[發(fā)明專利]基于霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡的空中交通管制模擬仿真異常檢測方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510645259.6
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105261241B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 張建平;段力偉;陳曉;范丹
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產(chǎn)權代理有限公司11514
• 代理人: 殷瑞劍

1.一種空中交通管制模擬仿真異常檢測方法，其特征在于，包括：

步驟1：通過雷達管制模擬機采集管制員輸入的樣本參數(shù)，確定等級離散型分類標準；

步驟2：根據(jù)所述分類標準，對每一個樣本參數(shù)進行等級離散型分類，并對分類結果進行編碼，獲得每一樣本參數(shù)對應的樣本綜合指數(shù)；

步驟3：基于等級離散型分類的樣本參數(shù)和樣本綜合指數(shù)，訓練獲得霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡，并計算出霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡因子；

步驟4：通過雷達管制模擬機采集管制員輸入的實時模擬參數(shù)；

步驟5：將所述實時模擬參數(shù)按照等級離散型分類，按照所述霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡，計算出對應的綜合指數(shù)；

步驟6：若步驟5中得出的綜合指數(shù)屬于異常類別，進行異常警告。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述樣本參數(shù)和/或所述實時模擬參數(shù)包括管制通行性參數(shù)、管制復雜性參數(shù)、管制安全性參數(shù)、管制經(jīng)濟性參數(shù)、管制工作負荷參數(shù)。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述管制通行性參數(shù)包括管制員仿真測試的時長、扇區(qū)航行里程、扇區(qū)航行時間、扇區(qū)交通流密度，所述管制復雜性參數(shù)包括扇區(qū)航空器爬升次數(shù)、扇區(qū)航空器下降次數(shù)、扇區(qū)航空器改速次數(shù)、扇區(qū)航空器改行次數(shù)，所述管制安全性參數(shù)包括扇區(qū)短期沖突告警頻率、扇區(qū)最低安全高度告警頻率，所述管制經(jīng)濟性參數(shù)包括扇區(qū)內(nèi)航空器的排隊長度、航空器延誤架次率、航空器延誤時間、航空器平均延誤時間，所述管制工作負荷參數(shù)包括陸空通話信道占用率、陸空通話次數(shù)。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟1包括：

(1)設置5個分類等級；各分類等級的比例為1:2:4:2:1；

(2)樣本參數(shù)中的管制通行性指標和管制員工作負荷指標按照比例為1:2:4:2:1降序排列；樣本參數(shù)中的管制復雜性指標、管制安全性指標、管制經(jīng)濟性指標按照比例為1:2:4:2:1升序排列；

(3)將各個等級的樣本參數(shù)指標平均值作為該等級分類指標的臨界值。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括：

(1)當樣本數(shù)據(jù)某一指標優(yōu)于等級分類指標的臨界值時，對應的神經(jīng)元狀態(tài)設為1，否則對應的神經(jīng)元狀態(tài)設為-1；

(2)對于管制通行性指標和管制員工作負荷指標，當輸入?yún)?shù)指標的取值大于或者等于某一等級分類指標的臨界值時，表示該輸入?yún)?shù)指標優(yōu)于該項等級分類指標的臨界值；而對于管制復雜性指標、管制安全性指標、管制經(jīng)濟性指標，當輸入指數(shù)的取值小于或者等于某一等級分類指標的臨界值時，表示該輸入?yún)?shù)指標優(yōu)于該項等級分類指標的臨界值；

(3)綜合指數(shù)是參數(shù)等級離散型分類后所屬的等級。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中的霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡為離散型，設置有兩層神經(jīng)元。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中實時模擬參數(shù)按照等級離散型分類包括：

(1)當實時模擬參數(shù)某一指標優(yōu)于等級分類指標的臨界值時，對應的神經(jīng)元狀態(tài)設為1，否則對應的神經(jīng)元狀態(tài)設為-1；

(2)對于管制通行性指標和管制員工作負荷指標，當輸入?yún)?shù)指標的取值大于或者等于某一等級分類指標的臨界值時，表示該輸入?yún)?shù)指標優(yōu)于該項等級分類指標的臨界值；而對于管制復雜性指標、管制安全性指標、管制經(jīng)濟性指標，當輸入指數(shù)的取值小于或者等于某一等級分類指標的臨界值時，表示該輸入?yún)?shù)指標優(yōu)于該項等級分類指標的臨界值。

8.一種空中交通管制模擬仿真異常檢測裝置，其特征在于，該裝置包括：雷達管制模擬機，用于采集樣本數(shù)據(jù)和管制員輸入的實時模擬數(shù)據(jù)；其中，所述樣本數(shù)據(jù)包括雷達管制模擬機采集管制員在其上的樣本參數(shù)，并將所述樣本參數(shù)按照等級進行離散型分類數(shù)值；

數(shù)據(jù)離散處理單元，用于對所述樣本參數(shù)和管制員輸入的實時模擬數(shù)據(jù)進行等級離散型分類；

霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡單元，用于基于等級離散型分類的樣本參數(shù)與對應的綜合指數(shù)構建霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡；

計算單元，用于通過霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡，獲得管制員輸入的實時模擬數(shù)據(jù)對應的綜合指數(shù)。

9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述空中交通管制模擬仿真異常檢測裝置設置有報警單元，用于檢測異常綜合指數(shù)，進行異常警告。

10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述空中交通管制模擬仿真異常檢測裝置設置有權限操作單元，并且只有當用戶通過所述權限操作單元的認證之后，才能修改所述樣本數(shù)據(jù)。