浅析主成分分析法在预测飞行能力中的应用

时间：2023-04-12 15:22:00

在预浏飞行能力的讨论中，提出了利用主成分分析方法从不同的类别中提取出不同的特征，再将待浏模式所具有的特征与标准模式所具有的特征相比较，鱿可实现预浏的目的，同时，也提高了预浏的客观性和预浏的准确性。

　　1引言

保证飞行安全是民航工作永恒的主题，飞行员的素质是保证飞行安全的关键。高素质的飞行员由诸多因素决定，其中很重要的一个因素就是飞行员自身潜在的飞行能力。因此，在民航飞行员的招收中，预测考生的飞行能力，从中选择飞行能力强的加以培养，将为我国民航进一步持续、快速、健康发展，提供可靠的保证。

有人曾在预测飞行能力方面作了一定的工作，但是在权重的选取上，人的主观因素参与较多;运用模糊数学中的取大、取小运算也会损失掉一些有用信息。因此，给飞行能力的预测带来一定程度的影响。

反映一个人潜在飞行能力的因素较多，往往这些因素之间又存在交叉，携带的信息也就出现重复，这就增大了既能客观又能准确地预测飞行能力的难度。如果能用少量的相互独立的且携带较多信息的因素来反映飞行能力，对于预测飞行能力，将获得好的效果。

　　主成分分析是通过线性变换把多个变量化为少数变量的统计方法。它在保证原有信息损失最小的前提下，用一组数量较少的新变量来描述原变量，新变量综合了原变量的一些明显的信息特征，具有较强的表征能力，且新变量之间互不相关。

本文利用主成分分析对数据进行处理，从不同的类别中提取出不同的特征，把待测模式所具有的特征与标准模式的特征相比较，就可实现预测的目的。

　　2利用主成分分析法预测飞行能力

利用主成分分析预测飞行能力的理论基础是模式识别。“模式识别”就是判断所给定的样本与哪一个标本相同或接近。要进行模式识别，首先得分类，即是确定各种标准模式，本文设n个标准模式为F,,凡，…，凡。然后，利用主成分分析法分别找出每一个类，也就是每一个标准模式F;(二1,2,…，“)的m个主成分Ul，认cn…，U。 }m(m，U,认。

已知‘是待测模式，通过对‘的数据进行主成分分析，确定出第一主成分，找出其数据变化的最大方向U。利用与表示向量A与B的榕沂程度.如果即有待测模式‘与标准模式F‘最接近，这就实现了预测的目的。
3实例

在飞行训练阶段，学生飞行驾驶技术的评定分为上等、中上等、中等、中下等及下等，共五个等级。评价飞行能力的六个指标是:光(手)反应时(ws）声(脚)反应时 ( BBz )、被动反应最优值(ws)(cc,)、被动反应总错次(cq)、综合反应平均时(s ) ( DD, )、综合反应总错次(DD3)。

要预测飞行能力，首先确定标准模式。在一个年级的毕业生中，飞行驾驶技术为上等的学生有19人，为中上等的学生有20人，为中等的学生有27人，为中下等的学生有21人，为下等的学生有22人，把对应的反应他们飞行能力的因素(指标)分别组成五个类，其数据矩阵为:( xij ) 19 x6，(xij)20x6} (xij)二、6 f ( xj ) 21 x6 f ( xN)二、6，也就是组成了表示飞行能力为上等、中上等、中等、中下等及下等的五个标准模式。

其次，分别对这五个标准模式中的数据进行主成分分析。由于反映飞行能力的指标与飞行能力的强弱程度成反比，所以首先对各标准模式中的各项指标数据取倒数，然后再对标准模式中的取倒数后的数据进行标准化处理，得到五个标准化数据表，根据每一个标准化数据表，计算出与之对应的相关矩阵:

R(0)=6x6(t=1,2,3,4,5)

　　并求解相关矩阵R的特征值A二1,2,3,4,5)、特征值A(t = 1,2,3,4,5)对应的特征向量U. o)以及特征值的贡献率，如表1一表5所示。

然后，找出代表飞行能力为上等、中上等、中等、中下等及下等各类的数据变化最大方向的方向向量，并组成特征集，如表6所示。

　　对每一个考生反复多次检测其飞行能力，得到反映每一个考生飞行能力的各项指标的数据表，然后分别对每一张表中的数据进行主成分分析，找出表征其数据变化最大方向的方向向量，并与特征集中的方向相比较。如果该方向与某方向最接近，则该考生的飞行能力就属于这个方向代表的类。某学生经过七次检测其飞行能力，得到检测数据如表7所示。

　　在对表7的数据取倒数再标准化处理后，进行主成分分析，得到表征其数据变化最大方向的方向向量是:

U=(一0. 278 7，一0. 449 0，0. 345 3，0. 4058，0. 505 8，0. 425 5)

不难算得:

UU, }'} -0. 818 210

U认cZ>=一0. 393 104

UU, c3>=0. 679 884

UU, }4} -0. 985 467

UU, cs>=一0. 036 959 8

由此可知，待测模式与代表中下等的标准模式最接近，因此该学生的飞行能力属于中下等，这个结果与其在飞行训练结束时飞行技术的评定等级一致。按此方法，就可判定每一个学生的飞行能力所属等级。

　　4结论

(1)用主成分分析法预测飞行能力，克服了在按阑值评定飞行能力等级中存在的人的主观因素影响。因此，评定的飞行能力等级是客观的，对飞行学员的选拔提供了更准确的依据。

(2)在统计软件的帮助下，该方法既方便又快捷，且便于操作。