复杂环境下基于机器学习的空管指挥安全协同监控理论与方法研究
批准号:
U20A20161
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
杨红雨
依托单位:
学科分类:
信息获取与处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨红雨
中文摘要
空管安全是国家空域安全的基石,管制指挥是空管安全的关键。空管环境日益复杂,给空管安全带来极大隐患,迫切需要开展复杂环境下新的空管指挥安全协同监控理论与方法的研究。本项目旨在建立AI空管安全监督员模型,突破人-机协同交互模型、空管指挥知识表示难题,解决人机协同的空管指令实时安全监控、飞行冲突探测与解脱等问题。研究内容:首先,研究空管指挥人机协同安全监控模型,奠定项目的理论基础;其次,研究空管指挥知识表示与学习方法、空管指令安全协同监控、空管飞行冲突探测与协同调配关键技术;最后,研发原型系统并开展实例评估,验证提出的理论和关键技术。通过提供具有自主知识产权的理论技术,本项目尝试从科学角度回答能否利用机器学习有效解决复杂环境下的空管指挥安全协同监控、人机可信赖交互以及可解释问题,具有重要的理论意义;对于提高空管指挥安全监控能力与智能化水平,提升空管装备国产化水平具有十分重大的应用价值。
英文摘要
Air Traffic Control is the key to aviation safety, and even national airspace security. The ATC environment is becoming more and more complex, which brings great hidden dangers to air traffic control safety. It is urgent to research new air traffic control human cooperative monitoring theory and methods in complex environments. This project aims to establish an AI ATC safety supervisor model, break through the human-machine collaborative interaction model, air traffic command knowledge representation problems, and solve human-machine coordinated air traffic control real-time safety monitoring, flight conflict detection, and resolve the problem.. Research contents: Firstly, study the human-machine cooperative safety monitoring model of air traffic command to lay the theoretical foundation of the project; Second, study the knowledge representation and learning methods of air traffic command from big data, air traffic command safety monitoring, air traffic flight conflict detection, and coordination resolution technology; Finally, the prototype system is developed and evaluated by examples to verify the theory and key technologies proposed. . By providing theoretical technologies with independent intellectual property rights, this project attempts to answer from a scientific perspective whether it is possible to use machine learning to effectively solve air traffic command security collaborative monitoring, man-machine reliable interaction, and interpretable problems in complex environments, which has important theoretical significance. It is of great application value to improve the air traffic control command safety monitoring capability and intelligence level and to enhance the localization level of air traffic control equipment.
面向空管指挥安全防护系统监控重大需求,本项目聚焦空管指挥安全协同监控模型、空管指挥知识表示与学习、复杂环境下空管指挥指令安全协同监控和空管指挥飞行冲突探测与协同调配等关键任务。项目组构建了基于管制员工作状态感知的空管指挥安全协同监控理论模型,利用人工智能、机器学习等技术提出了多模态空管数据表示学习、指令安全监控、飞行冲突探测与解脱的系列研究方法,构建了面向空管指挥的多模态数据集、空管任务和对应的基线模型,在团队现有系统基础上研制了样机系统并在多个单位进行了应用验证。在此基础上,开展了基于成都区域管制中心的案例分析和用户调研,多数人员对系统使用持积极态度。项目执行期间,在国内外权威刊物和知名国际会议上发表了40余篇高质量学术论文,其中包括2篇Nature Communications论文(包括国际首篇登上Nature子刊的空管研究成果)和近20篇中科院1区/CCF-A类论文;申请或授权20余项国家发明专利,培养硕博士研究生50余名、成员获得了教育部科技进步一等奖1项、中国航空学会科技进步二等奖1项。本项目研究成果预期能够在提升空管指挥安全中得到重大应用,服务于国家空域和空防安全建设。
国内基金
海外基金