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更理想的座舱形式

座舱和类似环境人机界面的设计需要格外重视人的认知和动作特点

经典意义上的航电有两个作用,分别是回传状态信息和下送操作指令。

我们也可以讨论大规模自动化系统下的航电含义,此时输入和指示内容因人的干涉降低而减少,需要定义任务的哪些内容需要人的参与,这能够定义整个设计的语境。一个值得注意的问题是,这类系统更倾向于没有人的参与,而需要人干涉的系统仍然受制于与必要输入关联的一系列附属问题,因此对仪表经典意义的讨论是始终适用的。

抽象符号角度

作为人和机器交互的重要中间件,驾驶舱的结构和信息逻辑设计要有非常高的可用性。整个符号系统的“能指”和“所指”都必须降低模糊到一个极低的程度,这要求长时间和一致化的培训。对种信息运用新符号进行指示是可行的,但需要经过大规模的调研。

虽然不属于日常生活领域,航电设计仍然符合非常基础的界面交互原理,其结构应遵循人的认知能力和操作限制。

信息指示方面

因信息传递涉及感知和认知环节,看见并不一定等于理解。除测试可用性以外,应从设计开始注意含义如何传达。

人的注意力和认知能力有限,应避免在这两个因素上增加负担以减少疲劳风险。可通过飞行员了解不同航空器不同驾驶阶段下重视和忽略的状态参数,使用眼动分析可有效得出观察热点。现代航电有能力为不同飞行阶段提供不同布局的信息指示以减轻认知负担。尽管如此,仍然需要意识到空间布局的改变本身也带来认知负担,需要仔细设计,理想情况下应该是用户设计。

“惯用”的布局、操作模式均可再训练成为不同设计服务的习惯,因此不必拘泥于一些传统规范。然而,如果传统规范并不对设计改良产生阻碍,那么应该保持,例如主显示器的大五件视觉布局。

必要时,运用统计意义上可靠的自动化器件取代操作员的部分工作,例如自动油门可在出现突发机动时立即介入以提升安全性。这对战斗机可能更有用。

因此,对于自动化系统,一个基于经验指标(机器学习的)和数据耦合分析的勘误系统将是必需的,它将比人更可靠地判断任何传感器是否工作异常,而且逻辑上不会对飞行安全产生负面影响,例如双输入空速不匹配警告。737Max的两次事故表明它的(至少一部分)空气数据源并没有经过仲裁,很难理解在高度数字化的航电系统里还会出现这种问题。

信息歧义降低的挑战比较大,但许多时候要在出现事故或事故症候时才能发现问题。除了经验访谈和操作者参与设计外没有显著更好的解决方案。

航电的设计应减轻机组资源管理负担,而非要求操作者具有更高的能力,即使对一人座舱也是如此。但对CRM和可用性的评价理论上要求操作者熟练,因此可能需要花长时间才能验证设计合理性。

可以重新考虑平视显示器的形式,理想情况下需要有一个无视场限制的情景。一些航空器的头戴式显示器允许内容与视角同步变化,因此只需要转动头部即可查看全局状况。

指令输入方面

人的感受器官多样,应避免使用单一介质传达信息。例如着陆灯和滑行灯开关的形状不同。麦道的座舱设计较好地满足了这个条件,所有输入器件均具有显著不同的触感、视觉、声学特征和动作反馈。失速警告的操纵杆力反馈是一个典型例子。现代玻璃座舱的开关元件设计似乎正远离这一方向,潜在安全风险更高。

md80 overhead
MD-80座舱的顶部面板,不同类型的开关和旋钮有完全不同的形状,仅靠触觉即可识别控件及其状态。

人的操作力有范围,避免超过一定力范围设计和选择输入部件。大于煤气灶旋钮尺寸的任何输入部件都应配有可调节执行力的机构,如同可调节座椅一样。这类输入部件不多,在座舱中基本就包括各类操纵杆、脚踏板、某些配平旋钮等。

人对习惯的改变有惰性,因此操作者不倾向于在首次选定某个习惯模式后修改,因此,不同设备输入力的配置可能导致截然不同的操作习惯,以及不可复现故障模式。因此,为不同输入机构配置不同的操作力应当限制一个允许存在一致模式的范围,这可使得不同操作员使用舒适,并且模式(相对)可控。

输入的有效性需要能立即评估。因此,从建立输入到出现有效反馈应间隔极短的时间。若是钢丝操纵机构这个问题可以不关注。输入间隔延迟的问题在汽车油门中体现得明显。低或者操纵者不可感的电传延迟是大幅降低人机耦合震荡风险的首要条件,它同时还能降低体力负担,消除“对抗”感,因此减少心理疲劳和厌恶情绪。

力臂调节器要有极高的可靠性,除非操纵系的大力端和小力端机械独立。

输入应当具有唯一可预测的行为,这有助于建立直觉和肌肉记忆,而且允许可靠完成时间关键性任务。达索和空客等的玻璃座舱采取了类似个人计算机的界面交互模式,这在低机动性场合可能被认为对安全性负面影响不大,但该准则逻辑上依然适用,除非达索和空客认为它们的驾驶员飞行期间过于无聊。

输入应当容错和可回退以及交叉检查。可以运用组合指标勘误系统判断显著不可能出现的输入状态,截获异常输入并提出警告。

座舱的视觉和空间形式可以有大幅改进空间,最好的方式是对整个体验进行设计而不是在现有框架上打补丁。

输入和指示器件容易误触可能与他们的造型有关系,许多时候理想部件是特殊设计的,例如下沉在面板内部的拨杆不需要保护盖即可防止误操作等。


迁移自旧文章“一些关于航电的说法”并有所编辑。

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