葛哲學(xué)，楊擁民，羅 旭，吳福章

（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)裝備綜合保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙410073）

1 引言

在載人航天活動(dòng)中，航天員通常需要嚴(yán)格遵循各種操作規(guī)程，執(zhí)行大量的維修和試驗(yàn)操作任務(wù)，對(duì)于空間站等長(zhǎng)期有人值守的航天器來(lái)說(shuō)，航天員的試驗(yàn)和維修操作任務(wù)非常繁重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)際空間站上每天的維修操作時(shí)間超過(guò)2h，而和平號(hào)空間站的維修操作時(shí)間更長(zhǎng)。如果載人航天器的設(shè)計(jì)和操作任務(wù)設(shè)計(jì)不合理，超過(guò)人在微重力環(huán)境當(dāng)中的生理極限，很有可能導(dǎo)致航天任務(wù)的失敗甚至是重大的災(zāi)難性事故[1]。

因此，航天器設(shè)計(jì)的人機(jī)界面必須具有良好的可操作性，從而保證航天員能夠高效、可靠地完成規(guī)定的各項(xiàng)操作任務(wù)。在航天器設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)當(dāng)設(shè)法利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行可操作性分析，查找出不利航天員操作的設(shè)計(jì)缺陷并及時(shí)加以改進(jìn)。歐美國(guó)家非常重視虛擬操作分析技術(shù)的研究，開發(fā)了BHMS等一系列虛擬操作分析的軟件工具，并成功應(yīng)用于國(guó)際空間站、航天飛機(jī)的研制[1，4，6-8]。而我國(guó)在這方面的基礎(chǔ)研究較為薄弱，相關(guān)的概念尚不明晰，本文的目的是明確航天虛擬操作分析的基本內(nèi)涵和技術(shù)體系，為后續(xù)操作分析方法的理論研究和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2 概念內(nèi)涵與外延

2.1 內(nèi)涵

航天虛擬操作分析技術(shù)的內(nèi)涵是指反映對(duì)象的特有的、本質(zhì)的屬性。它是指在航天器設(shè)計(jì)階段，通過(guò)構(gòu)建航天虛擬操作環(huán)境并疊加虛擬航天員模型，利用航天器系統(tǒng)、分系統(tǒng)或者零部件等虛擬數(shù)字樣機(jī)，借助人在回路或者全虛擬的方法，對(duì)涉及到航天操作的行為進(jìn)行合理性分析和評(píng)價(jià)，進(jìn)而檢驗(yàn)航天器人機(jī)界面設(shè)計(jì)或者操作任務(wù)是否符合航天員特性及要求的一門技術(shù)。虛擬操作分析是整個(gè)載人航天器工效學(xué)評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)和步驟，是質(zhì)量保障的必要措施，也是航天飛行任務(wù)合理性檢查的重要技術(shù)手段。

航天虛擬操作分析由方法、工具和過(guò)程三部分組成。方法是進(jìn)行航天虛擬操作分析的技術(shù)手段，它支持航天器生命周期中各個(gè)階段活動(dòng)，如設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)和維護(hù)等，尤其是設(shè)計(jì)階段，它是全面檢查涉及方案優(yōu)劣的重要手段。航天虛擬操作分析工具是航天器設(shè)計(jì)者在開發(fā)航天器的活動(dòng)中智力和體力的擴(kuò)展和延伸，它為航天器研制工程中的操作性分析方法和體系管理提供自動(dòng)的或半自動(dòng)的軟件實(shí)現(xiàn)途徑。航天虛擬操作分析過(guò)程則是將航天虛擬操作分析工程的方法和工具綜合起來(lái)合理、及時(shí)地進(jìn)行航天器研制。過(guò)程定義了方法使用的程序、分析結(jié)果的形式、需交付的文檔資料、為保證分析質(zhì)量所需要的管理活動(dòng)等。

航天虛擬操作分析必須針對(duì)航天環(huán)境的特殊性展開，具體表現(xiàn)在：

（1）航天失重環(huán)境對(duì)人體生理方面的影響。其基本影響包括：鈣喪失、體液轉(zhuǎn)移、前庭功能改變，由此導(dǎo)致在失重環(huán)境下人體的身高增加近3%；人體抗重力肌肉處于松弛狀態(tài)，身體的自然姿勢(shì)改變?yōu)檫m應(yīng)失重特征的自然狀態(tài)；肌肉萎縮和骨質(zhì)疏松，肌肉工作能力下降、硬度降低以及下肢圍徑減小，長(zhǎng)期飛行會(huì)導(dǎo)致航天員工作和運(yùn)動(dòng)后十分疲勞。

（2）熱環(huán)境對(duì)航天操作的影響。熱環(huán)境是決定航天員熱舒適性的重要因素之一，座艙加熱、循環(huán)和冷卻系統(tǒng)會(huì)影響航天員的熱平衡和舒適性，影響因素包括氣體的溫度、濕度、氣流速度、熱輻射等氣體環(huán)境參數(shù)。在進(jìn)行航天操作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致皮膚溫度升高，隨后核心溫度會(huì)升高，血管開始擴(kuò)張、出汗，不能完全代償身體的熱負(fù)荷。

（3）振動(dòng)環(huán)境對(duì)航天操作的影響。振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生生理作用、生物力學(xué)作用以及煩惱等心理反應(yīng)。振動(dòng)可與噪聲協(xié)同作用，引起應(yīng)激效應(yīng)和疲勞，降低警覺(jué)、影響操作。另外，無(wú)論目標(biāo)振動(dòng)、人體振動(dòng)還是目標(biāo)與人體同時(shí)振動(dòng)，都會(huì)使視網(wǎng)膜成像模糊，振動(dòng)對(duì)視覺(jué)的影響與視距離有關(guān)。

（4）噪聲對(duì)航天操作的影響。當(dāng)噪聲存在時(shí)，會(huì)發(fā)生語(yǔ)音被淹沒(méi)的現(xiàn)象，這會(huì)妨礙航天員對(duì)其他聲音的感覺(jué)。給定頻率的聲音會(huì)掩蔽相鄰頻率的信號(hào)，使信號(hào)完全不能被聽到。由于噪聲對(duì)語(yǔ)言通信的干擾，會(huì)使航天員的工作效率降低。

航天虛擬操作分析具有以下幾個(gè)方面的特征：

（1）層次性。根據(jù)載人航天器人機(jī)界面對(duì)象層次的不同，工效學(xué)評(píng)價(jià)工作可在不同層次上進(jìn)行，如被評(píng)價(jià)的對(duì)象可以是單機(jī)、在軌可更換單元（ORU）、子系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)是最終和最重要的評(píng)價(jià)，但這種評(píng)價(jià)絕對(duì)脫離不了其它層次上的數(shù)據(jù)支持。

（2）綜合性。操作性分析應(yīng)該根據(jù)具體的操作形式進(jìn)行綜合展開，全面評(píng)價(jià)各種操作的人體工效特性，不能忽略某些重要的操作要素。比如在狹隘的空間中需要進(jìn)行手柄操作，需要綜合分析可視性、可達(dá)性、操作空間、人體受力特性等，如果遺漏了某個(gè)方面，則分析評(píng)價(jià)的結(jié)果不全面、可信度降低。

（3）階段性。操作性評(píng)價(jià)應(yīng)在載人航天工程進(jìn)展過(guò)程中的不同時(shí)期進(jìn)行，如從方案、初樣直到正樣階段都要進(jìn)行相應(yīng)的工效學(xué)評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，最大限度地操作性方面存在的薄弱環(huán)節(jié)以及潛在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）個(gè)體差異性。由于虛擬分析一般采用某個(gè)特定測(cè)量學(xué)參數(shù)的航天員模型，對(duì)于其它航天員，所得到的結(jié)果一般會(huì)有一定的差異。另外，由于人體是較為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)，即便是對(duì)于同一種操作可能會(huì)有多種可行的操作姿態(tài)，不同人的操作習(xí)慣也不一樣，虛擬操作性分析得到的結(jié)果自然不同。

（5）結(jié)果形式多樣性。虛擬操作性分析根據(jù)分析對(duì)象和內(nèi)容的不同，得到的結(jié)果可以是定量的，也可以是定性的；既可能是圖形化的，也可能是表格、文字形式的；既可能是模糊的，也可能是精確的。

（6）參考性。虛擬分析所采用的模擬環(huán)境、人體測(cè)量學(xué)參數(shù)、操作樣式和實(shí)際相比一般會(huì)有一定的差異，會(huì)導(dǎo)致虛擬分析結(jié)果不一定很精確，只能作為一定的參考，一般情況下不能替代水槽和飛行試驗(yàn)。相對(duì)而言，模型越精確、操作形式越精準(zhǔn)、人體模型及其屬性越科學(xué)全面，則分析得到的結(jié)果參考性越強(qiáng)。

2.2 外延

航天虛擬操作分析技術(shù)的外延就是指具有其所反映的本質(zhì)屬性的對(duì)象。相對(duì)于人的經(jīng)驗(yàn)和圖紙檢查等傳統(tǒng)的分析手段，它是一種利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)帶來(lái)的革命性變革，是航天器及其運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程的一個(gè)分支，強(qiáng)調(diào)航天操作分析不能單純依靠航天器設(shè)計(jì)者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、技巧或創(chuàng)造性，而應(yīng)該利用一整套嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的技術(shù)體系實(shí)施分析和評(píng)價(jià)的工程項(xiàng)目，在給定航天器設(shè)計(jì)方案或者維護(hù)任務(wù)的前提下，開發(fā)出具有可理解性、可追蹤性、可驗(yàn)證性和可修改性等特點(diǎn)的技術(shù)手段，并能給出是否滿足航天在軌操作需求（包括功能需求和非功能需求）的評(píng)價(jià)結(jié)果。

（1）應(yīng)用范圍。就航天器對(duì)象而言，虛擬操作分析技術(shù)可以應(yīng)用于所有載人航天器的人機(jī)界面設(shè)計(jì)，以及可實(shí)施在軌維護(hù)和服務(wù)航天器對(duì)象的被操作對(duì)象。就應(yīng)用過(guò)程而言，它一般是應(yīng)用于航天器的設(shè)計(jì)階段，包括概念設(shè)計(jì)、原理樣機(jī)設(shè)計(jì)階段，也可以應(yīng)用于初樣、正樣等需要修改設(shè)計(jì)、評(píng)估任務(wù)的階段，在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行模型分析和評(píng)價(jià)。

（2）研究目的。主要是對(duì)航天操作的任務(wù)或者航天器的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。若以任務(wù)為分析對(duì)象，則分析任務(wù)的可實(shí)現(xiàn)性、消耗的時(shí)間和人力參數(shù)；若以航天器人機(jī)界面為分析對(duì)象，凡是需要進(jìn)行操作（包括安裝、拆卸、檢查、更換等）的ORU、子系統(tǒng)、系統(tǒng)，檢查其設(shè)計(jì)、布局的合理性，給出分析結(jié)果、評(píng)價(jià)結(jié)論甚至是改進(jìn)建議，最終目的是使得航天器重要人機(jī)界面在空間微重力環(huán)境中易操作。

（3）技術(shù)手段。進(jìn)行虛擬操作分析一般有兩種途徑：一是全虛擬的方法，利用航天器數(shù)字樣機(jī)和虛擬人模型進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，即“虛擬人操作虛擬樣機(jī)”，它不需要真實(shí)人的參與，這種方法代價(jià)低、實(shí)現(xiàn)方便；二是基于虛擬現(xiàn)實(shí)的辦法，“真實(shí)人操作虛擬樣機(jī)”，它同樣不需要航天器的物理樣機(jī)，真實(shí)人通過(guò)數(shù)據(jù)手套、力反饋器、位置跟蹤器等虛擬外部設(shè)備來(lái)進(jìn)行模擬操作，實(shí)現(xiàn)操作性的分析和評(píng)價(jià)。

3 技術(shù)分類

基于當(dāng)前的虛擬操作技術(shù)的發(fā)展水平[3]，從人機(jī)交互的深度來(lái)分析，它包括以下三種。如圖1所示。

（1）演示性虛擬操作

通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示終端觀看操作動(dòng)作，了解、分析以三維動(dòng)畫形式來(lái)表達(dá)的操作過(guò)程。這種方法實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單、成本較低，可通過(guò)成熟的軟件工具如CATIA、JACK等進(jìn)行制作，但缺點(diǎn)是缺乏對(duì)操作過(guò)程的深入分析，不能反映出每個(gè)操作的人體工效參數(shù)。根據(jù)有無(wú)人體模型，它包括兩種：一是僅僅通過(guò)三維的數(shù)字樣機(jī)來(lái)編輯生成操作動(dòng)畫，告訴人們?nèi)绾芜M(jìn)行操作；二是通過(guò)虛擬人來(lái)仿真基本的操作過(guò)程，如圖2所示。

圖1 虛擬操作分析的三類實(shí)現(xiàn)方式

圖2 演示性虛擬操作

（2）工效分析性虛擬操作[3]

主要是指在虛擬操作過(guò)程中，構(gòu)建全虛擬的操作環(huán)境和虛擬人模型，虛擬人在虛擬環(huán)境中同操作對(duì)象進(jìn)行交互，控制虛擬人的姿態(tài)和動(dòng)作來(lái)完成操作過(guò)程。這種方式由于虛擬人完全受程序的控制，可以進(jìn)行各種動(dòng)作的工效學(xué)分析，兼顧了良好的可分析性和展示性。系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖3所示。

圖3 工效分析性虛擬操作

（3）基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬操作

這種方式引入虛擬現(xiàn)實(shí)的外部設(shè)備來(lái)控制人體模型動(dòng)作，即人在回路的仿真方式，屬于“真實(shí)人員操作虛擬產(chǎn)品”。人沉浸于虛擬環(huán)境中，能感受周圍的操作環(huán)境，能逼真體驗(yàn)操作過(guò)程，主要根據(jù)人的親身感受來(lái)對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)用戶參與虛擬現(xiàn)實(shí)的形式以及沉浸程度的不同，它包括兩種：

一是桌面式虛擬操作，它利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和普通工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的窗口。通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互，包括鼠標(biāo)、追蹤器、力矩球等。這種方式有一定的沉浸感，但仍然會(huì)受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾，成本中等，有一定的應(yīng)用。

二是沉浸式虛擬操作系統(tǒng)，它利用頭盔式顯示器或其他設(shè)備，把參與者的視覺(jué)、聽覺(jué)與其它感覺(jué)“封閉”起來(lái)，提供一個(gè)虛擬的感覺(jué)空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套以及其它手控輸入設(shè)備，使得航天員產(chǎn)生身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺(jué)[5]。這種方式能完全逼真反映操作環(huán)境，操作的真實(shí)感最強(qiáng)，它是一種最為高端的虛擬操作實(shí)現(xiàn)方式，代表未來(lái)虛擬操作的發(fā)展方向，存在的缺點(diǎn)是成本高昂。其基本技術(shù)框架如圖4所示，包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、軟硬件接口以及仿真驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成部分。

圖4 沉浸式虛擬操作的系統(tǒng)基本技術(shù)框圖

4 虛擬操作分析的驅(qū)動(dòng)模型

航天虛擬操作分析有兩種驅(qū)動(dòng)模型：一是以任務(wù)為目標(biāo)的虛擬操作分析，重點(diǎn)評(píng)價(jià)任務(wù)的成功性；二是以航天器為中心的虛擬操作分析，重點(diǎn)評(píng)價(jià)航天器人機(jī)界面設(shè)計(jì)的合理性。其中前者更為實(shí)用，但由于任務(wù)是難以窮舉的，所以分析的難度和工作量更大。以下分別進(jìn)行探討。

（1）以任務(wù)為目標(biāo)的虛擬操作分析驅(qū)動(dòng)模型

其目的是對(duì)操作任務(wù)進(jìn)行可行性分析，以保證所有的操作任務(wù)能夠被成功執(zhí)行，這是操作任務(wù)分析評(píng)價(jià)的最高層次。如圖5所示。任務(wù)主要是根據(jù)載人航天器使用和維護(hù)的總要求來(lái)確定。首先需要對(duì)總的任務(wù)計(jì)劃進(jìn)行分析和分解，列舉出所有的子任務(wù)，然后建立每個(gè)子任務(wù)的操作流程，再對(duì)每個(gè)操作單元進(jìn)行虛擬操作性評(píng)價(jià)，得到局部的分析結(jié)果，最后根據(jù)操作流程綜合得到操作任務(wù)的分析、評(píng)價(jià)結(jié)果。

（2）以航天器人機(jī)界面評(píng)價(jià)為目標(biāo)的虛擬操作分析驅(qū)動(dòng)模型

其目的是對(duì)航天器的人機(jī)界面進(jìn)行分析，以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的合理性，是否存在設(shè)計(jì)缺陷。它具有明顯的層次性，分析的對(duì)象從下到上可能是單機(jī)、ORU、子系統(tǒng)、系統(tǒng)等，同時(shí)也包括相應(yīng)的輔助設(shè)備、維修保障資源等，評(píng)價(jià)內(nèi)容涵蓋了人、機(jī)、工具、環(huán)境的協(xié)調(diào)性、整體性。對(duì)于每個(gè)人機(jī)界面，要分析各種可能的操作特征，比如人手的抓、拿、放、轉(zhuǎn)等操作，要對(duì)這些交互特征分別進(jìn)行分析。在得到局部、個(gè)體的分析結(jié)果之后，再逐步往上匯總、綜合，得到子系統(tǒng)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)級(jí)的分析評(píng)價(jià)結(jié)論。如圖6所示。

對(duì)于這兩種不同的分析驅(qū)動(dòng)模型，在技術(shù)上都有很多相同之處，均需要得到每個(gè)具體操作的工效和時(shí)間分析結(jié)果，這也正是虛擬操作分析的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在獲取這些個(gè)體和底層數(shù)據(jù)后，進(jìn)行綜合分析和處理，可實(shí)現(xiàn)航天器整體人機(jī)界面還是航天任務(wù)的操作性分析評(píng)價(jià)。

5 航天虛擬操作分析的內(nèi)容和技術(shù)體系

圖5 以任務(wù)為目標(biāo)的虛擬操作分析驅(qū)動(dòng)模型

圖6 以航天器人機(jī)界面評(píng)價(jià)為目標(biāo)的虛擬操作分析驅(qū)動(dòng)模型

以下分別從廣義和狹義的角度探討虛擬操作分析的研究?jī)?nèi)容。廣義虛擬操作分析是針對(duì)各種操作任務(wù)需求，全面分析航天員操作的空間可達(dá)特性、力學(xué)和疲勞特性、生理反應(yīng)等，實(shí)現(xiàn)航天器操作性的完備評(píng)價(jià)。而狹義虛擬操作分析主要是立足于目前的可行技術(shù)手段，以剛性人體模型為基礎(chǔ)，一般分析人體可視性、可達(dá)性等基本屬性，為航天器操作性的整體評(píng)價(jià)提供部分依據(jù)。

5.1 廣義虛擬操作分析

從廣義角度來(lái)說(shuō)，虛擬操作分析可分為以下幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的研究?jī)?nèi)容。

（1）人的特性。在載人航天飛行過(guò)程中，航天員是整個(gè)飛行系統(tǒng)的主體、核心，一切由航天員監(jiān)視、控制和操作的裝置、部件，都要便于航天員使用；一切航天員接觸到的環(huán)境因素都必須滿足航天員的生理與心理要求。為達(dá)到此目的就必須需要研究航天員的心理、生理特性及操作能力、限度等諸多問(wèn)題，如人體體力和耐力特性、人體活動(dòng)范圍、人體承受各種壓力情況的心理及反應(yīng)特性、人體信息獲取與決策特性等。

（2）空間環(huán)境對(duì)人的影響。空間環(huán)境包括微重力、振動(dòng)、沖擊、噪聲、溫度、濕度、超重以及輻射等各種環(huán)境因素，這些環(huán)境對(duì)人體的影響機(jī)制較為復(fù)雜，并且存在各種短、長(zhǎng)期效應(yīng)，借助虛擬手段分析和研究對(duì)航天員工作能力和健康的影響，研究這些環(huán)境條件下人的耐力、特性的變化。

（3）工作負(fù)荷。航天員的工作負(fù)荷直接影響工作效率和健康狀況，它指的是航天員操作時(shí)投入的體力和腦力的多少，決定于任務(wù)的輕重，同時(shí)與每個(gè)人的能力大小以及功能狀態(tài)有關(guān)，而功能狀態(tài)又受到環(huán)境、技能及心理狀態(tài)的影響。虛擬操作性分析要研究在不同條件下、不同操作時(shí)航天員的人體負(fù)荷，尋求評(píng)價(jià)工作負(fù)荷的可靠、有效的方法。

（4）綜合評(píng)價(jià)方法。航天器的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，航天操作任務(wù)往往非常復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行操作性評(píng)價(jià)牽涉的內(nèi)容、影響的因素眾多。要在試驗(yàn)評(píng)估之前，給出層次化、綜合化的虛擬分析和評(píng)價(jià)，全面檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的操作性特征。

5.2 狹義的虛擬操作分析

廣義的虛擬操作概念比較寬泛，若以良好的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性以及適中的效費(fèi)比等角度來(lái)考慮，特別是基于虛擬人和虛擬環(huán)境進(jìn)行操作性分析，此時(shí)航天虛擬操作分析則為狹義的概念，它包括以下基本內(nèi)容[6-8]。

（1）可視性分析功能?？梢愿鶕?jù)人體在微重力環(huán)境下的姿態(tài)生成可視錐，顯示兩眼的可視區(qū)域，并可對(duì)椎體參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

（2）可達(dá)性分析功能。提供正向和逆向可達(dá)性分析，正向分析可顯示人體手臂的可達(dá)幾何體；逆向分析可根據(jù)手形和位置生成人體姿態(tài)。

（3）受力分析功能。支持空間操作任務(wù)分析當(dāng)中常用的力和扭矩評(píng)價(jià)、脊柱受力分析、腰部受力分析、靜態(tài)受力評(píng)價(jià)等。

（4）操作舒適度分析功能。根據(jù)失重環(huán)境下的生物力學(xué)—生理學(xué)模型，以及操作姿態(tài)、操作時(shí)間、受力大小等條件，進(jìn)行關(guān)節(jié)舒適度評(píng)價(jià)、代謝能耗與恢復(fù)分析評(píng)價(jià)等。

（5）綜合分析評(píng)價(jià)功能。根據(jù)建立的完整操作任務(wù)流程或者整個(gè)人機(jī)界面評(píng)價(jià)模型，采用層次分析法或綜合加權(quán)法進(jìn)行綜合分析可以得到全局的評(píng)價(jià)結(jié)論。

5.3 支撐技術(shù)

航天虛擬操作分析是一門具有較強(qiáng)應(yīng)用性和針對(duì)性的技術(shù)，是多學(xué)科和多領(lǐng)域技術(shù)的交叉融合的邊緣科學(xué)，與許多學(xué)科有著密不可分的關(guān)系。從一般層面來(lái)講，它以航天工程、系統(tǒng)工程、醫(yī)學(xué)工程等學(xué)科作為支撐，同時(shí)融合了人因分析、航天器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)。其支撐技術(shù)體系如圖7所示。

圖7 航天虛擬操作分析支撐技術(shù)體系

研究和應(yīng)用航天虛擬操作分析技術(shù)，必須建立在這些理論和技術(shù)基礎(chǔ)之上，缺一則不完整。應(yīng)充分借助該技術(shù)體系開展技術(shù)研究和探索，突破航天虛擬操作分析方法，開發(fā)虛擬操作分析軟件工具。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)航天虛擬操作分析的基本概念問(wèn)題進(jìn)行了研究，分析了航天虛擬操作分析技術(shù)的內(nèi)涵、外延、技術(shù)分類和驅(qū)動(dòng)模型等，探討了廣義和狹義虛擬操作分析的研究?jī)?nèi)容。

下一步將著重針對(duì)航天環(huán)境對(duì)于航天員及其操作的影響，系統(tǒng)研究人體建模和動(dòng)作仿真、可達(dá)性和舒適度評(píng)價(jià)的技術(shù)方法，在此基礎(chǔ)上研制具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航天虛擬操作分析軟件工具，為提高航天器人機(jī)界面的操作性設(shè)計(jì)水平提供支撐?！?/p>

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