单人制机组运行自动化等级自适应调节方法

为满足单人制机组运行(SPO)驾驶舱自动化的需求,提出驾驶舱人机交互自适应架构。首先,基于生理指标及对飞机运行状态参数和环境参数的连续监测,建立认知状态评估模型、任务认知需求模型和认知预测模型;然后,通过仿真验证不同外部条件和自动化水平的飞行员生理指标和认知状态变化;最后,构建自动化水平自适应调节功能模型,灵活调整自动化水平,动态分配飞行员和自动化的工作负荷。结果表明:基于专家系统的人机交互自适应框架可评估飞行员认知状态,实时转换自动化等级,合理分配驾驶舱工作负荷,将飞行员的负荷指数稳定在0.4左右;还能使疲劳累积速度放缓,从而保持飞行员的最佳认知状态。

面向SPO的飞行员诱发振荡自适应抑制策略仿真研究

单人制机组运行(Single Pilot Operation,SPO)场景中,飞行员负荷与疲劳会使飞机操控精度降低,甚至出现飞行员诱发振荡(Pilot Induced Oscillation,PIO)现象。为缓解PIO问题,分析了飞行员操作增益和时延对飞机振荡的影响作用,并建立基于生理指标和外部条件的认知能力评估模型,以设计飞行员诱发振荡自适应调节策略。通过建立认知能力与飞行员操作水平的对应关系,实现了基于飞行员身体状态和外部条件所需为输入的飞行员诱发振荡抑制过程。以A320机型为例设置模拟场景,采用MATLAB进行仿真。结果显示:在诱发振荡初期,飞机驾驶超调量降低了约25%;50 s内,相同参数下的诱发振荡超调量平均减少了约66%,并逐渐步入稳定状态。这表明基于认知能力评估的自适应调节模型能够缓解单一飞行员工作负荷和疲劳,增加飞行员操纵的动态和静态稳定性,有效抑制了单人制机组运行时由人的因素引起的诱发振荡问题。

基于SPO的空地协同运行模式设计

为满足单人制机组运行(SPO)安全冗余的要求,提出设置地面控制中心对驾驶舱进行协同运行支持的思路。首先分析了SPO在面对不同飞行条件与飞行员状态下的典型场景,设计出基于SPO的空地协同运行模式;其次针对地面飞行管理及控制团队的职能,提出混合式和专业化地面支持组织结构,并对关键岗位职责进行重构;最后指出实现SPO所需解决的关键技术问题,为进一步研究机载智能自动化设备和空地信息控制共享平台的架构及功能提出框架和思路。