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Jun 08, 2023

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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14175 (2023) Cite este artigo 1 Detalhes das Métricas Altmétricas Os Gravadores de Acesso Rápido (QARs) fornecem uma importante fonte de dados para a Qualidade da Operação de Voo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14175 (2023) Citar este artigo

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Os gravadores de acesso rápido (QARs) fornecem uma importante fonte de dados para garantia de qualidade de operação de voo (FOQA) e segurança de voo. Geralmente é caracterizado por grande volume, alta dimensionalidade e alta frequência, e essas características resultam em extrema complexidade e incertezas em seu uso e compreensão. Neste estudo, propusemos um modelo de rede Convolutional Auto-Encoder (TFA-CAE) baseado em Time-Feature Attention (TFA) para extrair características essenciais de voo de dados QAR. Como estudo de caso, utilizamos os dados QAR pousados ​​no Aeroporto Internacional Kunming Changshui e no Aeroporto Internacional Lhasa Gonggar como dados experimentais. Os resultados mostram que (1) o modelo TFA-CAE tem o melhor desempenho na extração de características representativas de voo em comparação com algumas abordagens tradicionais ou semelhantes, como Análise de Componentes Principais (PCA), Auto-Encoder Convolucional (CAE), Autoatenção- modelos baseados em CAE (SA-CAE), codificador automático baseado em unidade recorrente de porta (GRU-AE) e TFA-GRU-AE; (2) possam ser reconhecidos padrões de voo correspondentes a diferentes pistas; e (3) voos anômalos podem efetivamente desviar-se de muitas observações. No geral, o modelo TFA-CAE fornece uma técnica bem estabelecida para uso adicional de dados QAR, como detecção de risco de voo ou FOQA.

A aviação civil está constantemente empenhada em melhorar a segurança dos voos. Para alterar a natureza propensa a acidentes da aviação civil chinesa e melhorar a segurança dos voos, a Administração da Aviação Civil da China (CAAC) decidiu, em 1997, tornar o projecto de monitorização da qualidade dos voos obrigatório para todas as companhias aéreas de transporte. Em 1º de janeiro de 1998, todas as aeronaves de transporte registradas na China foram obrigadas a instalar um gravador de acesso rápido (QAR) ou equipamento equivalente para registrar todos os status de voo da aeronave durante os voos. Os dados de voo registrados pelos QARs são usados ​​para monitorar as operações de voo, o desempenho da aeronave, etc., para detectar voos defeituosos que se desviem dos procedimentos de voo padrão. Além disso, as causas dos voos defeituosos são analisadas e depois abordadas através do desenvolvimento de medidas de orientação melhoradas correspondentes, resultando em novas melhorias na qualidade dos voos. No final de 2013, o Projeto de Construção da Estação Base de Monitoramento de Qualidade de Voo foi aprovado pela CAAC para coletar, processar e analisar todos os dados QAR de aeronaves na China. Até ao final de 2017, a estação base tinha recolhido dados QAR de mais de 3.000 aeronaves transportadas por todas as 51 transportadoras aéreas de transporte na categoria de aviação civil da China. Uma enorme quantidade de dados de voo valiosos é continuamente coletada nesta estação base, que fornece um banco de dados completo para estudar os riscos de voo, bem como métodos baseados em dados.

Os dados de Transmissão de Vigilância Dependente Automática (ADS-B) são outro tipo de dados de voo e também são usados ​​para monitoramento da qualidade do voo, como o tempo de pouso da aeronave1, estimativa do tempo de chegada da aeronave2,3. Os dados ADS-B têm uma boa atualidade em comparação com os dados QAR, mas apenas um número limitado de parâmetros de voo (cerca de 40 parâmetros de voo) é registado, o que os torna insuficientes para serem utilizados em cenários de aplicação complexos. Em comparação com os dados ADS-B, os dados QAR são normalmente caracterizados por dados de alta dimensão e alta frequência para registrar detalhes de um voo, incluindo tempo, posição, operações de voo, atitude de voo, dinâmica de voo e ambiente externo (até 2.000 voos). parâmetros). Os parâmetros de voo registrados refletem o status do sistema da aeronave. Por exemplo, o valor excessivo do parâmetro de voo AOA (Ângulo de ataque) pode sugerir riscos potenciais de estol da aeronave, enquanto o parâmetro de voo VRTG (Aceleração normal) é normalmente usado para indicar o pouso pesado quando uma aeronave toca o solo. Portanto, os dados QAR podem ser usados ​​para monitorar e detectar vários eventos de voo. No entanto, essas características resultam em complexidades e incertezas extremas no seu uso e compreensão. A extração de características, como um tópico típico de mineração de dados, fornece um meio técnico para resolver a maldição dimensional4. Ele desempenha um papel fundamental em muitas aplicações, como classificação5, regressão6 e mineração de dados7,8, e também é uma base prévia no diagnóstico de falhas que se concentra na extração de características de falhas9,10,11,12.