基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

• Published in: 系统工程与电子技术 Vol. 46; no. 6; pp. 2023 - 2033
• Main Authors: 刘嘉琛, 董磊, 陈曦, 梁博尧, 王鹏
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国民航大学科技创新研究院,天津 300300 01.06.2024; 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室,天津 300300; 中国民航大学安全科学与工程学院,天津 300300%中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室,天津 300300
• Subjects: 毕达哥拉斯模糊理论; causal analysis; 致因分析; 系统理论过程分析; artificial intelligence(AI)-based avionics system; systematic theory process analysis(STPA); decision-making trial and evaluation laboratory(DEMATEL); Pythagorean fuzzy(PF)theory; 智能航电系统; 单一飞行员驾驶; 决策试验与评价实验法; single-pilot operation(SPO)
• ISSN: 1001-506X
• DOI: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.06.20

F562.9; 针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架.首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素.接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度.最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施.以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性.研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据.