一种人机功能分配方法
阅读说明：本技术 一种人机功能分配方法 (Man-machine function distribution method ) 是由 李珍 王奇涛 赵所 王海涛 殷毅 张勇 郝云飞 隋劼 徐刚 石星辰 于 2021-05-25 设计创作，主要内容包括：本申请属于飞机设计领域,特别涉及一种人机功能分配方法。包括：步骤一、将运行场景划分为多个阶段,并获取各个阶段的运行场景信息；步骤二、获取多维度的人机能力特征对比信息；步骤三、构建所述运行场景各个阶段的人机交互信息流模型；步骤四、识别所述人机交互信息流模型中的关键任务,并对所述关键任务进行功能分配权衡,获得关键任务中操作动作的功能分配结果。本申请的人机功能分配方法,基于运行场景分析,通过人机能力特征对比和建立人机交互信息流模型,识别关键任务,对比关键任务中同一活动人机分别执行的利弊实现功能分配的优化,解决人机分工优化互补设计的问题。(The application belongs to the field of airplane design, and particularly relates to a man-machine function distribution method. The method comprises the following steps: dividing an operation scene into a plurality of stages, and acquiring operation scene information of each stage; step two, obtaining multi-dimensional human-computer capability characteristic comparison information; thirdly, constructing a man-machine interaction information flow model of each stage of the operation scene; and fourthly, identifying the key tasks in the human-computer interaction information flow model, and carrying out function distribution balancing on the key tasks to obtain a function distribution result of the operation actions in the key tasks. The man-machine function allocation method is based on operation scene analysis, key tasks are identified through man-machine capability characteristic comparison and man-machine interaction information flow model establishment, optimization of function allocation is achieved through comparison of advantages and disadvantages which are respectively executed by the same active man machine in the key tasks, and the problem of man-machine labor division optimization complementary design is solved.)
技术领域
本申请属于飞机设计领域，特别涉及一种人机功能分配方法。
背景技术
功能分配是复杂人机智能系统设计进程中的重要内容，需要应用系统的分析方法，合理地进行人、机两者的任务分配和科学地设计两者的功能结合。随着计算机和人工智能技术的发展，战斗机使用场景中的信息环境更加复杂，人机系统逐步发展为人机多模态交互的复杂人机智能系统，在战斗机任务执行的不同阶段机器的角色已由传统的单一、固定化逐步渗透到帮助人承担不同程度的辅助决策与自动控制。因此，战斗机人机交互从单纯的信息传输逐渐演变成感知、决策和执行这三个层次的信息耦合。战斗机信息环境和系统功能的高度集成化，在实际的战斗机设计研发工作中，需要能够满足实际作战需求，且工程化的功能分配方法。
现有功能分配方法通用性较差、分配标准单一化、且功能分配过程和设计过程结合不够紧密，难以适应战斗机复杂使用场景，及技术快速发展带来的战斗机复杂人机智能系统的交互需求。战场环境态势瞬息万变，导致战斗机人机功能分配必须是一个与作战使用息息相关的动态优化迭代的过程，固定的方法无法适用于战斗机人机高度配合场景中。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种人机功能分配方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种人机功能分配方法，包括：
步骤一、将运行场景划分为多个阶段，并获取各个阶段的运行场景信息；
步骤二、获取多维度的人机能力特征对比信息；
步骤三、构建所述运行场景各个阶段的人机交互信息流模型；
步骤四、识别所述人机交互信息流模型中的关键任务，并对所述关键任务进行功能分配权衡，获得关键任务中操作动作的功能分配结果。
可选地，步骤一中，将运行场景划分为起飞、爬升、巡航出击、进入目标区、交战、退出目标区、返航、下降、着陆9个阶段。
可选地，步骤一中，所述运行场景信息包括运行目的、运行时间、地点、施动者、运行场景触发条件以及运行流程。
可选地，步骤二中，所述获取多维度的人机能力特征对比信息包括获取信息接收、信息存储、信息处理、信息及效能输出四个维度的人机能力特征对比信息。
可选地，步骤三中，所述人机交互信息流模型包括行为操作动作单元、动作操作对象单元、信息流传递单元以及决策判定单元。
可选地，所述人机交互信息流模型根据行为聚类划分为多个子模块。
可选地，步骤四中，所述识别所述人机交互信息流模型中的关键任务，并对所述关键任务进行功能分配权衡，获得关键任务中操作动作的功能分配结果包括：
S401、识别所述人机交互信息流模型中的关键任务，并确定所述关键任务中的操作动作所属维度，获取该维度对应的人机能力特征对比信息，确定信息处理能力特征的评价指标；
S402、确定影响系统方案综合效能的系统综合评价指标；
S403、确定各个评价指标的权重，并建立功能分配权衡评价矩阵；
S404、对人机执行对应的操作动作的效果进行打分，并根据加权总分判断所述操作动作的施动者。
可选地，S402中，所述系统综合评价指标包括空间资源、重量、成本以及安全性。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的人机功能分配方法，基于运行场景分析，通过人机能力特征对比和建立人机交互信息流模型，识别关键任务，对比关键任务中同一活动人机分别执行的利弊实现功能分配的优化，解决人机分工优化互补设计的问题。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的人机功能分配方法流程图；
图2是本申请一个实施方式的人机功能分配方法的运行场景剖面图；
图3是本申请一个实施方式的人机功能分配方法的人机交互信息流模型示意图；
图4是本申请一个实施方式的人机功能分配方法的人机功能分配权衡评价矩阵；
图5是本申请一个实施方式的人机功能分配方法的单人/多人功能分配权衡评价矩阵
图6是本申请一个实施方式的人机功能分配方法的功能分配权衡评价矩阵打分表。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种人机功能分配方法，包括以下步骤：
步骤一、将运行场景划分为多个阶段，并获取各个阶段的运行场景信息；
步骤二、获取多维度的人机能力特征对比信息；
步骤三、构建运行场景各个阶段的人机交互信息流模型；
步骤四、识别人机交互信息流模型中的关键任务，并对关键任务进行功能分配权衡，获得关键任务中操作动作的功能分配结果。
本申请的人机功能分配方法，首先进行运行场景分析，按照典型的使用过程来分析飞机的运行场景。
在本申请的优选实施例中，归纳战斗机使用阶段为起飞、爬升、巡航出击、进入目标区、交战、退出目标区、返航、下降、着陆9个阶段。定义运行场景的条件和转换时机后，取各个阶段的运行场景信息，包括运行目的、运行时间、地点、施动者、运行场景触发条件以及运行流程，绘制出运行场景剖面图，如图2所示，帮助设计师更清楚飞机运行场景之间的关系、运行场景的转换流程以及窗口条件。
本申请的人机功能分配方法，从多个维度获取人机能力特征对比信息。
在本申请的优选实施例中，获取信息接收、信息存储、信息处理、信息及效能输出四个维度对比人机的能力特征。本实施例中，基于Fitts定律对人机能力特征分析指标划分，结合飞行员群体特征，例如训练有素，身体机能强，感知、知识多样化与抗压能力优秀、技术发展与设备装机限制适应性，对比飞行员和飞机的能力特征，如表1所示。
表1人机能力特征对比信息表
本申请的人机功能分配方法，基于运行场景，构建运行场景各个阶段的人机交互信息流模型，如图3所示。本实施例中，人机交互信息流模型包括行为操作动作单元、动作操作对象单元、信息流传递单元以及决策判定单元，还可以按照行为聚类划分成多个子模块。分解人机交互的主要功能，系统梳理每个行为中详细的活动流程，依据经验定义活动的施动者、参与者、活动与决策，识别模型中活动需要的功能、决策条件、转换逻辑和顺序，通过图示的形式表现操作动作、操作对象、信息流的传递、决策的分支与判定、并行/串行关系或选择等。
本申请的人机功能分配方法，步骤四中，识别人机交互信息流模型中的关键任务，并对关键任务进行功能分配权衡，获得关键任务中操作动作的功能分配结果包括：
S401、识别人机交互信息流模型中的关键任务，并确定关键任务中的操作动作所属维度，获取该维度对应的人机能力特征对比信息，确定信息处理能力特征的评价指标；
S402、确定影响系统方案综合效能的系统综合评价指标；
S403、确定各个评价指标的权重，并建立功能分配权衡评价矩阵；
S404、对人机执行对应的操作动作的效果进行打分，并根据加权总分判断操作动作的施动者。
在本申请的优选实施方式中，通过复查人机交互信息流模型，整合归纳模型中人机的操/动作、动作的场景及环境、输入与输出、信息、决策等，预估并识别出系统运行流程中活动密集、影响任务完成的、有潜在风险的活动或环节，并将其定义为关键任务，对关键任务进行功能分配权衡与优化，检查优化关键任务的功能分配，关注关键任务中功能分配潜在的风险。
可以理解的是，本实施例中，关键任务的功能分配权衡是按需比较任务中每个功能由人/机执行、单人/多人执行对系统运行的利弊。建立人/机功能分配权衡评价矩阵(如图4所示)或单人/多人功能分配权衡评价矩阵(如图5所示)，以功能分配方案为行，以评价指标为列。从工程角度，评价指标包含人、机能力特征和系统综合权衡两个方面。
可以理解的是，本实施例中，在确定关键任务后，确定对应关键任务中的每项操作动作属于信息接收、信息存储、信息处理还是信息及效能输出，找到对应的人机能力特征对比信息，结合该操作动作的具体内容确定人机能力特征的评价指标；系统综合评价指标是指除了信息处理的上述四个维度以外，影响系统方案综合效能的指标，例如空间资源、重量、成本、安全性等，在实际的评价中应结合项目特点来确定。
进一步，结合平台方案的实际情况给出评价指标的权重，建立功能分配权衡评价矩阵以后，采用专家打分进行评价，针对每个功能分配权衡评价矩阵打分表(如图6所示)，对比不同功能分配方案加权求和，总分高的方案为专家最终意见，最后统筹考虑所有专家的意见确定功能分配优化的结果。
本申请的人机功能分配方法，关注功能分配权衡评价矩阵中分配方案的总分互相接近(差距约总分的10％)时，则说明两种方案均可。则可以重点观察每一个打分表中具体的项目，结合每一项的分数详细判断，权衡人机分工与用户能力特征匹配性，在工程设计中可以结合任务实际需要为人提供部分的辅助决策，或者人机动态互补完成该项活动，确保系统方案合理可行且人机系统综合效能最优。其中，人、机能力特征和系统综合权衡指标分值差距过大的活动，代表这些活动会随着后续技术发展发生功能完成角色的转变。在后续设计中，结合实际的项目研制周期可以考虑分阶段实现。
本申请的人机功能分配方法，能够将定性分析与定量评估相结合，基于运行场景分析，获取人机能力特征对比信息及建立人机交互信息流模型，紧密结合作战使用需求。通过识别关键任务，建立功能分配权衡评价矩阵，从人机能力特征和系统综合权衡角度综合对比不同功能方案的优缺点，以实现动态的优化迭代，将工程设计中的功能分解和功能分配(优化权衡)有机结合。经过工程实践验证，该方法充分利用人和机的能力特征确定功能分配的原则，实现了动态的人机功能分配和权衡优化，能有效解决工程设计中人与装备的适配的问题，提升人机工效，实现人机配合完成任务的调节和自适应性，达到人机能力的优化互补，提升武器装备作战效能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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