基于眼動測量的空中交通管制員情境意識模糊綜合評價研究

摘 要 眼動測量是關于情境意識研究提出的重要方法之一，目前國內外已利用眼動測量方法對飛行員的情境意識進行了量化研究。受此啟發，本文采用眼動測量的原理來對管制員的情境意識分析進行研究。

關鍵詞 眼動測試 情境意識 模糊綜合評價

中圖分類號：R853 文獻標識碼：A

0 引言

空中交通管制是一項復雜而細致的工作，管制員在空管工作中起著決定性的作用。現代空中交通管制以人為決策主體，這種空中交通管制方式決定了人的因素隨時都在直接影響著空中交通的安全。隨著航空設備自動化、智能化水平的不斷提高，空中交通管制人員的任務、時間壓力增大（即人的體力負荷下降、心理負荷增加的現象變得更加突出），這就要求他們應具有更好的情境意識以應對日益復雜的監視控制操作。

1 雷達管制員情境意識綜合評價指標體系的建立

空中交通管制活動是在一個高度動態的空中環境下進行的。以進近雷達管制模擬機練習為例，被測管制員要進行以下主要工作：

（1）通過飛行計劃獲取練習中每架飛機的基本信息；（2）對首次出現在雷達屏幕上的飛機進行雷達識別，監控其飛行動態；（3）指揮進場飛機下降高度、調整速度、進行航向引導至跑道五邊延長線某位置，并為所有進場飛機排列合理的落地順序，最終移交給機場管制塔臺。

為了研究需要，和許多眼動研究人員一樣我們采取劃分興趣區域的方法研究管制員的掃視模式。根據截獲盲降信號最遠距離為30公里以及雷達管制水平間隔10公里的原則，為了增加一定的安全裕度，劃分一個以著陸點為中心，在五邊進近前后左右長各30公里、寬15公里的興趣區域。以基礎實驗得到的注視點位置數據為基礎進行分析與處理，得到注視點百分比、注視時間百分比、注視點平均注視時間3個指標，這幾個眼動指標是航空領域眼動研究中常用的幾個指標，對于測量特定任務情景中管制員的注意力分布和分配特征具有較高效度的診斷性。

指標一：注視點百分比即劃定的興趣區域內包含的注視點數目與注視點總數的比值；

指標二：注視時間百分比是指在每個興趣區域內的注視時間和任務過程中全部注視時間的比值；

指標三：注視點的平均注視時間是指任務中的總注視時間和全部注視點數的比值；

指標四：報警次數是指在雷達模擬機中一旦小于間隔就會報警，該指標的重要性已通過大量實際工作經驗證實。

無論在哪一種綜合評價體系中，權重的大小和確定過程在一定程度上都反映了評價者的主觀意識和態度，因此必須采取嚴密的數學方法處理帶有主觀意識的數據，通過對數據進行過濾、修復和校驗建立客觀的權重和評價體系。

針對管制員模擬機綜合評價體系和AHP層次分析法中的各項指標，我們以調查問卷的方式咨詢了一線空管管制教員、空管工程師及民航院校資深雷達管制教員，并采用了其中25份有效問卷對各指標的重要性進行比較，填寫比較評審表，進而根據下列算法得出權重向量：

（1） 將每位教員的比較評審表進行總結與整理，并分層填寫判斷矩陣；（2） 采取幾何平均法分別求得每個判斷矩陣的權重向量；（3） 每一個判斷矩陣都將進行一致性檢驗，之后決定是否保留；（4） 通過加權幾何平均法得出多個體同標準下判斷矩陣群的權重向量；（5） 算得合成權重向量。

2 模糊綜合評價數學模型的建立

在落實管制員綜合素質評價的過程中，很容易因為評價主體要求多種評價指標、包含多項人為因素而無法定量評價出結果，所以評價過程必須引入模糊概念。在模糊評價體系中，是與非的概念變得模棱兩可，是否屬于某一個集合可以用一種程度表示。打個比方，一名管制員綜合業務水平的好壞，不能用“優秀”完全肯定，也不能用“不優秀”完全否定，采用區間[0，1]中某個數字來判定的話，那么管制員屬于“優秀”這個集合的程度可以是“0.8”，這個分數就是隸屬度。

隸屬度是模糊評價體系中的重要指標，它用數值體現了元素對某個集合的隸屬關系不確定性。建立隸屬函數的方法有五點法、三分法、模糊分布等等，根據空管模擬機運行特點，我們采用模糊分布的方法，也就是以實際情況為主，通過含有參數的函數式表示出某個模糊概念的隸屬函數，最后再以實驗采取數據確定參數。

以注視點的平均注視時間為例，根據資深管制員的注視點的平均注視時間得出的方差可知2秒為“優”，此指標屬于逆指標，即指標值越小越好。首先確定兩個邊界值和，按照規定，=2（秒），即如果管制員注視點的平均注視時間方差指標<，則評價為“優”的隸屬度為1，根據管制教員的經驗，可確定為10（秒），即如果管制員注視點的平均注視時間方差指標>，則結論為“差”的隸屬度為1。可以把[，]分為5個等級，其中可以最佳表達各等級特性的點（平均值點）的隸屬度為1，而其他邊界交點的隸屬度為0.5，從而，管制員注視點的平均注視時間方差指標，當變量為，與評價“優，良，中，較差，差”對應的隸屬函數以（），（），（），（），（），分別表示時，隸屬函數的圖解與方程如下。

—的取值見表1：

3 結論

管制員情境意識綜合評價是個復雜的評價問題，需要考慮的因素很多，綜合評價的結果與被評價者真實的水平是否相符是綜合評價的關鍵。本文基于眼動測量的原理，針對雷達模擬機練習的特性，運用模糊綜合評價方法建立數學模型，從定量角度提供一套可以切實評判管制員情境意識水平高低的標準，創新性地為未來民航專業管制人員的選拔和培養提出合理依據，對民航的空管安全起到了積極的促進作用。