人类的多任务处理可以分为两种不同的模式(Wickens and McCarley,2008)。一种模式涉及并发执行,即同时进行两项任务,比如开车和说话。注意力通过共享大脑中有限的多种资源来分散(Navon and Gopher,1979;Meyer and Kieras,1997;Wickens,2002,2008)。另一种模式涉及顺序任务执行,此时操作员必须选择执行一项任务或另一项任务,因为在超负荷情况下无法同时执行多项任务。人类的经验提供了许多此类多任务处理在高工作负荷下崩溃的例子(Dismukes,2010;Loukopoulos et al.,2009;Wickens and McCarley,2008)。其中一些崩溃导致了悲剧:发短信使视线从路面转移,从而导致碰撞;三哩岛核电站的操作员过于专注于故障诊断,以致于没有注意到关键指标(Rubenstein and Mason,1979);L1011 的飞行员过于专注于潜在的起落架故障,以至于他们停止了高度监控并坠毁在沼泽地中(Wiener,1977);空中交通管制员因交通管理负担过重,忘记将一架等候的飞机移出跑道(NTSB 1991)。事实上,航空业尤其会出现几种情况,即本应具有最高优先级的任务被放弃或忽视,而其他任务则被优先考虑。
战场附近的联合战术空中管制员 (JTAC) 的工作是整合有关敌方攻击部队和附近友军的信息,并指挥配备武器的飞机通过近距离空中支援 (CAS) 消灭敌人,同时安全地协调和规划空中交通 (USMC,2014;Wickens 等人,2018)。因此,JTAC 的很大一部分工作类似于高度非结构化空域中的空中交通管制员的工作。由于 JTAC 必须在移动环境中工作并且经常步行,为了支持这种多任务处理和信息集成,我们利用了航空旋翼机操作的头戴式显示器设计和原理 (Wickens Ververs & Fadden,2004)。此外,由于 JTAC 运行的地理空间环境以及识别和定位该 3D 空间内物体的需要,我们利用了增强现实 (AR),以便为该环境中的实体提供指针或为其附加标签。我们的系统被标记为 DAQRI 增强现实合成高级显示器,或 DARSAD HMD。
,随着武器系统越来越先进,设备的复杂性也随之增加,导致操作人员频繁出错。 Wickens, C. D.,《工程心理学与人类表现》(第 2 版),Jinyoung-seon Jin 和 Ho-wan Kwak 译,《工程心理学:系统设计与人类表现》(Seongwonsa,1994),第 4 - 5 页。 Grether, W. F.,“美国的工程心理学”,《美国心理学家》23:10 (1968),第 745 页。
Christopher Wickens 3 Frédéric Dehais 1 1 ISAE-SUPAERO,法国图卢兹联邦大学。 2 Truestream Aerospace GmbH,德国汉堡。 3 美国科罗拉多州立大学心理学系,科罗拉多州博尔德。 不稳定进近已被确定为进近和着陆事故(例如跑道外接地、硬着陆、机尾撞击等)的主要原因。我们进行了一项实验以分析飞行员在这种进近过程中的表现。十名具有机型等级的商业飞行员在汉堡机场不稳定进近期间分别驾驶 B737 全速飞行模拟器飞行。收集了飞行员飞行 (PF) 的目光。结果显示,一半的飞行员坚持做出错误的着陆决定。后者飞行员在姿态指示器/飞行指引仪上停留的时间更长,而执行复飞的飞行员在做出最终决定之前则更多地注视导航显示器。这些发现表明,在执行相应任务之前很长一段时间内,飞行员就已经做出了着陆还是复飞的决定,而使用启发式方法会影响飞行员的表现。简介不稳定的进近已被确定为造成进近和着陆事故的主要原因。进近和着陆过程中飞行员在飞机操控、系统控制或机组资源管理方面表现不佳,这表明,从 2001 年到 2010 年,全球 49% 的致命事故发生在进近和着陆期间
驾驶舱外,无论是自然环境(天气、鸟类)还是人造环境(空中交通),都与驾驶舱内(发动机故障)一样。机组人员必须根据这些动态情况集中注意力,注意力模式(Boy,2005)要适应外部和内部世界。现代驾驶舱提供的大量数据可能会扰乱注意力的分配,例如,这可能会损害重要信息的存储(例如,Casner,2006)。这种专注的后果之一是注意力在驾驶舱内集中的时间过长(Johnson、Wiegmann 和 Wickens,2006;Rudisill,1994)。事实上,美国国家运输安全委员会 (2010) 和联邦航空管理局均建议提供专门的教育和培训,以克服玻璃驾驶舱问题 (Schumacher、Blickensderfer 和 Summers,2005)。
疲劳有复杂的心理和生理因素,包括睡眠不足、昼夜节律紊乱、感知工作量、延长值班时间、临床睡眠病理学、社会心理方面、环境因素和轮班表。疲劳会对人类表现产生负面影响,并可能导致产出不足和安全失误(Gaydos、Curry 和 Bushby,2013 年;Huey 和 Wickens,1993 年)。疲劳会损害各种心理运动技能和认知功能,而这些技能和功能对于人类在航空业(Caldwell 等人,2009 年)和其他高后果行业(Paltrinieri、Dechy、Salzano、Wardman 和 Cozzani,2012 年)的表现至关重要。因此,减轻疲劳影响的策略主要集中在监管和科学方法上,这些方法限制了工作时间,以防止在航空、医疗和制造业领域工作的人长期困倦(Balkin、Horrey、Graeber、Czeisler 和 Dinges,2011 年)。
担任监控人员时,在检测系统错误和在发生自动化故障时手动执行任务方面存在问题 (Billings, 1988; Wickens, 1992; Wiener and Curry, 1980)。此外,他们还需要监控更复杂的系统。在对自动化问题进行回顾时,Billings (1988) 指出,六起重大飞机事故可直接归因于未能监控自动化系统或自动化系统控制的参数。除了延迟检测到需要干预的问题之外,操作员可能需要相当长的时间才能充分了解系统状态,以便能够采取适当行动。这种延迟可能会阻止操作员执行他们在那里要执行的任务或降低所采取行动的有效性。1989 年,美国航空的一架飞机在拉瓜迪亚机场起飞时坠毁,由于自动油门意外解除而坠入河中,两名乘客丧生 (National Transportation Safety Board, 1990)。机组人员在没有了解问题的情况下试图控制飞机,花费了大量时间,导致中止起飞的决定被推迟,直到为时已晚。
知道在某些任务中,一个人的总体工作量水平在不同领域很有帮助。为预防精神障碍,例如由于永久性压力和超负荷而倦怠,知道一个人的整体工作量水平(Greif&Bertino,2022)是一个优势,因为过去的精神障碍趋势(世界卫生组织,2023年,2023年),必须尽可能地避免这种情况。尤其需要在工作量方面更好地监控安全 - 关键环境,以保护在其中工作的人。例如,在太空飞行中,重要的是要了解每个宇航员的工作量水平,因为更高的工作量水平与犯错的风险更高有关(Morris&Leung,2006年),这可能会迅速致命地结束。此外,由于宇航员一般不使用宇航员,因此ISS和太空中的微重力(ESA,2023)可能会影响整体工作量。Wickens(2008)的多重资源模型定义了影响工作负载的不同维度。微重力的对象的行为与地球重力中的物体显着不同。因此,视觉处理和特殊活动消耗了更多资源,因为宇航员会看到行为
态势感知 (SA) 已经取代传统的“方向舵和操纵杆”技能,成为空战中取胜的主要因素 (Endsley,1995;Svenmarckt 和 Dekker,2003)。态势感知通常被定义为一个人对当前状况的感知 (SA 级别 1)、对当前状况的理解 (SA 级别 2) 和对近期事件的预测 (SA 级别 3) 的三级结构 (Endsley,1995)。态势感知作为一个概念可能是有争议的。例如,Dekker 和 Hollnagel (2004) 将该概念描述为“民间模型”,并采用还原论方法,认为态势感知可以分解为可测量的具体组成部分 (例如决策、感知、理解和长期记忆)。他们还认为,态势感知不容易被证伪 (另见 Flach,1995)。即使承认 SA 确实存在,该概念的科学性仍有待商榷。例如,它存在于用户的认知中,还是更广泛系统的突发属性,以及最合适的测量方法是什么(有关更多详细信息,请参阅 Salmon 等人,2008 年;Endsley,2015 年;Stanton 等人,2017 年;Nguyen 等人,2019 年的广泛评论)?尽管如此,很明显,SA 的概念已成为评估系统和人类表现的重要指标。正如 Wickens (2008) 指出的那样“……人们可以说,该构造在理论和应用中的使用增加证明了
1.1 显示器的历史 目前最先进的运输机上所采用的先进显示器反映了一个多世纪的发展历程。从莱特兄弟用作滑行指示器的绳子到现代电子玻璃驾驶舱,驾驶舱显示器一直是直接向飞行员呈现信息的手段。“这些飞机显示器是飞行员观察力量、命令和信息世界的窗口,而这些东西是无法作为自然发生的视觉事件或物体看到的”(Stokes & Wickens,1988)。直到出现了无视觉参考飞行的需求,以及随后“开发出可用作人工地平仪的陀螺仪”(Hawkins,1987),显示器的发展才受到认真关注。这种认真关注带来了重大进步。后来,另一项推动显示器发展的技术突破是电子技术的快速发展。这使得“伺服驱动仪表在 20 世纪 50 年代成为可能,然后设计师可以自由地将传感器放置在远离实际仪表的位置”(Hawkins,1987 年)。随着数字航空电子技术的不断发展,以及航空运输成为一种流行的旅行方式,人们越来越关注航空安全、人为因素和显示设计。随着飞机性能的提高,飞行员可以获得更多信息,显示器的数量和复杂性都在增加