行實踐能力

依據(jù)中國民航局制定的《私用駕駛員執(zhí)照實踐考試標準》[1]，飛行員實踐能力評估包含制訂計劃、駕駛飛機起飛、降落等多項標準，對各項標準的綜合評價結果是決定能夠獲得執(zhí)照的基礎。目前，關于飛行員實踐考試主要采取的是考試員經(jīng)驗定性判斷，也有部分學者提出采取定量評定，但主要是對飛行技術動作單一科目進行評估。如柳忠起等利用眼動數(shù)據(jù)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型分析飛行員的飛行技術動作[2]；張建業(yè)等人通過模糊數(shù)學和神經(jīng)網(wǎng)絡方法分析機載飛行參數(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系分析法分析了飛行階段各個參數(shù)的權重，并通過軟件實現(xiàn)飛行學員的飛行技術評定[4]。目前，尚未有任何文獻研究綜合考慮實踐考試的各個標準綜合評估飛行員的飛行實踐能力。

由于實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)驗做出定性的判斷，因此評價結果通常因考試員的個體差異而異，不利于客觀、有效地評估飛行實踐能力。因此尋求一種客觀的綜合評價方法對于正確評價私用駕駛員飛行實踐能力尤為重要。目前，相關綜合方法有層次分析法（AHP）、最大熵技術法、局部變權法、網(wǎng)絡分析法（ANP）等評價指標權重確定方法，這些方法中，ANP的網(wǎng)絡結構能夠更加客觀、綜合地考慮私用駕駛員實踐能力評價模型指標間的相互影響關系，因此通過這種方法確定的元素相對權重更具說服力，更加適用于科學、客觀地評價私用駕駛員飛行實踐能力。故本文通過引入網(wǎng)絡分析法（ANP）建立了私用駕駛員飛行實踐能力評估模型，并使用超級決策軟件（super decision）對私用駕駛員飛行實踐能力的各評判標準權重進行評估計算分析，從而找出評價的重要指標，最后對其進行實證研究。

1 評價指標體系

私用駕駛員飛行實踐能力的評價指標體系建立原則：①能全面反映私用駕駛員在飛行實踐中應具備的能力；②構建的指標應滿足行業(yè)要求；③能在飛行實踐的檢查考試中實施評判。

一次完整的飛行全過程包括飛行前預先準備、飛行前直接準備、飛行實施和飛行后講評4個階段。飛行后講評是對本次飛行準備、實施過程的總結及評估階段，因此在評價一名飛行員的飛行實踐能力時，只需對前3個階段分析即可。

1）飛行前預先準備的目的是通過查閱航行資料、氣象資料和飛機性能等信息來制訂安全、經(jīng)濟、可行的飛行計劃，為后面的飛行實施階段提供決策指導。計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場的實際運行情況，應用各種領航方法計算分析航行要素，因此領航技術的好壞將會影響飛行計劃制訂的準確性。

2）飛行前直接準備的目的是根據(jù)預先準備的飛行計劃進行飛行前檢查及駕駛艙管理，為飛機在機場的運行及起飛做好準備工作，以確保能夠順利進入飛行實施階段。

3）在飛行實施階段，飛機在機場地面運行與在空中飛行對飛行員的要求不一樣。機場地面運行要求飛行員能夠正確識別各種信號標志、遵循機場運行指令要求；空中飛行時，難免會出現(xiàn)空中風等氣象因素對起飛、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才能控制好飛機狀態(tài)，以防止飛機偏離。如果需要改變計劃航線，飛行員還要具備精確的領航技術來重新計算，引導飛機正確、準點地飛向目的機場；此外為了最大限度地保障飛行安全，飛行員還應當具備正確、及時地處理空中特情的能力，而特情處理的好壞又會受到飛行前準備是否充分、飛行技術是否過硬、情景意識是否有效保持以及決策是否正確諸多因素的影響。

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

根據(jù)以上分析，構建私用駕駛員飛行實踐能力的6個評價元素組：飛行前準備、機場運行、飛行技術、應急操作、領航技術和人的因素。每個評價元素組又包含若干評價關鍵元素，如表1所示。

表1 私用駕駛員飛行實踐能力評價元素構成Tab.1 Evaluating elements of private pilots’flight capacity

2 私用駕駛員飛行實踐能力評估模型

私用駕駛員飛行實踐能力的網(wǎng)絡評估模型的建立[5-7]：①根據(jù)模型評估目標和評價指標體系，建立ANP結構模型；②確定指標超矩陣W和元素組權矩陣A；③構造加權超矩陣計算極限相對排序向量確定指標總目標權重。

2.1 基于網(wǎng)絡層次法的能力評估模型構建

由于飛行實踐能力評價所涉及的指標相互影響，評價指標間不完全獨立，有可能相互依存、反饋，因此需要依據(jù)各評價指標間的關系來構建網(wǎng)絡層次的能力評估模型。各評價指標間的相互影響作用關系，采用以下邏輯進行分析：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私用駕駛員飛行實踐能力評價指標體系按此邏輯關系和ANP結構原理構建的評估模型如圖1所示。

2.2 評價過程和指標量化

基于以上網(wǎng)絡結構模型，使用1～9的標度，如表2所示。請專家對私用駕駛員飛行實踐能力網(wǎng)絡模型中的各個指標，兩兩進行重要度比較后得到判斷矩陣，然后對能力指標超矩陣進行加權運算和極限運算后，計算出全局權重向量。

圖1 私用駕駛員實踐能力的網(wǎng)絡層次結構模型Fig.1 ANP model of flight capacity of private pilot

表2 判斷矩陣元素的標度方法Tab.2 Judgment scale

1）指標超矩陣與元素組權矩陣

以元素組F（飛行技術）為例，在元素組F中，以元素F4（機動飛行）為準則，請專家對元素組F中的元素指標F1、F2、F3、F5按照其對F4的影響大小，以表2標度在super decision中進行間接優(yōu)勢度比較，如圖2所示。

圖2 superdecision中評價指標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為準則，該元素組中其他元素按照對其的影響大小進行間接優(yōu)勢度比較，分別計算得到故判斷矩陣塊為WFF，即

同理，可計算得到WPP、WPO、WPF、WPN、WPE、WPH、……、WHE、WHH，組合得到私用駕駛員飛行實踐能力評價模型的元素指標超矩陣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）中的每一個列向量的元素之間具有可比性，列歸一，但組成的元素指標超矩陣卻不是，超矩陣內各個塊之間缺乏相互之間的比較。因此，需要將每個元素組作為準則，進行兩兩比較，判斷哪個元素組對其影響作用更大。為此需計算出該元素組對其他元素組的歸一化排序向量，從而得到權重矩陣A，即

最后將能力指標加權超矩陣自乘，直到矩陣逐漸收斂至一固定值歸一化后得到各能力指標對私用駕駛員飛行實踐能力的最終權重為（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 指標排序說明

從歸一化后的權重表明，對于取得私照駕駛員執(zhí)照的飛行員來說，評判飛行員實踐能力的重要參考標準依次如下：情景意識；航空決策；飛行計劃的制定；飛行前與駕駛艙檢查；著陸/復飛操作；機動操作；系統(tǒng)和設備故障操作；應急和救生設備的使用；緊急進近和著陸；改航與推測領航；基本無線電領航；低速飛行與失速操作；迷航后的處置；起飛/爬升操作；著陸后程序與關車；開車/滑行；平直勻速飛行與下降；燈光信號與標志。

表3 私用駕駛員飛行實踐能力指標加權超矩陣Tab.3 Weighted indices supermatrix of private pilot’s flight capacity

情景意識和航空決策貫穿于整個飛行實踐，并與其他各能力緊密聯(lián)系，而飛行計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，同時也是優(yōu)秀飛行員具備的重要品質。其次比較重要的能力是飛行前檢查及著陸/復飛，飛行前檢查不到位，著陸水平欠缺都會直接影響飛行安全。領航技術、飛行技術動作、應急操作則為飛行員私照階段所應掌握的基本能力。

最后，對于只持有私照的飛行員來說，運行的機場流量通常較少，機場設備較簡單，因此，機場運行的能力權重最小，但卻不能忽略而不予關注。

3 實證分析

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

考慮到飛行學員能力各項指標的關聯(lián)性。因此，采用非線性加權綜合法[8]評價私用駕駛員飛行實踐能力，即

其中：wj為權重系數(shù)；xj為評價指標值。

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

表4 某航校3名飛行學員飛行實踐能力指標的評價值Tab.4 Index values of 3 student pilot's flight capacity

用表4中的各項實踐能力指標的評價值，分別與計算出的指標權重 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）進行非線性加權，得出3名飛行學員的評價分值為：6.99，6.30，7.17，故可知3名飛行學員的飛行實踐能力大小依次是C＞A＞B，其結果與飛行教員對3名學員的定性評判基本相符，說明了私用駕駛員飛行實踐能力評價體系和模型的合理性。A、B學員在飛行技術動作方面表現(xiàn)較好，而學員C的機組資源管理能力與飛行計劃全局統(tǒng)籌管理能力優(yōu)秀，隨著后續(xù)飛行時間的積累，將更加有利于形成優(yōu)良的飛行習慣適應現(xiàn)代公共航空營運的需要。

4 結語

本文建立了基于ANP的私用駕駛員飛行實踐能力評價模型，通過對私用駕駛員的各項飛行實踐能力權重的求解、排序，可發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀飛行員應具備的關鍵能力因素，根據(jù)計算出的評價指標權重，不同的飛行教員均可在統(tǒng)一的評價標準指標權重下來綜合考察評估飛行學員的飛行實踐能力水平，使得評估結果趨于科學、客觀，為今后的私用駕駛員飛行實踐能力評判和優(yōu)秀飛行員的培養(yǎng)提供了決策參考。

[1]中國民航局.私用駕駛員執(zhí)照實踐考試標準（飛機）[S].2004.

[2]柳忠起，袁修干.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的飛行績效評價模型[J].北京航空航天大學學報，2010（4）:403-406.

[3]張建業(yè)，李學仁，倪世宏.飛行成績評定及管理系統(tǒng)[J].空軍工程大學學報（自然科學版），2001，2（1）：70-73.

[4]高文琦，張復春，王立波，等.飛行訓練成績評估模型的建立與實現(xiàn)[J].電子設計工程，2011，19（24）：50-52.

[5]杜紅兵，李暉，袁樂平．基于Fuzzy-ANP的空管安全風險評估研究[J].中國安全科學學報，2010，20（12）：80-83.

[6]唐小麗.模糊網(wǎng)絡分析法及其在大型工程項目風險評價中的應用研究[D].南京：南京理工大學，2007.

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

[8]郭亞軍.綜合評價理論、方法及應用[M].2版.北京：科學出版社，2008：81-82.

[9]陳 芳，羅 云.民航空管質量安全監(jiān)察人員勝任能力模型研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術，2011，12（7）：140-144.

[10]靳慧斌，趙振武.基于三角模糊的航空公司安全評估研究[J].電子科技大學學報（社科版），2009，11（4）：21-25.

（責任編輯：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)務費專項（3122013X006）

陳斌（1980—），男，重慶人，講師，碩士，研究方向為民航飛行安全.