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航空装备智能人因与工效发展动态浅析

。观看4小时前的一、背景航空。

随着技术的发展和军事作战理念的演变，现代武器装备进入了机械化、信息化、智能化相互渗透、相互促进的融合发展过程。人机交互的新型智能显示/控制技术，如曲面显示技术、语音技术等，已逐步在航空领域得到应用。越来越智能的人机交互模式，对飞机的人机界面和布局提出了新的要求，也对飞行员提出了新的挑战。

二、航空装备智能人因与工效新问题

人因工程是解决装备研制中一系列与人因有关的问题的学科。航空装备的升级发展必然带来新的人因和工作效率问题，亟待解决。总结包括以下几个方面：

（1）新型交互技术应用问题

随着计算机和电子技术的进步，航空电子系统得到了很大的发展，先进的交互技术的应用使驾驶舱拥有了更强大的功能。但在应用新交互技术的过程中，要遵循人因工程的设计原则，使显控系统的设计更加合理、人性化。超级全景座舱设计的基本设计思路是充分利用飞行员的视觉、听觉和触觉，取消常规仪表，使用头盔显示器或其他大屏幕显示器、交互式语音控制系统、专家系统、虚拟图像发生器、手/眼/头跟踪电子元器件、飞行员状态监测系统等。要把飞行员置于多维度的显示和控制环境中，使飞行员能够及时“了解情况”，通过视觉和语音完成作战和飞行任务。图为V-280全景座舱概念直升机显控系统示意图。

在新交互技术的应用中，人因和人机工程学有待解决的新问题包括：曲面显示技术的人因设计指导和人机工程学测试评估、虚拟/增强显示技术、全息显示技术、语音控制、眼球运动控制、手势控制等技术。

（2）座舱自动化、智能化应用问题

军用飞机已经发展到包括更多的自动化功能，从而提高任务安全性和成功率，但复杂的功能也导致更复杂的人机界面。为了克服座舱内复杂的人机界面，减轻飞行员的工作量，提高任务的执行性能，美国DARPA制定了乘员座舱自动化系统(ALIAS)方案。ALIAS设想了一个可定制、可插入和可拆卸的套件，这促进了现有飞机自动化水平的进一步提高，从而减少了机上机组人员的操作。图为ALIAS项目示意图。飞行员完成认知、任务规划等任务，自动化机制负责监测仪表、记录飞行数据，让双方充分发挥各自优势。

在座舱自动化和智能化的应用中，人因和人机工程学需要解决的新问题包括：座舱自动化/智能化功能的舒适性设计、管理软件界面的人因设计、人机工程学测试与评价等。

（3）无人机人机协同问题

无人机在军事行动中的应用越来越广泛。无人机的人机协同模式可以充分发挥“人”“有人机”“无人机”的作战优势。在美国空军和洛克希德马丁公司开展的“忠诚僚机”项目中，长机驾驶舱内的飞行员可以通过人机界面快速、准确地将指挥员的作战意图翻译成机器语言，并发送给僚机执行。针对僚机任务执行过程中的突发事件，可以采用长期与僚机的协同决策，实现对战场突发事件的自主适应。如图所示，战斗机与无人机协同攻击示意图。

在无人机人机协同方面，人因和人机工程学有待解决的新问题包括：人机协同态势感知技术、人机协同信息融合技术、人机交互界面设计、人机协同效率评估等。

三、航空装备智能人因与工效技术新趋势

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为了规范新技术的合理应用，使其适应人类的使用习惯，国内外标准逐渐纳入了新型交互智能系统的人因要求。SAE ARP 6049为触控交互显示系统的设计提供指导，而ISO 9241-810系列标准则探索机器人、智能和自主系统的人-系统融合，体现了标准领域中人的因素和人机工程学的变化。

（1）针对技术新趋势的标准制定

为了准确把握新技术应用的效率，人因评价手段应整合更多学科的知识，更多地依靠多模态、大样本的数据收集和分析。比如在测试实验中，通过同步采集眼球运动、动作捕捉、物理环境数据、近红外脑成像、生物力学、行为观察等数据，可以提出更加客观准确的判断结论。并结合深度学习、机器学习、统计分析等数据处理手段。同时，还应保留主观问卷，以获得基于人类智慧和感受的有价值的评估结论。

（2）多维度人因测试评估手段

为了给装备的人因设计提供先验指导，在完成装备研制之前，需要对设计效果进行分析。利用数字孪生、离散事件仿真等技术，可以在虚拟空间中创建物理产品的镜像，低成本预测设备设计的效率水平，为进一步改进提供指导。模拟手段的进一步发展将包括除人机工程学之外的更广泛的领域，例如个人工作量、群体

队工作负荷、人员岗位调度、外场维修保障、多军兵种联合作战等多个层次的仿真数据/机制进行联动，使仿真运行过程逼近真实复杂系统的运行过程，从为管理决策提供更具穿透性、全局性、完整性的信息输入。