[发明专利]基于动态通路模型的飞行员情境意识预测系统和方法

说明书

本发明提供了一种基于动态通路模型的飞行员情境意识水平预测系统和方法。该系统和方法可实现由多种显示界面和任务操作组成的典型动态情境中飞行员情境意识水平预测的结果比较，具有适用性广、准确度高等特点，可为驾驶舱人因设计以及飞行员培训策略优化提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种基于动态通路模型的飞行员情境意识预测系统和方法。

背景技术

情境意识是航空工效学的重要研究内容之一。情境意识反映了飞行员在特定的时间和空间内对影响飞机和机组的各种因素和条件的认知状况。情境意识不仅与显示界面设计有关，而且与在缺乏情境意识的情境下发生的灾难和事故有关。大量研究结果表明，飞行员的情境意识水平越高，就越能够实施迅速有效的操纵和控制，从而更有助于保障飞行安全。

目前已有情境意识预测系统仍然存在一些不足。首先情境元素的动态更新没有得到充分考虑，详细的动态过程仅在少数系统中有所描述。其次，情境意识的3个层次水平没有得到同等的考虑，例如，情境意识的第一层次通常受到很大关注，而第三层次或多或少被忽略；最后，包括操作者在内的人在环实验验证并未充分的开展，尤其是在飞行情境中。

基于上述情况，设计出一套基于动态通路模型的飞行员情境意识预测系统，能够解决上述不足，以应用于预测不同任务情境下飞行员的情境意识水平，从而指导驾驶舱显示界面设计和飞行训练策略的优化。

发明内容

本发明的目的，旨在提供一种面向由多种显示界面和任务操作组成的典型动态情境下飞行员的情境意识水平预测系统。该系统提供了飞行环境下飞行员情境意识的动态生成和更新过程的描述，以及基于条件概率思想的覆盖三层次情境意识水平的量化计算。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于动态通路模型的飞行员情境意识预测系统，其特征在于包括：

飞行情境输入子系统，用于为飞行员情境意识预测确定系统提供初始要求，其包括显示界面参数模块和任务操作输入模块，用于对设计常量进行赋值；

基于动态通路模型的情境意识评定系统，其包括飞行员认知状态期望计算子模块、任务重要度计算子模块和情境意识水平输出模块，用于为飞行情境输入系统执行基于动态通路模型的情境意识算法计算，并进行输出，

其中：

显示界面输入子模块包括：

界面编码模块，用于设置各显示界面上的界面元素信息，这里可以选择的界面编码元素包括字符大小、颜色匹配、仪表布局、突显；

信息价值模块，用于设置各显示界面的重要度水平；

信息期望模块，用于设置各显示界面上事件发生概率；

注意转移模块，用于设置不同显示界面之间的相对距离，

任务操作输入子模块包括：

针对当前任务操作的每个行为元素的信息需求模块，用于进行当前行为元素的信息需求量的视觉、听觉、认知、运动以及持续时间这5个维度值的输入，

针对当前任务操作的每个行为元素的信息冲突模块，用于进行当前行为元素的信息冲突量的视觉、听觉、认知、运动以及持续时间这5个维度值的输入，

其中：

视觉维度用于设置视觉需求；

听觉维度用于设置听觉需求；

认知维度用于设置认知需求；

运动维度用于设置运动需求；

持续时间维度用于设置当前行为元素信息需求以及当前行为元素与下一行为元素信息冲突的持续时间，

飞行员认知状态期望计算子模块用于依据方程(1)：