飞行器驾驶舱人机工效评估系统及其方法

本发明涉及飞行器数据处理，具体涉及一种飞行器驾驶舱人机工效评估系统及其方法。

背景技术：

1、飞行器驾驶舱是飞行员进行操作的核心区域，其设计直接关系到飞行员的操作效率、舒适度以及安全性。人机工效学考虑的是人在与机器或环境交互时的生理、心理需求，并通过合理的设计来优化这种交互。目前，对飞行器驾驶舱的人机工效评估主要依赖于人工观察和经验判断，这种方法主观性强，缺乏客观性和精确性。此外，随着航空技术的发展，驾驶舱内设备日益复杂，传统的评估手段已难以满足现代飞行器的需求。

2、现有的飞行器驾驶舱设计中往往更注重设备的功能性与操作性能，而对飞行员的人体工效学考虑不足。这种局限性使得飞行员在长时间操作或复杂任务中，容易出现疲劳、注意力分散、反应迟缓的问题，进而导致误操作甚至危及飞行安全。现有技术缺乏一种能够全面监测和评估飞行员生理、心理状态，并有效结合操作行为的数据分析系统，无法为驾驶舱设计优化提供足够的客观依据。

3、因此，需要提供一种飞行器驾驶舱人机工效评估系统及其方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种飞行器驾驶舱人机工效评估系统及其方法，通过监测飞行员的生理和心理负荷，分析操作行为，从而为驾驶舱设备布局和界面设计的优化提供参考，旨在提高飞行员的工作性能并保障飞行安全性，以解决现有的评估结果不够全面，导致误操作甚至危及飞行安全的问题。

2、本发明的一种飞行器驾驶舱人机工效评估方法采用如下技术方案，包括：

3、获取每个设计方案的驾驶舱的空间利用率、飞行员在每个设计方案的驾驶座椅时的视线范围，并根据模拟飞行员在每个设计方案的驾驶舱内操作设备时手臂能触及的设备数量获取每个设计方案的驾驶舱内的设备可达性；

4、根据在每个设计方案的控制面板执行每种操作时的操作时间，获取每个设计方案的控制面板的可操作性；根据飞行员在规定时间内对每个设计方案的控制面板上的飞行信息的正确识别率，获取每个设计方案的控制面板的信息传递效率；根据在每个设计方案的控制面板操作每种控制元件时的反馈力，获取每个设计方案的控制面板的物理反馈强度；

5、根据预设的评分标准获取飞行员对每个设计方案的驾驶舱内显示界面的信息可读性进行评分，将显示界面所有项信息的评分均值，作为每个设计方案的显示界面的信息可读性；将飞行员在规定时间内对设计方案的驾驶舱内显示界面的各项显示信息的识别时间，作为识别每项信息时的优先级值，根据识别每项信息时的优先级值获取每个设计方案的驾驶舱内显示界面的信息优先级；

6、获取多个飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时的心率变异性、皮肤电导率，将所有飞行员的心率变异性均值作为每个设计方案的驾驶舱对飞行员的疲劳程度；将所有飞行员的皮肤电导率均值作为每个设计方案的驾驶舱对飞行员的心理压力；获取飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时评估的驾驶舱的舒适度；

7、将驾驶舱的空间利用率、视线范围、设备可达性，控制面板的可操作性、信息传递效率、物理反馈强度，显示界面的信息可读性、信息优先级，以及驾驶舱内模拟飞行时飞行员的疲劳程度、心理压力以及飞行员评估的驾驶舱的舒适度作为设计方案的评估指标；

8、对所有评估指标进行归一化处理得到目标评估指标，采用critic法获取每个评估指标的权重；根据每个设计方案中的目标评估指标和权重，并采用vikor法获取所有设计方案中的最优设计方案。

9、优选地，获取每个设计方案的驾驶舱的空间利用率的步骤为：

10、根据设计方案的驾驶舱内部空间中设备的总体积与可用空间体积；

11、将设备的总体积与可用空间体积的比值，作为每个设计方案的驾驶舱的空间利用率。

12、优选地，获取每个设计方案的驾驶舱内的设备可达性的步骤为：

13、根据飞行员在设计方案中驾驶座椅时的手臂可达的设备数以及总设备数；

14、将飞行员在设计方案中驾驶座椅时的手臂可达的设备数与总设备数的百分比值，作为每个设计方案的驾驶舱内的设备可达性。

15、优选地，获取每个设计方案的控制面板的可操作性的步骤为：

16、获取在每个设计方案的控制面板执行每种操作时的操作时间；

17、利用专家赋权法为每种操作赋予操作权重；

18、对执行每种操作时的平均操作时间以及每种操作的操作权重进行加权求和得到每个设计方案的控制面板的可操作性。

19、优选地，获取每个设计方案的控制面板的信息传递效率的步骤为：

20、根据飞行员在规定时间内对每个设计方案的控制面板上的飞行信息进行一次识别，将所有飞行员正确识别的数量与飞行员总数的比值，作为飞行员对每种飞行信息的正确识别率；

21、利用专家赋权法为控制面板上的每种飞行信息赋予信息权重；

22、对控制面板上的每种飞行信息的正确识别率以及信息权重进行加权求和得到每个设计方案的控制面板的信息传递效率。

23、优选地，获取每个设计方案的控制面板的物理反馈强度的步骤为：

24、获取在每个设计方案的控制面板操作每种控制元件时的反馈力；

25、利用专家赋权法为控制面板上的每种控制元件指令赋予力度权重；

26、对操作每种控制元件时的反馈力和力度权重进行加权求和得到每个设计方案的控制面板的物理反馈强度。

27、优选地，获取每个设计方案的驾驶舱内显示界面的信息优先级的步骤为：

28、根据专家赋权法对显示界面的每项信息赋予优先级权重；

29、对每个飞行员识别每项信息时的优先级值以及优先级权重进行加权求和得到显示界面的信息优先级。

30、优选地，获取飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时评估的驾驶舱的舒适度的步骤为：

31、根据预设的舒适度评分标准，获取飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时评估的舒适度；

32、将所有飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时评估的舒适度均值作为每个设计方案的驾驶舱的舒适度。

33、优选地，采用vikor法获取所有设计方案中的最优设计方案的步骤为：

34、采用vikor法，并根据每个设计方案中的目标评估指标和权重，获取每个设计方案的群体效用值和个体遗憾值；

35、根据每个设计方案的群体效用值和个体遗憾值，获取每个设计方案的折中值；

36、根据群体效用值、个体遗憾值以及折中值获取所有设计方案中的最优设计方案。

37、本发明的一种飞行器驾驶舱人机工效评估系统采用如下技术方案，包括：

38、驾驶舱布局指标评估模块，用于获取每个设计方案的驾驶舱的空间利用率、飞行员在每个设计方案的驾驶座椅时的视线范围，并根据模拟飞行员在每个设计方案的驾驶舱内操作设备时手臂能触及的设备数量获取每个设计方案的驾驶舱内的设备可达性；

39、控制面板指标评估模块，用于根据在每个设计方案的控制面板执行每种操作时的操作时间，获取每个设计方案的控制面板的可操作性；根据飞行员在规定时间内对每个设计方案的控制面板上的飞行信息的正确识别率，获取每个设计方案的控制面板的信息传递效率；根据在每个设计方案的控制面板操作每种控制元件时的反馈力，获取每个设计方案的控制面板的物理反馈强度；

40、显示界面指标评估模块，用于根据预设的评分标准获取飞行员对每个设计方案的驾驶舱内显示界面的信息可读性进行评分，将显示界面所有项信息的评分均值，作为每个设计方案的显示界面的信息可读性；将飞行员在规定时间内对设计方案的驾驶舱内显示界面的各项显示信息的识别时间，作为识别每项信息时的优先级值，根据识别每项信息时的优先级值获取每个设计方案的驾驶舱内显示界面的信息优先级；

41、飞行员生理与心理状态指标评估模块，用于获取多个飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时的心率变异性、皮肤电导率，将所有飞行员的心率变异性均值作为每个设计方案的驾驶舱对飞行员的疲劳程度；将所有飞行员的皮肤电导率均值作为每个设计方案的驾驶舱对飞行员的心理压力；获取飞行员在每个设计方案的驾驶舱内模拟飞行时评估的驾驶舱的舒适度；

42、设计方案评估模块，用于将驾驶舱的空间利用率、视线范围、设备可达性，控制面板的可操作性、信息传递效率、物理反馈强度，显示界面的信息可读性、信息优先级，以及驾驶舱内模拟飞行时飞行员的疲劳程度、心理压力以及飞行员评估的驾驶舱的舒适度作为设计方案的评估指标；对所有评估指标进行归一化处理得到目标评估指标，采用critic法获取每个评估指标的权重；根据每个设计方案中的目标评估指标和权重，并采用vikor法获取所有设计方案中的最优设计方案。

43、本发明的有益效果是：

44、1、本发明采用计算机仿真、原型设计、主观问卷反馈和客观数据采集多种评估方式相结合的方式，形成一个综合的评估体系，这种多维度的评估方法不仅能够全面衡量座舱设计的各个方面，还能够确保不同类型的数据相互补充，提供更加准确和可靠的评估结果。同时，本发明采用了critic法和vikor法的多准则决策方法，对各种评估指标进行科学的权重计算和综合分析，通过量化的评估过程，最终能够确定最优设计方案，从而为设计方案决策提供科学、公正的支持，避免人为偏差和主观干扰，不仅提高了飞行器座舱设计的精确性和可靠性，还能够确保飞行员的操作舒适性和飞行安全，具有广泛的应用前景和实践价值。

45、2、本发明通过分别评估驾驶舱布局、控制面板、显示界面、飞行员生理与心理状态，通过整合各评估指标的数据，设计出一个具有全面性和灵活性的综合决策评价体系，保障能够从多维度全面评估座舱设计方案，本方法不仅结合量化指标的分析，还综合了飞行员的主观反馈和操作测试数据，从而保障评估结果的全面性。