基于大数据的飞行员操纵品质分析模型与系统转化应用

　　一、总体介绍

　　本案例是民航领域深化产学研融合、推动科技创新成果落地转化的典型实践，由中国民航大学牵头，联合中国民航科学技术研究院、山东航空股份有限公司共同实施，项目周期为2021年1月至2023年12月，隶属于中国民航局安全能力建设资金项目。

　　项目聚焦民航安全核心需求，针对80%以上飞行事故源于飞行员不安全操作的行业痛点，整合QAR飞行数据、飞行员档案信息、机组排班数据、起落机场气象数据等多源异构数据，通过技术攻关构建飞行员操纵品质评价模型、个体风险量化分析模型，开发F-ROMS个人诊评系统，最终实现成果在航空企业安全管理与行业监管中的转化应用，形成“数据融合-模型构建-系统开发-落地验证-标准推广”的完整产学研链条，为交通领域智能安全管理提供可复制的技术方案与实践经验。

　　二、主要做法

　　(一)组建跨主体协作团队，明确分工保障转化

　　遵循产学研协同创新逻辑，构建“高校研发+科研院所技术支撑+企业应用验证”的合作架构。中国民航大学负责核心技术研发，包括数据融合算法设计、风险模型构建及理论验证;中国民航科学技术研究院承担数据处理与行业适配，完成飞行员数据文件预处理、数据库搭建及与局方监管系统的对接;山东航空股份有限公司提供实际运行场景支持，开放QAR数据权限、搭建测试数据库(含30万段飞行数据)，并基于F-ROMS系统开展模型验证与改进措施落地，三方定期召开线上会议同步进展，每年开展2-3次线下研讨确定技术方向，确保研发与应用需求紧密衔接。

　　(二)攻克多源数据融合技术，夯实转化基础

　　针对飞行数据异构性强、关联难度大的问题，研发基于知识图谱的融合技术体系。首先通过脚本自动化执行飞行员数据文件的下载、解压与解密，提取飞行经历表、人员和执照信息表等核心数据;再依据航班号、起飞时间、机号等关键维度，实现飞行员数据与AGS-Flight表、起落机场气象数据的关联融合;最终构建民航本体知识库(以<机型，风险项，事故类型>三元组形式存储，如)，采用Mongo DB存储中间关联数据、图数据库存储本体知识，支持PB级数据高效读写与关系挖掘，为后续模型开发提供高质量数据支撑。

　　(三)构建科学评价模型，突破转化核心瓶颈

　　围绕飞行员操纵品质与风险评估，形成多维度技术模型体系。在操纵品质评价方面，采用CRITIC-TOPSIS组合方法，从手动操纵平稳性(如方向舵低频操纵占比)、姿态操纵平稳性(如俯仰角变化率)、航迹操纵平稳性(如航向道偏离)及操纵及时性(如收起落架高度)选取12项核心指标，计算指标客观权重并实现品质量化评分;在个体风险评估方面，针对可控飞行撞地、空中失控、冲偏出跑道三类核心风险，建立包含28项监控指标的评价体系，结合Apriori关联规则挖掘超限事件相关性，运用Page Rank算法计算风险可能性权重，通过云模型划分“无-轻微-低-中-高”五级风险等级，精准识别高风险个体与监控项目。

　　(四)开发落地应用系统，打通转化最后环节

　　基于核心模型开发F-ROMS个人诊评系统，集成着陆拉平分析、平飘距离监测、接地下降率预警等15个功能模块，支持飞行员个人全部航班及近10段航班数据诊断，可直观对比个人与机队整体参数差异(如平飘距离、下降率等)。山东航空将系统接入企业飞行品质监控平台，制定“数据筛查-问题分类-精准改进-效果追踪”应用流程：先通过系统筛查超机队不良习惯平均水平的飞行员，再结合飞行数据解码其操纵问题(如进近速度离散性大、接地仰角不稳定)，最后针对性开展理论手册培训(涵盖杆的延时性原理、风的影响等9类知识)、模拟机专项训练及一对一帮扶，形成闭环改进机制。

　　三、取得成效

　　(一)技术成果落地见效，企业安全管理能力显著提升

　　山东航空应用相关模型与系统后，飞行员操纵风险得到有效管控。平飘距离长、着陆垂直载荷大等高频超限问题改善率达80%，其中某重点监控飞行员19年后无平飘距离大事件发生，近150段飞行平飘距离低于机队平均水平;接地下降率、俯仰角变化率等关键参数离散度降低30%，重着陆风险下降25%;通过着陆不良习惯排查与改进，试点中队(104中队、201中队)滑跑方向不稳定、50英尺推拉杆等不良操作发生率下降40%，相关改进措施被纳入山航飞行训练标准流程，形成可复制的飞行员操纵品质提升方案。

　　(二)行业监管支撑强化，推动安全管理模式转型

　　中国民航科学技术研究院将模型与数据融合技术接入民航安全数据分析系统，为民航局提供预控风险管理决策支持。系统可实时监测全国航空公司飞行员操纵风险，自动生成高风险人群与航线预警报告，助力局方实现从“事后处置”向“事前预防”的监管转型。截至2023年底，系统已为国内12家主流航空公司提供风险分析服务，协助识别潜在安全隐患300余起，相关技术方法被纳入《民航安全信息收集、分析、共享与应用》项目成果推广体系。

　　(三)产学研协同机制成熟，形成多元成果输出

　　项目构建的“高校-科研院所-企业”协同模式，为交通领域产学研融合提供实践范例。技术层面，获《民航安全数据分析系统V1.0》软件著作权1项，开发F-ROMS个人诊评系统1套;学术层面，发表期刊论文9篇(含《Safety Science》、《北京航空航天大学学报》等核心期刊);标准层面，形成《飞行员操纵品质评价方法研究》、《飞行操纵改进措施分析报告》等6份专项报告，为行业制定飞行品质监控标准提供技术参考，具备广泛推广价值。