异常值检测方法在民航告警中的应用

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1、第49卷第4期2017年8月南京航JournalofNanjingDOI：10．16356／j．1005—2615．2017．04．011空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics异常值检测方法在民航告警中的应用赵新斌李斌(中国民航科学技术研究院航空安全研究所，北京，100028)V01．49No．4Aug．2017摘要：随着民用飞机和航线数量的不断攀升，民航业进入了大数据时代，如何有效地检测异常数据并且避免它们对分析结果的不利影响是研究的焦点。本文围绕四分位法和目前民

2、航界惯用的标准差法展开讨论，主要从数据集分布、异常值比例、异常值检测能力、抗扰动性和可视化效果5方面对四分位法和标准差法进行分析。最后通过快速存取记录器(Quickaccessrecorder，QAR)数据分析论证，四分位法在上述5方面都表现出比标准差法更好的性质，四分位法更适合应用在民航告警领域。关键词：异常值检测；民航告警；标准差；四分位数；抗扰动性中图分类号：0212．1；V19文献标志码：A文章编号：1005-2615(2017)04—0524—07ApplicationofOutlierDetectio

3、nMethodinCivilAviationAlarmZHAoXinbin。(AviationSafetyInstitute，ChinaAcademyofCivilAviationL工BinScienceandTechnology，Beijing，100028，China)Abstract：Withtheincreasingnumberofcivilaircraftandroutes，thecivilaviationindustryhasenteredtheeraofbigdata，andhowtoeffecti

4、velydetectabnormaldataandavoidtheiradverseeffectontheana—lyricalresultsisthefocusofmanyresearchers．Thispaperfocusesonthequartilemethodandthestand—arddeviationmethodwhichispopularincivilaviation，includingthedistributionofdataset，proportionofoutliers，outlierdet

5、ectioncapabilities，anti—disturbanceandvisualeffects．Finally，thequickaccessrecorder(QAR)dataanalysisdemonstratesthatthequartilemethodhasbetterpropertiesandismoresuitableforapplicationinthefieldofcivilaviationwarningcomparedwiththestandarddeviationmeth—od．Keywo

6、rds：outlierdetection；civilaviationalarm；standarddeviation；quartile；anti—disturbance民航告警主要是指民用航空器在发生不安全事件之前，根据以往总结的规律或观测得到的可能性前兆，最大程度地减少不安全事件所造成的损失。飞行品质监控(Flightoperationalqualityas—SUranCe，FOQA)是民航告警和安全管理的有效手段之一，它首先通过机载记录器收集飞机的飞行数据，然后采用数据分析方法对收集到的数据进行分析，最终给出不

7、安全事件的发生数量和发展趋势。目前FOQA被广泛应用于提高飞行机组操作品质，改进标准操作程序，完善飞行训练大纲和减少运行、维护成本等多个方面[1]。在分析数据的过程中，经常会出现这样的现象：在一组数据中会出现少数几个偏差特别大的数据，这类数据称为异常值。异常值的产生主要有以下两个原因：(1)飞机运行环境的复杂性和随机性导致了数据的波动性，这类异常值和其他数据属于同一总体，是正确数据，本文称这类异常值为正确异常值。(2)数据在记录和译码的过程中，记录器或译基金项目：国家自然科学基金民航联合基金(U1533120)资

8、助项目；国家自然科学基金(11371365，11301535)资助项目。收稿日期：2016一08—17；修订日期：2016-12—20通信作者：赵新斌，男，博士，助理研究员，E—mail：zhaoxb@mail．caste．org．en。引用格式：赵新斌，李斌．异常值检测方法在民航告警中的应用EJ]．南京航空航天大学学报，2017，49(4)：524—530．ZHAOXi