● 摘要
安全是民航等领域的生命线。而进行安全预测，则是在人-机-环系统使用阶段预防不安全后果的有效手段。民航业界经过几十年的发展，业已积累了丰富的安全事件数据资源，其中蕴藏着大量的知识，若能予以有效发掘并为民航飞行活动安全预测服务，则能为民航飞行安全的保障发挥作用。本论文对人-机-环系统行为安全预测进行了研究，建立了新的安全风险模型等预测结果指标，探讨了数据信息的多样化的数据类型以及粗细不等的知识粒度等特性，并在此基础上开展了基于知识的安全预测方法研究。首先，对安全预测领域进行了整体性研究，对安全预测进行了定义，明确了安全预测的内涵与要素，建立了安全预测的指标体系以及技术方法体系。在此基础上，对人-机-环系统的行为/任务安全后果预测问题进行了重点研究：建立了人-机-环系统的行为/任务安全预测的预测结果指标体系——安全风险、初始状态属性危险度、初始状态属性重要度；并对预测依据多样化的数据类型以及粗细不等的知识粒度等特点进行了研究，由此提出了基于知识的安全预测技术框架。其次，提出了一种人-机-环系统安全事件知识表达模型的建模方法，解决了对系统行为/任务中人-机-环各元素状态所综合出的系统初始状态与系统安全之间关系的形式化描述问题，实现了关于系统中人-机-环各元素信息的综合，为后文安全预测模型的研究提供了知识输入，并解决了从海量数据中提取有用信息，以及对多种数据类型信息的融合应用问题。在知识表达模型的基础上，对安全预测指标进行了研究。首先基于人-机-环系统安全事件的随机性，以及安全决策者的风险厌恶性，提出了基于随机性&安全风险厌恶性的系统安全风险模型，用不安全事件发生的概率、严重程度、波动性表征安全风险。同时，提出了系统初始状态属性危险度与重要度，分别用以识别系统初始状态中的危险属性，以及对安全风险具有强影响的属性。在此基础上，提出了基本安全预测末模型，解决了在当预测依据的知识粒度与预测者的期望吻合时，对安全风险等指标的建模预测问题。在基本预测模型的基础上，针对预测依据的过细粒度与过粗粒度两种情况，分别研究了其安全预测模型。1．对基于细知识的安全粗预测进行了定义，并提出了基于细知识的安全粗预测模型。该模型基于对系统安全事件知识的不分明性与不可辨识关系两类不确定性，能解决细知识的合理粗化及粗化之后的安全预测问题。2．对基于粗知识的安全细预测进行了定义，并提出了基于粗知识的安全细预测模型。该模型解决了对相同粗状态下不同细状态的安全风险预测问题。本论文针对三种知识粒度情况所提出的三类安全预测模型，均通过对民航飞行活动进行机长飞行安全预测，验证了其有效性。最后，总结了本论文的研究成果与创新点，并分析展望未来进一步的研究工作。