ISSN 2079-6617 (Print)
ISSN 2309-9828 (Online)
Ru | En
РПО
Факультет психологии МГУ имени М.В. Ломоносова
Главная RSS Поиск
Приглашение к публикации

ГлавнаяВсе статьи журналаНомера

Величковский Б.Б. Инженерно-психологические проблемы проектирования интрефейсов управления беспилотными летательными аппаратами // Национальный психологический журнал. – 2020. – № 1(37). – С. 31–39.

Автор(ы): Величковский Борис Борисович

Аннотация

Актуальность. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) широко используются сегодня в различных областях деятельности. Их применение сталкивается со значительными проблемами в области эргономики и человеческого фактора.

Цель: изучение типичных инженерно-психологических проблем проектирования систем управления БПЛА. Этапы исследования. Обзор литературы по проблемам инженерно-психологического проектирования интерфейсов БПЛА.

Результаты. Рассматриваются вопросы преодоления сенсорной изоляции оператора, негативных эффектов ошибок автоматизации, потери связи с БПЛА и монотонии, а также проблемы разработки интерфейсов для поддержки деятельности команд операторов. Также рассматриваются вопросы методологии и методов инженерно-психологического проектирования интерфейсов систем управления БПЛА.

Выводы. Проектирование интерфейсов систем управления БПЛА представляет собой сложную инженерно-психологическую задачу. При разработке интерфейсов систем управления БПЛА перспективным является применение систем виртуальной реальности, искусственного интеллекта и прогностических дисплеев. Актуальной задачей является разработка обобщенных инженерно-психологических рекомендаций по созданию интерфейсов БПЛА.

Страницы: 31-39

Поступила: 06.02.2020

Принята к публикации: 15.02.2020

DOI Number: 10.11621/npj.2020.0103

Разделы журнала: Психология компьютеризации

Ключевые слова: беспилотные летальные аппараты; инженерно-психологическое проектирование; виртуальная реальность; искусственный интеллект; проективные дисплеи; адаптивная автоматизация

PDF: /pdf/npj-no37-2020/npj_no37_2020_031-039.pdf

Доступно в on-line версии с 31.03.2020

Введение

Беспилотные летательные аппара­ты (БПЛА) получили широкое распро­странение в военном деле и в различных гражданских областях (Гандер, Лыса­ков, 2017; Hobbs, Layall, 2016). Их при­менение сталкивается со значительны­ми проблемами в области эргономики и человеческого фактора. Исследование авиационных происшествий с БПЛА (Williams, 2004) показало, что до 70% по­терь БПЛА в той или иной мере обуслов­лены неправильными действиями опе­ратора, т.е. человеческим фактором. Это соответствует общему тренду развития сложных технических систем, когда вы­сокий уровень автоматизации сопрово­ждается ростом значимости надежности человека-оператора. В связи с этим боль­шое значение получает изучение вопро­сов инженерно-психологического обеспечения проектирования и эксплуатации беспилотных летательных комплексов. В данной работе будут рассмотрены ос­новные инженерно-психологические проблемы управления БПЛА.

Психологические проблемы управления БПЛА

Управление и применение БПЛА свя­зано с рядом серьезных психологиче­ских проблем, которые выходят за рам­ки вопросов, связанных с управлением пилотируемыми летательными аппарата­ми (Гандер, Лысаков, 2017; Gawron, 1998; Chen et al., 2007). В таблице 1 дан обзор типичных психологических проблем, возникающих в практике использования БПЛА.

Табл. 1. Основные психологические проблемы управления БПЛА

Сенсорная изоляция

Отсутствие слуховой и проприоцептивной информации о полете, ограниченная зрительная информация, задержки передачи изображения, низкое качество изображения

Уровни автоматизации

Значительные различия в уровне автоматизации, различная автоматизация разных отрезков полета, ошибки автоматизации

Нарушения коммуникации

Ненадежная коммуникация по радиосвязи

Необычные режимы полета

Длительный монотонный полет

Подбор команд операторов

Проблемы разделения функций между операторами, управление несколькими БПЛА одним оператором

Отбор и обучение операторов

Требования к подготовке операторов, перенос навыков

Стресс и эмоциональные проблемы

Ошибки автоматизации, потеря БПЛА, принятие ошибочных решений

Главная психологическая проблема управления БПЛА – это пространствен­ная удаленность оператора от управля­емого аппарата. Из-за этого оператор лишен значительного количества сенсорной информации, которая обычно сопровождает полет, и может допускать значительные ошибки в принятии ре­шений. В частности, оператор лишен проприоцептивной информации о попадании БПЛА в зону турбулентности. Основной источник информации – ви­деокамера с ограниченным полем зре­ния. Неудивительно, что в таких условиях ошибки пилотирования являются частой причиной потери БПЛА.

Вторая важная проблем – необходи­мость взаимодействия с частично не­надежной автоматизацией (Parasuraman et al., 2000; Fern et al., 2011). БПЛА значи­тельно различаются по уровню реализованной автоматизации. Кроме того, по- разному автоматизированы различные этапы и режимы полета. Сегодня мало из­вестно о том, какие режимы автоматиза­ции являются оптимальными. Очевидно, это зависит от множества факторов: ре­жима полета, решаемой задачи, качества видеосигнала, коммуникационных задер­жек и даже состояния и уровня подготов­ки оператора. Кроме того, перспективные системы могут реализовывать адаптив­ную автоматизацию, т.е. динамическое распределение функций между операто­ром и БПЛА. Еще один важный аспект – ненадежность автоматических систем, в связи с чем возникает комплекс про­блем по информированию оператора об ошибках автоматизации и поддержки ис­правления их в ручном режиме. Все эти проблемы должны будут найти решение в адекватном интерфейсе системы управления БПЛА (Ruff et al., 2002).

Необходимость поддержания комму­никации с управляемым аппаратом по­средством ненадежного канала связи так­же ограничивает эффективность работы оператора (Cox, Wong, 2019). Это приводит к возникновению задержек, которые могут быть достаточно значительными. Задержки в исполнении команд систе­мой всегда фрустрируют пользователя, если превышают 1 секунду. Более дли­тельные задержки тем более повышают уровень стресса. Кроме того, они могут приводит к принятию неправильных ре­шений, так как за время передачи сиг­нала ситуация может измениться. Поте­ря связи – сложная проблема, она может полностью нарушать понимание опе­ратором ситуации, в которой находит­ся БПЛА. Обеспечение надежной связи с БПЛА – это важный технический ас­пект проектирования беспилотных ком­плексов, без которого психологический комфорт и эффективная работа опера­тора невозможны. Однако в реальных условиях бесперебойной коммуникации не существует, что ставит перед проек­тировщиком интерфейса важную задачу преодоления нарушений понимания опе­ратором состояния системы.

Психологически сложным оказыва­ются и режимы применения БПЛА. Сов­ременные разведывательные БПЛА мо­гут находиться в воздухе более суток, при этом имеет место высокая однообраз­ность сопровождения такого полета. Это делает работу оператора предельно монотонной и просто выходящей за рам­ки физиологически приемлемого режи­ма деятельности. Возникающие внезапно особые события – обнаружение целево­го объекта или ошибки автоматизации – требуют полного включения оператора в деятельность. То, что такие переходы от состояния монотонии и недонагружен­ности к полной нагрузке трудны для че­ловека и сопровождаются повышенной вероятностью ошибок, хорошо известно из исследований автоматизирован­ных систем, в которых уровень моното­нии оператора заведомо гораздо ниже. Классическая проблема автоматизации – недонагрузка оператора многократно усилена в ситуации управления БПЛА (Gunn et al., 2009).

БПЛА обычно управляются командой операторов (минимум двумя). Это ставит сложные проблемы коммуникации и ко­ординации между операторами, услож­няет вопросы разделения функций меж­ду автоматикой и операторами в группе. Кроме того, типичной психологический и технической проблемой является пере­дача управления над БПЛА от одного опе­ратора к другому, а также необходимость смены психологического контекста при смене роли оператором внутри команды. Новые вызовы сегодня – это увеличение количества БПЛА, которые управляют­ся или, по крайней мере, отслеживают­ся одним оператором, и использование стратегии Multiple Operators-Multiple UAVs (MOMU, Много операторов – Много БПЛА) в которых несколько операторов одновременно управляют несколькими БПЛА. Показано, что в ряде случае такая стратегия значительно повышает эффек­тивность применения группы незави­симых БПЛА, однако это требует учета сложных взаимодействий технологиче­ских и психологических факторов (Parat et al., 2016).

Проблемы отбора и обучения опе­раторов обычно выходят за рамки узко понятой проблематики проектирования интерфейсов, тем не менее, системный анализ проблематики создания средств управления БПЛА требует учета и этих факторов. За рубежом даже в военной об­ласти сегодня отсутствуют единые тре­бования к подготовке операторов БПЛА. Кроме того, неоднократно показано, что пилоты самолетов и вертолетов не обяза­тельно становятся эффективными операторами БПЛА. Это означает, что техни­ка пилотирования и применения БПЛА имеет свою особенную психологическую структуру, которая должна формировать­ся и шлифоваться в ходе специальной подготовки. Так как эта подготовка с не­обходимостью будет ориентироваться на используемые и перспективные интер­фейсы и средства автоматизации, про­блемы обучения операторов и переноса навыков замыкаются на проблемы инже­нерно-психологического анализа взаи­модействия человека и БПЛА.

Последняя психологическая проблема при боевом применении БПЛА – это вы­сокая вероятность эмоционального на­пряжения и стресса у операторов в ходе выполнения рабочих и боевых заданий. Роль негативных эмоциональных фак­торов в работе операторов БПЛА неод­нократно отмечалась в отечественных и зарубежных публикациях (Першин, 2017; Сафонова и др., 2018; Gal et al., 2016; Armour, Ross, 2017). Основная гипотеза заключается в том, что необходимость наносить удары по людям, в том числе по гражданским лицам, приводит к росту вероятности возникновения психологи­ческих расстройств таких, как посттрав­матическое расстройство, депрессия и профессиональное выгорание. Тем не ме­нее, объективные исследования (Chapelle et al., 2011) показывают, что:

  1. нет различий в вероятности развития этих состояний у операторов БПЛА и пилотов ВВС;

  2. неблагоприятные психологические со­стояния развиваются преимуществен­но под влиянием операциональных, а не боевых стрессоров – высокой мо­нотонии, неудобного графика работы, скученных условий работы и плохой эргономики интерфейса.

Последний результат показывает, что продуманное с учетом инженерно-пси­хологического анализа деятельности оператора БПЛА проектирование интер­фейсов систем управления БПЛА может снижать и вероятность развития небла­гоприятных психологических состояний у операторов БПЛА.

Интерфейсы БПЛА и сенсорная изоляция

Проблема сенсорной изоляции и свя­занное с ней сниженное осознание си­туации (Endsley, 2015) – центральная инженерно-психологическая проблема управления БПЛА. Ее преодоление может идти несколькими путями. Один путь – это использование мультимодальных ин­терфейсов (ММИ). ММИ предоставляют информацию оператору в нескольких модальностях – не только в зрительной, но и в слуховой, и в гапитической. Ко­нечно, передача такой информации от БПЛА требует установки на нем специа­лизированных сенсоров, однако в усло­виях сегодняшнего развития сенсорных технологий это не представляется суще­ственным ограничением. Например, опе­ратору может передаваться проприоцеп­тивная информация о нахождении в зоне турбулентности или слуховая информа­ция о работе двигателя. ММИ могут до­полнять друг друга, а могут передавать совершенно различную информацию. Важно, что опыт использования ММИ показывает их высокую помехоустойчи­вость – возникающая проблема доста­точно рано отражается сразу на несколь­ких каналах и может быть исправлена в самом начале. Кроме того, многока­нальная сенсорная информация дает оператору улучшенную обратную связь – информацию о последствиях управляющих воздействий на БПЛА и снижа­ет риск ошибок. Пробные исследования показывают увеличение эффективности управления БПЛА при использовании ММИ, хотя такое повышение эффектив­ности может зависеть от разных факто­ров. Дополнительные каналы сенсорной информации тоже могут перегружать оператора и снижать эффективность его работы. Проектирование ММИ для БПЛА потребует разработки качественно но­вой методологии, в которой психологи­ческие модели восприятия и внимания будут играть центральную роль.

Перспективный вариант интерфей­сов для БПЛА – это интерфейсы на осно­ве виртуальной реальности (Smolyanskiy, Gonzalez-Franco, 2017; Chicaiza et al., 2018; Kotr, Novak, 2018; Watanabe, Takahashi, 2019). В таких интерфейсах управле­ние БПЛА осуществляется в виртуальном пространстве, в котором информация от БПЛА интегрируется с информацией из других источников данных: Глонасс/ GPS, данных разведки, цифровых 3D карт местности и т.д. При этом возможны раз­личные парадигмы управления: жесто­вые (Pfeil et al., 2013; Kwak, Sung, 2016), 3D джойстики и др., которые прямо ото­бражаются на трехмерные перемещения БПЛА. Важно отметить, что такие непо­средственные способы управления могут превосходить традиционные средства – мышь/джойстик, а интеграция многочи­сленной информации в едином вирту­альном пространстве резко увеличивает осознание ситуации и снижает требова­ния к умственной интеграции информа­ции оператором. Интерфейсы на осно­ве виртуальной реальности также могут быть дополнены различными сенсорны­ми модальностями, что будет повышать уровень погружения оператора в выпол­няемую деятельность и способствовать преодолению сенсорной изоляции. В це­лом следует отметить, что создание ин­терфейсов БПЛА на основе виртуальной реальности может считаться основным, но несколько отдаленным путем разви­тия в этой области инженерно-психоло­гического проектирования.

Выбор уровня автоматизация БПЛА

Проектирование интерфейсов БПЛА во многом зависит от уровня автомати­зации функций БПЛА. Сегодня выделя­ют три уровня таких функций – полет, навигация и использование (т.е. целевое применение БПЛА). Кроме того, имеются функции отслеживания состояния само­го БПЛА (состояния его бортовых систем, уровня топлива и пр.), которые в любом случае выполняются оператором (функ­ция мониторинга). Функции полета и на­вигации сегодня часто широко автоматизированы, но при этом могут различаться режимом автоматизации. Например, опе­ратор может закладывать в БПЛА и под­тверждать траекторию полета и его пара­метры (management-by-consent), а может вмешиваться в самостоятельно рассчи­танную БПЛА траекторию полета только в исключительных случаях (management-by-exception). Режимы автоматизации БПЛА в ближайшее время многократно усложнятся за счет широкого распро­странения систем искусственного интеллекта. Для всех разнообразных ре­жимов автоматизации понадобятся свои принципы проектирования интерфей­сов БПЛА. Пока исследования отдают предпочтения среднему уровню автома­тизации функций беспилотного полета (management-by-consent).

В связи с проблемой автоматизации функций возникают два дополнительных психологических вопроса. Это вопрос о надежности автоматизации и вопрос о доверии к автоматизации. Вопрос о надежности принципиален, так как лю­бая автоматика может дать сбой. При проектировании интерфейсов систем управления БПЛА важное значение сле­дует уделить адекватному сигнализирова­нию о сбоях в работе автоматизирован­ных систем. Это не тривиальная задача, далеко выходящая за пределы подачи простых звуковых оповещений. В усло­виях динамического изменения обста­новки, высокой монотонии и связанной с ней потери бдительности, такие сиг­налы могут просто не замечаться. Кроме того, само автоматизированное обнару­жение нарушений в работе автоматизи­рованных систем не является надежным на 100%, что приводит к ложным тревогам и последующему игнорированию оператором сообщений об ошибках. Эта проблематика хорошо известна инже­нерным психологам и требует адаптации уже имеющихся решений к проблемной области управления БПЛА. Что касается доверия к автоматизации, то оно может быть избыточным со стороны оператора. В этом случае важным аспектом проекти­рования интерфейсов БПЛА является яв­ное указание допусков и погрешностей действий, которые выполняют или предлагают к выполнению системы автомати­зации БПЛА.

Осознание ситуации и нарушения коммуникации

Управление БПЛА осуществляется че­рез радиоканал. В связи с этим возни­кают две родственные проблемы: задер­жка обратной связи и потеря связи. Все они приводят к потере оператором осознания ситуации – понимания того, в ка­ком состоянии находится управляемый БПЛА, и как изменилась оперативная си­туация в целом. В исследованиях в сфере когнитивной эргономики неоднократно отмечалось, что адекватное осознание ситуации является основной предпосыл­кой успешной операторской деятельнос­ти. Представляется, что решение этой проблемы на уровне проектирования ин­терфейсов БПЛА может лежать в сфере максимального использования прогностических интерфейсов. Прогностиче­ские интерфейсы отображают варианты изменения ситуации и состояния управ­ляемой системы в некоторой временной перспективе, достаточной для того, что­бы оператор мог предсказать состояние системы и оперативную ситуацию в тот момент, когда связь восстановится. На­пример, при потере связи прогности­ческий дисплей может отображать курс БПЛА с учетом его предыдущего курса, заложенных навигационных программ и погодных условий. Современные вычи­слительные системы, доступ к значитель­ному объему спутниковых и цифровых данных, методы искусственного интел­лекта и визуализации данных – все это способствует разработке высококачест­венных прогностических дисплеев для систем управления БПЛА.

Интерфейсы, автоматизация и монотония

Многочисленные психологические исследования деятельности операторов БПЛА указывают на высочайший уровень монотонии при выполнении их профес­сиональных обязанностей. Монотония сама по себе является негативным функ­циональным состоянием, а при выполне­нии оперативных задач важным являют­ся связанные с ней потеря бдительности (Funke et al., 2017; Wohleber et al., 2019) и неспособность оператора быстро вклю­читься в ситуацию, требующую его реа­гирования. С точки зрения собственно проектирования интерфейсов, возмож­ности предупреждения развития моното­нии достаточно малы. Важным подходом к предупреждению монотониии является использование систем адаптивной авто­матизации, при которой автоматика пе­редает управления БПЛА оператору для того, чтобы он снова включился в цикл управления (Wilson, Russel, 2007; Calhoun et al., 2017). В связи с этим возникает во­прос об адекватном отображении ре­жимов автоматизации на элементах ин­терфейса с целью предупреждения т.н. ошибок режима – ситуаций, в которых автоматика передает функции управле­ния оператору, а оператор полагает, что эти функции выполняются автоматиче­ски. Различение режимов выполнения функций должны поддерживаться выра­женными зрительными изменениями, однако их конкретная реализация остается предметом инженерно-психологи­ческого анализа. Сегодня следует концен­трировать разработку интерфейсов на создание предпосылок систематического включения оператора в цикл управления для предупреждения развития эффектов монотонии.

Интерфейсы для команд операторов

Разработка интерфейсов для команд операторов приводит к постановке мно­гих инженерно-психологических про­блем. Представляется, что общая кон­цепция проектирования операционных залов для управления сложными БПЛА и их группами должна быть направлена на достижение разделенного осознания ситуации (РОС). РОС заключается в об­щем понимании того, в каком состоянии находится БПЛА, какова оперативная си­туация в зоне ее действия и каковы воз­можные сценарии развития оперативной ситуации. Кроме того, важной инженерно-психологической задачей является разработка средств коммуникации меж­ду операторами БПЛА, которые, во-первых, не отвлекали бы оператора от вы­полнения основной задачи и, во вторых, обеспечивали бы адекватный обмен ин­формацией. Особые техники инженер­но-психологического проектирования должны быть разработаны для MOMU- сценариев, для которых еще практически нет данных об эффективности работы операторов при различных формах ор­ганизации интерфейсов.

Методология и методы проектирования интерфейсов БПЛА

В дополнение к рассмотренным выше специальным вопросам проектирования интерфейсов систем управления БПЛА в этом разделе мы рассмотрим общие ме­тодологические и методические вопро­сы такой работы. Управление БПЛА и их интерфейсы могут существенно разли­чаться по ряду переменных. Основное различие заключается в уровне управле­ния – низкоуровневый контроль полета и применение БПЛА с низким уровнем автоматизации или высокоуровневый контроль высокоавтоматизированного БПЛА. В последнем случае роль оператора сводится к мониторингу автоматизации и к принятию решений (например, о применении оружия). Именно к послед­нему варианту сегодня стремятся разра­ботчики БПЛА, учитывая, в частности, данные о повышении эффективности применения БПЛА при высоком уровне автоматизации. Однако целый ряд иссле­дований свидетельствует о том, что в высокоавтоматизированном режиме управ­ления БПЛА могут возникать типичные ошибки, обусловленные человеческим фактором, приводящие к серьезным по­следствиям.

Ошибки управления БПЛА могут быть связаны с недостатками интерфейса. К ним относят, например, неудачные цве­товые схемы, слишком мелкий шрифт, нестандартную/непонятную символи­ку, непонятные сокращения и неточную информацию на дисплеях. На более вы­соком уровне организации интерфейса большую роль играет глобальное распо­ложение элементов интерфейса. Слож­ности считывания информации о состо­янии БПЛА и ее интерпретации могут усиливаться под влиянием эмоциональ­ного стресса и высокой когнитивной нагрузки. В связи с этим при проекти­ровании интерфейсов для БПЛА внима­ние следует уделить принципам человекоориентированного проектирования. В частности, положительный эффект мо­жет принести применение методов про­ектирования экологических интерфей­сов, хорошо зарекомендовавших себя в области создания сложных социо-тех­нических систем (Cauchard et al., 2015; Fernandez et al., 2016). При проектиро­вании экологических интерфейсов де­лается упор на выявление умственных моделей оператора, которыми он руко­водствуется при управлении системой. Это делает контроль БПЛА интуитивно понятным и высвобождает ресурсы вни­мания и памяти для принятия решений в эмоционально- и когнитивно-сложных ситуациях.

Для проектирования и оценки качест­ва интерфейсов БПЛА сегодня может ис­пользоваться ряд методов. Опросные ме­тоды связаны с качественной оценкой когнитивной нагрузки, которую вызыва­ет у пилотов взаимодействие с интерфей­сом. В частности, для этих целей была модифицирована шкала Харпера-Купера (Harper-Cooper Scale), обычно применя­емая для оценки когнитивной нагрузки при управлении пилотируемыми лета­тельными аппаратами. Модифицирован­ная шкала Харпера-Купера оценивает, насколько специфические для БПЛА элементы дизайна интерфейса увеличивают когнитивную нагрузку на оператора. Как и для других опросных методов, для это­го метода характерна высокая субъектив­ность и зависимость от эмоциональных факторов. Поэтому интерес представля­ет сочетание опросных методов оценки интерфейсов БПЛА с объективными ме­тодами.

Одним таким объективным методом может быть юзабилити-тестирование (Liu et al., 2018). Хотя этот метод широ­ко используется при проектировании ин­терфейсов коммерческих программных продуктов общего назначения, его упор на комплексный анализ реальных сцена­риев использования крайне полезен для выявления нетипичных ошибок при ис­пользовании БПЛА. Юзабилити-тестиро­вание заключается в выполнении опера­тором реалистичных задач применения БПЛА с регистрацией различных показа­телей эффективности выполнения этих задач и последующим психологическим анализом произведенных действий. Ме­тод может быть дополнен регистраци­ей различных психофизиологических показателей. Этот метод предоставляет большое количество данных, объединя­ет качественные и количественные виды анализа, но достаточно трудоемок. Тем не менее, сегодня большой интерес пред­ставляет перенос этой методологии на ситуации проектирования и сравнения проектов интерфейсов сложных техни­ческих систем, включая БПЛА.

Юзабилити–тестирование как метод оценки интерфейса важно и потому, что выявляет конкретные показатели качест­ва интерфейса. Это показатели эффек­тивности (точность работы), продуктивности (скорость работы), изучаемости (т.е. простота обучения, измеряемая как время, необходимое для обучения) и удовлетворенности пользователя. По­следний показатель не так важен в во­енном деле, однако может в любом слу­чае быть важным индикатором качества интерфейса. Полученные показатели по юзабилити-шкалам могут быть суммиро­ваны с разными другими показателями для комплексной оценки качества интер­фейса БПЛА. В частности, опыт приме­нения БПЛА может быть использован для построения регрессионных моделей, связывающих значения юзабилити-шкал и эффективность использования БПЛА.

В сегодняшней практике реально­го проектирования систем управления БПЛА нельзя будет обойтись без систе­мы рекомендаций. Такие рекомендации должны описывать элементы и функциональные свойства интерфейсов, указан­ные в таблице 2.

Табл. 2. Требования к рекомендациям по проектированию интерфейсов БПЛА (по Hobbs, Lyall, 2016).

Общие требования

Общие требования к ЧМИ: согласованность обозначений, обратная связь, восстановление после ошибок и т.д.

Описания задач

Что оператор должен выполнить без описания того способа выполнения

Требования к дисплеям

Какая информация должна быть предъявлена без описания способа предъявления

Требования к элементам управления

Какие воздействия оператор должен иметь возможность оказывать на БПЛА без описания способа воздействия

Свойства интерфейса

Требования к физическим и функциональным свойствам интерфейса

Наличие таких рекомендаций позво­лит избежать типичных ошибок при со­здании интерфейсов БПЛА и унифициро­вать этот процесс. Кроме того, на основе рекомендаций можно легко реализовать процедуру экспертной оценки проектов интерфейсов. Экспертные оценки позво­ляют быстро и малозатратно оценить, в какой мере проект интерфейса соответ­ствует рекомендациям (и опыту экспер­та) и быстро отбросить неперспективные проектные решения. Например, при проектировании пользовательских интер­фейсов общего назначения экспертные оценки являются эффективным методом выбора проектных решений. Поэтому разработка общих рекомендаций по про­ектированию интерфейсов БПЛА (с уче­том класса и области их использования) представляется важной и даже первооче­редной задачей инженерно-психологи­ческих исследований в области проекти­рования систем управления БПЛА.

Заключение

В данной работе были рассмотрены центральные психологические пробле­мы управления и применения БПЛА в их связи с вопросами проектирования ин­терфейсов систем управления БПЛА. На основании проведенного анализа можно сделать несколько выводов:

  • Проектирование интерфейсов систем управления БПЛА представляет собой сложную инженерно-психологиче­скую задачу;

  • Инженерно-психологические проблемы при проектировании интерфейсов сис­тем управления БПЛА концентрируются вокруг проблем преодоления сенсорной изоляции, недостатков автоматизации, нарушения коммуникации и осознания ситуации, преодоления негативных  эф­ектов монотониии и поддержки работы команд операторов;

  • При разработке интерфейсов систем управления БПЛА перспективным яв­ляется применение систем виртуаль­ной реальности, искусственного ин­теллекта и прогно стических дисплеев;

  • Актуальной задачей является разработ­ка обобщенных инженерно-психоло­гических рекомендаций по созданию интерфейсов БПЛА.

Создание продуманной, психологиче­ски обоснованной методологии проекти­рования интрефейсов систем управления БПЛА позволит предупредить возникно­вение ошибок операторов и снизить психологическую нагрузку на последних. В целом это будет способствовать по­вышению эффективности применения БПЛА в самых разных отраслях.

Информация о грантах и благодарностях

Работа выполнена в рамках НИР по гранту РФФИ «Разработка фундаментальных основ построения интеллектуальных интегрированных систем обеспечения безопасности полетов беспилотных воздушных транспортных средств в едином воздушном пространстве «умного города» . Номер договора: 19-29-06091 мк

Литература:

Гандер В.Д., Лысаков Н.Д. Психологические аспекты управления беспилотными летательными аппаратами // Человеческий капитал. – 2017. – № 3. – С. 41–42.

Першин Ю.Ю. Психоэмоциональные расстройства операторов БПЛА (по материалам иностранных источников): презентация проблемы // Вопросы безопасности. – 2017. – № 3. – С. 17–30. DOI: 10.25136/2409-7543.2017.3.23194

Сафонова А.В., Филоненко Л.В., Ковалев А.П. Учет психологических аспектов деятельности операторов беспилотных летательных аппаратов в подготовке будущих офицеров в военных вузах // Международный журнал психологии и педагогики в служебной деятельности. – 2018. – № 1. – С. 100–106.

Armour C., & Ross J. (2017). The Health and Well-Being of Military Drone Operators and Intelligence Analysts: A Systematic Review. Military Psychology, 29, 83–98. doi: 10.1037/mil0000149

Calhoun G., Draper M., Miller C.A., Ruff H., Breeden C., & Hamell J. (2013). Adaptable automation interface for multi-unmanned aerial systems control: preliminary usability evaluation. Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting, Vol. 57 (San Diego, CA), \ 26–30. doi: 10.1177/1541931213571008.

Cauchard J., E.J., Zhai K., & Landay J. (2015). Drone & Me: an exploration into natural human-drone interaction. Proceedings of the 2015 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing - UbiComp ‘15. ACM Press, New York, New York, USA, 361–365. doi: 10.1145/2750858.2805823

Chappelle W.L., Salinas A., & McDonald K. Psychological Health Screening of USAF Remotely Piloted Aircraft (RPA) Operators and Supporting Units. Symposium on Mental Health and Well-Being Across the Military Spectrum. Bergen, Norway, 12 Apr. 2011.

Chen J.Y. C., Haas E.C., & Barnes M.J. (2007). Human performance issues and user interface design for teleoperated robots. IEEE Transactions Syst. Man Cybern. Part C Appl. Rev. 37, 1231–1245. doi:10.1109/TSMCC.2007.905819.

Chicaiza F., Gallardo C., Carvajal C., Quevedo W., Morales J., & Andaluz V. (2018). Real–Time Virtual Reality Visualizer for Unmanned Aerial Vehicles. AVR 2018: Augmented Reality. Virtual Reality, and Computer Graphics, 479–495. doi: 10.1007/978-3-319-95282-6_35

Cox J., & Wong K. (2019). Predictive feedback augmentation for manual control of an unmanned aerial vehicle with latency. International Journal of Micro Air Vehicle, 11, 1–9. doi: 10.1177/1756829319869645

Endsley M. (2015). Situation Awareness Misconceptions and Misunderstandings. Journal of Cognitive Engineering and Decision Making, 9(1), 4–32. doi: 10.1177/1555343415572631

Fern L., Shively J., Draper M., Cooke N. J., Oron-Gilad T., & Miller C. A. (2011). Human-automation challenges for the control of unmanned aerial systems. Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting, 55, 424–428. doi: 10.1177/1071181311551087.

Fernández R., Sanchez-Lopez J., Sampedro C., Bavle H., Molina M., & Campoy P. (2016). Natural user interfaces for human-drone multi-modal interaction. International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), Arlington, VA, 1013–1022. doi: 10.1109/ICUAS.2016.7502665

Funke M., Warm J., Matthews G., Funke G., Chiu P., Shaw T., & Greenlee E. (2017). The Neuroergonomics of Vigilance. Human Factors, 59(1), 62–75. doi: 10.1177/0018720816683121.

Gal S., Shelef L., & Oz I. et al. (2016). The contribution of personal and seniority variables to the presence of stress symptoms among Israeli UAV operators. Disaster and Military Medicine, 2(18). doi: 10.1186/s40696-016-0028-1.

Gawron, V.J., (1998). Human factors issues in the development, evaluation, and operation of uninhabited aerial vehicles. AUVSI ’98: Proceedings of the Association for Unmanned Vehicle Systems International, 431–438.

Gunn D., Warm J., Nelson W., Bolia R., Schumsky D., & Corcoran K. (2005). Target acquisition with UAVs: vigilance displays and advanced cuing interfaces. Human Factors, 47(3), 488–497. doi: 10.1518/001872005774859971

Hobbs A., & Lyall B. (2016). Human factors guidelines for unmanned aircraft systems. Ergonomics in Design, 24, 23–28. doi: 10.1177/1064804616640632.

Kot, T., & Novák, P. (2018). Application of virtual reality in teleoperation of the military mobile robotic system TAROS. International Journal of Advanced Robotic Systems, 15(1). doi: 10.1177/1729881417751545

Kwak J., & Sung Y. (2017). Gesture-Based User Interface Design for UAV Controls. Advances in Computer Science and Ubiquitous Computing, 985–989. doi: 10.1007/978-981-10-7605-3_157

Liu, Y.F., Yang, N., Li, A., Paterson, J., McPherson, D., Cheng, T., & Yang, A.Y. (2018). Usability Evaluation for Drone Mission Planning in Virtual Reality. Proceedings of International Conference on Virtual, Augmented and MixedReality, Las Vegas, NV, USA, 15–20 July 2018; Springer: Cham, Switzerland; 313–330. doi: 10.1007/978-3-319-91584-5_25

Parasuraman R., Sheridan T.B., & Wickens C.D. (2000). A model for types and levels of human interaction with automation. IEEE Trans. Syst. Man Cybern, 30, 286–297. doi: 10.1109/3468.844354

Pfeil K., Koh S., & LaViola J. (2013). Exploring 3d gesture metaphors for interaction with unmanned aerial vehicles. Proceedings of the 2013 international conference on Intelligent user interfaces - IUI 13. ACM Press, New York, New York, USA, 257. doi: 10.1145/2449396.2449429

Porat T., Oron-Gilad T., Rottem-Hovev M. & Silbiger J. (2016) Supervising and Controlling Unmanned Systems: A Multi-Phase Study with Subject Matter Experts. Frontiers in Psychology, 7(568). doi: 10.3389/fpsyg.2016.00568

Ruff H.A., Narayanan S., & Draper M.H. (2002). Human interaction with levels of automation and decision-aid fidelity in the supervisory control of multiple simulated unmanned air vehicles. Presence Teleoper. Virtual Environ. 11, 335–35. doi: 10.1162/105474602760204264

Smolyanskiy N., & Gonzalez-Franco M. (2017). Stereoscopic First Person View System for Drone Navigation. Front. Robot. AI, 20 March 2017. doi: 10.3389/frobt.2017.00011.

Williams, K.W. (2004). A summary of unmanned aerial aircraft accident/incident data: Human factors implications. Technical report.

Wilson G.F., & Russell C.A. (2007). Performance enhancement in an uninhabited air vehicle task using psychophysiologically determined adaptive aiding. Human Factors 49, 1005–1018. doi: 10.1518/001872007X249875.

Watanabe, K. & Takahashi, M. (2019). Head-synced Drone Control for Reducing Virtual Reality Sickness. J Intell Robot Syst . doi: 10.1007/s10846-019- 01054-6

Wohleber R., Matthews G., Lin J., Szalma J., Calhoun G., Funke G., Chiu C., & Ruff H. (2019). Vigilance and Automation Dependence in Operation of Multiple Unmanned Aerial Systems (UAS): A Simulation Study. Human Factors, 61(3), 488–505. doi: 10.1177/0018720818799468.

Для цитирования статьи:

Величковский Б.Б. Инженерно-психологические проблемы проектирования интрефейсов управления беспилотными летательными аппаратами // Национальный психологический журнал. – 2020. – № 1(37). – С. 31–39.

Velichkovskiy B.B. (2020). Engineering-psychological problems of unmanned aerial vehicles interface design. National Psychological Journal, [Natsional’nyy psikhologicheskiy zhurnal], (13)1, 31–39

О журнале Редакция Номера Авторы Для авторов Индексирование Контакты
Национальный психологический журнал, 2006 - 2020
CC BY-NC

Все права защищены. Использование графической и текстовой информации разрешается только с письменного согласия руководства МГУ имени М.В. Ломоносова.

Дизайн сайта | Веб-мастер