Количественная оценка спектра УВ летчика получается по величинам:
- дисперсии;
- отношения мощностей основной (Р о) и поисковой (Р п) составляющих спектра;
- отношению максимумов мощностей () в частотных областях спектра: основной (0 - 0,3 Гц) - fо max и в поисковой (0,3 - 1 Гц) - c (fп max)
ka = c(fо max)/c(fп max);
- частот максимума основной составляющей спектра fо max и fп max.
Структурный и статистический анализ не являются полностью независимыми, они взаимно дополняют друг друга, а в ряде случаев характеризуют одну и ту же сторону процесса.
Для получения оценок спектра УВ с достаточно узкими доверительными интервалами необходимо иметь реализации процесса длительностью 1-3 мин. Структурный анализ можно применять и для более коротких реализаций, кроме того, он дает более устойчивые результаты при наличии шумов вследствие их фильтрации в диапазоне амплитуд, не превышающих порог чувствительности.
Рассмотренные методы анализа УВ оператора эргатической системы позволяют проводить сравнительные эргономические исследования, направленные на выбор алгоритмов управления, оптимальных с точки зрения психофизиологических возможностей оператора. Негативными (для надежности деятельности оператора и безопасности эксплуатации эргатической системы) являются увеличение частоты УВ оператора и интенсивности манипулирования органами управления эргатической системы, что приводит к перераспределению спектра УВ в область высоких частот и к появлению ярко выраженной поисковой составляющей с уменьшением соотношения мощностей основной и поисковой составляющих спектра [3, 7, 13]. Указанные особенности свидетельствуют о выраженном психофизиологическом напряжении оператора и снижении его резервных возможностей и, следовательно, о высоком риске опасных ошибочных действий [26-35].
Результаты применения методики автоматизированной обработки управляющих движений оператора на полунатурных моделирующих комплексах
Для выбора алгоритмов прицеливания, реализуемых летчиком при сбросе грузов в точку земной поверхности с маневрирующего летательного аппарата, максимально удовлетворяющих психофизиологическим возможностям летчика, проведены экспериментальные эргономические исследования. Исследования проводились на полунатурном моделирующем комплексе, позволяющем воспроизводить деятельность летчика маневренного самолета при сбросе грузов в точку земной поверхности с маневрирующего летательного аппарата, при этом интервал квантования перемещений РУ (D РУ) принят равным 3 мм. Сравнивались заходы на цель с использованием двух алгоритмов прицеливания, обозначенных С1 и С2. В алгоритме С1, в отличие от алгоритма С2, отсутствует модуль адаптивного прогнозирования положения летательного аппарата.
С помощью полунатурного моделирующего комплекса реализованы прицеливания на наземную цель (точку сброса грузов) с заданной высоты и на заданной скорости полета по каждому алгоритму при условиях: цель прямо, цель слева и цель справа. Всего было с участием 4 опытных летчиков сымитривано 120 заходов на цель: по 20 заходов по каждому алгоритму и условию.
Анализ УВ летчика (УВЛ) проводился по разработанным алгоритмам структурного и спектрального анализа. Сравнение алгоритмов прицеливания С1 и С2 показало, что при прицеливании (цель прямо) с использованием алгоритмов прицеливания С1 по сравнению с С2 имеется перераспределение спектра в боковом канале управления в область высоких частот.
Появились выраженные пики поисковой составляющей, уменьшилось соотношение мощностей основной и поисковой составляющих спектра (1,0 против 1,5) и соотношения максимумов основной и поисковой составляющих спектра (2,0 против 2,8).
При прицеливании (цель прямо) в продольном канале управления существенных отличий в спектрах не выявлено. Не наблюдается существенных отличий в спектрах при заходе на цель справа и на цель слева.
Выявленные различия свидетельствуют о том, что прицеливание по С1 без использования прогностической информации вызывает большие затруднения у летчика, чем прицеливание по С2, поэтому алгоритм С2 является оптимальным с точки зрения соответствия психофизиологическим возможностям летчика.
Заключение
Анализ управляющих движений оператора должен быть неотъемлемой частью полунатурных эргономических исследований, поскольку его результаты позволяют обеспечить адекватный учет психофизиологического состояния и резервных возможностей оператора эргатической системы при реализации функций управления ее функционированием. Это, в свою очередь, позволяет разработать и своевременно реализовать комплекс мероприятий, напраленных на обеспечение должной функциональной надежности профессиональной деятельности оператора эргатической системы и безопасности ее эксплуатации.
Библиография
1. Ломов Б.Ф. Человек и техника (очерки инженерной психологии). Л., 1963. 266 с.
2. Пономаренко В.А. Психология человеческого фактора в опасной профессии. Красноярск: издательство Поликом, 2006. 629 с.
3. Кукушкин Ю.А., Айвазян С.А., Кузьмин А.С., Богданов Ю.В., Лукаш А.А. Технология анализа управляющих движений оператора эргатической системы // Безопасность в техносфере. 2013. № 2 (41). С. 21-26.
4. Лушкин А.М. Технология автоматизированной рискометрии функциональной надёжности оператора эргатической системы // Тренды и управление. 2015. № 1. С. 78-86.
5. Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А., Пономаренко А.В., Козловский Э.А. Методическое обеспечение исследования нервно-эмоционального напряжения и резервов внимания оператора в процессе тренажерной подготовки // Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Выпуск 5 / Под ред. А.А.Обознова, А.Л.Журавлева. М.: Издательство Института психологии РАН, 2013. С. 153-176.
6. Ушаков И.Б., Пономаренко В.А., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Автоматизированные системы для контроля состояния специалистов опасных профессий. М.: Новые технологии, 2005. 24 с.
7. Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Концептуальные основы математического обеспечения обработки информации о функциональных состояниях операторов в инженерно-психологических и эргономических исследованиях // Развитие психологии в системе комплексного человекознания: часть 2 / Отв. ред. А. Л. Журавлев, В. А. Кольцова.-М.: Изд-во Института психологии РАН, 2012. С. 415-417.
8. Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надёжность деятельности человека. М.: Наука, 2008. 318 с.
9. Гузий А.Г., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Теоретические основы функционально-адаптивного управления системами «человек-машина» повышенной аварийности // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. №1. С. 39-48.
10. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Паттерны функциональных состояний оператора. М.: Наука, 2010. 390 с.
11. Дворников М.В., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В., Матюшев Т.В. Технология синтеза законов управления человеко-машинными системами, эксплуатируемыми в условиях высокого риска гипоксических состояний человека // Двойные технологии. 2014. № 1 (66). С. 8-11
12. Филатов В.Н., Шишов А.А., Оленев Н.И. Приоритетные направления совершенствования системы психофизиологической подготовки летного состава маневренной авиации // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2013. № 9. С. 45-50.
13. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Методологические аспекты динамического контроля функциональных состояний операторов опасных профессий // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2010. № 4, часть 2. С. 6-12.
14. Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Методы обработки информации в задачах диагностики функциональных состояний оператора // Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Выпуск 3 / Под. ред. В.А. Бодрова, А.Л. Журавлева. М.: Издательство Института психологии РАН, 2012. С. 316-336.
15. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Психофизиологические механизмы формирования и развития функциональных состояний // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014. Т. 100. № 10. С. 1130-1137.
16. Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность. М.: Наука, 1990. 496 с.
17. Богомолов А.В., Гридин Л.А., Кукушкин Ю.А., Ушаков И.Б. Диагностика состояния человека: математические подходы. М.: Медицина, 2003. 464 с.
18. Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В., Гузий А.Г. Принципы построения системы обеспечения жизнедеятельности операторов систем «человек-машина», адаптивных к их функциональному состоянию // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 3. С. 50.
19. Майстров А.И., Богомолов А.В., Алехин М.Д., Зарецкий А.П. Математическое моделирование ритмокардиографических сигналов для стандартизации методов их спектрального анализа // Труды Московского физико-технического института. 2015. Т. 7. № 3 (27). С. 116-130.
20. Алёхин М.Д. Сравнительный анализ время-частотных преобразований в обработке нестационарных квазипериодических сигналов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 1. С. 35-40.
21. Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В., Ушаков И.Б. Математическое обеспечение оценивания состояния материальных систем // Информационные технологии. 2004. № 7. С. 32.
22. Алёхин М.Д., Алёхин Ф.Д. Методика обработки информации при биорадиолокационном мониторинге состояния летчика // Программные системы и вычислительные методы. 2015. № 2. С. 205-216.
23. Дженкинс Г., Ваттс Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир: Т.1. 317 с, 1971; Т.2. 285 с, 1972.
24. Макаренко В.Г., Подорожняк А.А., Рудаков С.В., Богомолов А.В. Инерциально-спутниковая навигационная система управления транспортными средствами // Проблемы управления. 2007. № 1. С. 64-71.
25. Федоров М.В., Богомолов А.В., Цыганок Г.В., Айвазян С.А Технология планирования многофакторных экспериментальных исследований и построения эмпирических моделей комбинированных воздействий факторов на операторов эргатических систем // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2010. № 5. С. 44-49.
26. Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Гридин Л.А., Кукушкин Ю.А.. Методологические подходы к диагностике и оптимизации функционального состояния специалистов операторского профиля. М.: Медицина, 2004. 144 с.
27. Никифоров Д.А., Ворона А.А., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Методика оценивания потенциальной ненадежности действий летчика // Безопасность жизнедеятельности. 2015. № 7 (175). С. 7-16.
28. Щербаков С.А., Кукушкин Ю.А., Солдатов С.К., Зинкин В.Н., Богомолов А.В Психофизиологические аспекты совершенствования методов изучения ошибочных действий летного состава на основе концепции человеческого фактора // Проблемы безопасности полетов. 2007. № 8. С. 10.
29. Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Автоматизация персонифицированного мониторинга условий труда // Автоматизация. Современные технологии. 2015. № 3. С. 6-8.
30. Лукаш А.А., Димитриев Ю.В., Житников А.Г. Методы эргономического обеспечения разработки систем управления эргатических комплексов // Тренды и управление. 2015. № 2. С. 154-161.
31. Гусев Д.В., Климов Р.С. Программный комплекс априорного оценивания показателей качества профессиональной деятельности оператора эргатической системы // Программные системы и вычислительные методы. 2015. № 4. С. 374-389.
32. Алёхин М.Д., Алёхин Ф.Д. Методика обработки информации при биорадиолокационном мониторинге состояния летчика // Программные системы и вычислительные методы. - 2015. - 2. - C. 205 - 216. DOI: 10.7256/2305-6061.2015.2.15170.
33. Лушкин А.М. Технология автоматизированной рискометрии функциональной надёжности оператора эргатической системы // Тренды и управление. - 2015. - 1. - C. 78 - 86. DOI: 10.7256/2307-9118.2015.1.14117.
34. Голосовский М.С. Информационно-логическая модель процесса разработки программного обеспечения // Программные системы и вычислительные методы. - 2015. - 1. - C. 59 - 68. DOI: 10.7256/2305-6061.2015.1.14119.
References (transliterated)
1. Lomov B.F. Chelovek i tekhnika (ocherki inzhenernoi psikhologii). L., 1963. 266 s.
2. Ponomarenko V.A. Psikhologiya chelovecheskogo faktora v opasnoi professii. Krasnoyarsk: izdatel'stvo Polikom, 2006. 629 s.
3. Kukushkin Yu.A., Aivazyan S.A., Kuz'min A.S., Bogdanov Yu.V., Lukash A.A. Tekhnologiya analiza upravlyayushchikh dvizhenii operatora ergaticheskoi sistemy // Bezopasnost' v tekhnosfere. 2013. № 2 (41). S. 21-26.
4. Lushkin A.M. Tekhnologiya avtomatizirovannoi riskometrii funktsional'noi nadezhnosti operatora ergaticheskoi sistemy // Trendy i upravlenie. 2015. № 1. S. 78-86.
5. Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A., Ponomarenko A.V., Kozlovskii E.A. Metodicheskoe obespechenie issledovaniya nervno-emotsional'nogo napryazheniya i rezervov vnimaniya operatora v protsesse trenazhernoi podgotovki // Aktual'nye problemy psikhologii truda, inzhenernoi psikhologii i ergonomiki. Vypusk 5 / Pod red. A.A.Oboznova, A.L.Zhuravleva. M.: Izdatel'stvo Instituta psikhologii RAN, 2013. S. 153-176.
6. Ushakov I.B., Ponomarenko V.A., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Avtomatizirovannye sistemy dlya kontrolya sostoyaniya spetsialistov opasnykh professii. M.: Novye tekhnologii, 2005. 24 s.
7. Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A. Kontseptual'nye osnovy matematicheskogo obespecheniya obrabotki informatsii o funktsional'nykh sostoyaniyakh operatorov v inzhenerno-psikhologicheskikh i ergonomicheskikh issledovaniyakh // Razvitie psikhologii v sisteme kompleksnogo chelovekoznaniya: chast' 2 / Otv. red. A. L. Zhuravlev, V. A. Kol'tsova.-M.: Izd-vo Instituta psikhologii RAN, 2012. S. 415-417.
8. Ushakov I.B., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V. Fiziologiya truda i nadezhnost' deyatel'nosti cheloveka. M.: Nauka, 2008. 318 s.
9. Guzii A.G., Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A. Teoreticheskie osnovy funktsional'no-adaptivnogo upravleniya sistemami «chelovek-mashina» povyshennoi avariinosti // Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie. 2005. №1. S. 39-48.
10. Ushakov I.B., Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A. Patterny funktsional'nykh sostoyanii operatora. M.: Nauka, 2010. 390 s.
11. Dvornikov M.V., Kukushkin Yu.A., Bogomolov A.V., Matyushev T.V. Tekhnologiya sinteza zakonov upravleniya cheloveko-mashinnymi sistemami, ekspluatiruemymi v usloviyakh vysokogo riska gipoksicheskikh sostoyanii cheloveka // Dvoinye tekhnologii. 2014. № 1 (66). S. 8-11
12. Filatov V.N., Shishov A.A., Olenev N.I. Prioritetnye napravleniya sovershenstvovaniya sistemy psikhofiziologicheskoi podgotovki letnogo sostava manevrennoi aviatsii // Polet. Obshcherossiiskii nauchno-tekhnicheskii zhurnal. 2013. № 9. S. 45-50.
13. Ushakov I.B., Bogomolov A.V., Kukushkin Yu.A. Metodologicheskie aspekty dinamicheskogo kontrolya funktsional'nykh sostoyanii operatorov opasnykh professii // Mediko-biologicheskie i sotsial'no-psikhologicheskie problemy bezopasnosti v chrezvychainykh situatsiyakh. 2010. № 4, chast' 2. S. 6-12.