鄭冬英

摘要：目的：從飛行任務的角度出發(fā)構(gòu)建F/A-18戰(zhàn)斗機駕駛艙人機交互信息網(wǎng)絡(luò)，分析網(wǎng)絡(luò)中各個顯控信息元之間的關(guān)系以及重要指數(shù)，為駕駛艙布局設(shè)計提供更科學的指導依據(jù)。方法：學習F/A-18戰(zhàn)斗機飛行手冊，體驗模擬飛行游戲，觀看模擬飛行游戲視頻，整理總結(jié)戰(zhàn)斗機飛行員執(zhí)行飛行任務的流程及具體操作步驟?；赑空間建立駕駛艙人機交互信息網(wǎng)絡(luò)，采用UCINET繪制網(wǎng)絡(luò)圖譜，分析顯控信息元的中心度指標和關(guān)聯(lián)關(guān)系；結(jié)果：整理出17個飛行任務流程，216個操作步驟，88個信息元；其中油門信息元中心度最高，其次是左DDI信息元、襟翼信息元、警告燈面板信息元、操縱桿信息元；結(jié)論：F/A-18戰(zhàn)斗機駕駛艙布局設(shè)計可以將DDI信息元、襟翼信息元、警告燈面板信息元布置在對于飛行員最有利的視野區(qū)域，以便飛行員高效搜尋信息，將油門信息元、操縱桿信息元等布置在最有利的操作區(qū)域，以便飛行員快速執(zhí)行操作。

關(guān)鍵詞：復雜網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建；駕駛艙

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）09-0065-02

戰(zhàn)斗機駕駛艙由大量顯控部件構(gòu)成，是飛行員與戰(zhàn)斗機進行交互的主要通道，其布局方式將直接影響人機交互的程度。合理的駕駛艙布局可以實現(xiàn)高水平的人機交互，確保飛行效率和飛行安全，并降低飛行失誤的概率。隨著現(xiàn)代信息化空戰(zhàn)形式的發(fā)展，戰(zhàn)斗機航電系統(tǒng)的體量和信息量呈現(xiàn)出爆炸式的增長，飛行員需要掌握更多的信息和承擔更大的工作負荷。若駕駛艙的布局方式不合理，飛行員會更易產(chǎn)生疲勞，出現(xiàn)失誤，因此合理布局戰(zhàn)斗機駕駛艙顯得尤為重要。葉坤武等人提出了一種基于飛行員視覺注意力分配的布局優(yōu)化模型；陳俊璇等人提出了基于不確定語言加權(quán)平均算子的多屬性決策組合的飛機座艙人機布局評價方法。

復雜網(wǎng)絡(luò)作為能夠深度挖掘個體之間關(guān)系和整體與個體之間關(guān)系的重要科學工具，被廣泛應用于諸多領(lǐng)域中。在現(xiàn)實生活中，許多復雜系統(tǒng)都可以抽象成一種復雜網(wǎng)絡(luò)，例如通信網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)、社交網(wǎng)絡(luò)等等。對衡量復雜網(wǎng)絡(luò)的拓撲特性的指標進行分析，能夠揭示出網(wǎng)絡(luò)中整體與個體間的關(guān)系規(guī)律；何松柏等人運用復雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建了投送保障網(wǎng)絡(luò)模型并分析其拓撲結(jié)構(gòu)，證實可以有效描述其網(wǎng)絡(luò)特征，了解其發(fā)展規(guī)律。

傳統(tǒng)的飛機駕駛艙布局往往借鑒之前版本的戰(zhàn)斗機，憑借經(jīng)驗改良而來，主觀性較強，缺乏一定的科學性；且已有的駕駛艙布局的研究側(cè)重于優(yōu)化駕駛艙內(nèi)信息元的位置排布，少有研究信息元的重要程度以及分層方式；一般來講，只有知道所需排布的信息元的重要程度，才能安排信息元的位置布局。與傳統(tǒng)專家評估信息元權(quán)重值的方法不同，文章通過復雜網(wǎng)絡(luò)的方法，基于飛行任務構(gòu)建駕駛艙信息元的交互信息復雜網(wǎng)絡(luò)，分析信息交互網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征，得出信息元的重要程度，為駕駛艙布局設(shè)計提供科學依據(jù)；此方法也適用于其他交通工具或工作站內(nèi)的顯控部件布局。

1 飛行任務流程整理

因F/A-18戰(zhàn)斗機為第三代戰(zhàn)機中的典型機型，所以本文以此機型作為研究基礎(chǔ)。飛行員通過與駕駛艙顯控部件進行交互，實現(xiàn)信息的輸入與輸出，完成飛行任務，其中每一個操作部件則視為可交互的最小單元—信息元。通過翻譯學習英文版F/A-18戰(zhàn)斗機飛行手冊，體驗模擬飛行游戲，觀看模擬飛行游戲視頻等方法，整理總結(jié)出戰(zhàn)斗機飛行員所需執(zhí)行的17個常規(guī)任務階段及具體信息元操作流。根據(jù)功能相似性最后將操作部件整合成88個獨立信息元。

2 戰(zhàn)斗機人機交互信息網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

在復雜網(wǎng)絡(luò)中，常用由許多節(jié)點和邊構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)圖來描述這個網(wǎng)絡(luò)，邊代表節(jié)點之間的相互關(guān)系；F/A-18戰(zhàn)斗機人機交互信息網(wǎng)絡(luò)可抽象成一個網(wǎng)絡(luò)圖，將信息元視作節(jié)點，信息元之間的相互關(guān)系視為邊。在本文所需構(gòu)建的戰(zhàn)斗機人機交互信息網(wǎng)絡(luò)圖中，邊的描述方式不唯一，主要有Space-L與Space-P兩種描述方法。Space-L方法定義人機交互網(wǎng)絡(luò)方式：在同一個飛行任務階段中，若兩個信息元為相鄰操作，那么這兩個信息元之間就存在關(guān)系，有連邊；Space-P方法：只要兩個信息元同時出現(xiàn)在某一個飛行任務階段，則認為這兩個信息元之間存在關(guān)系。由于飛行員在執(zhí)行不同階段的飛行任務時，操作信息元的順序并不一定是唯一的，對其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響較大，所以本文采用Space-P的方法來構(gòu)建此網(wǎng)絡(luò)。

由于上述數(shù)據(jù)表示的為任務階段與信息元的關(guān)系，不能直接得出信息元與信息元之間的關(guān)系，所以較為簡便的方式是先得出17個任務階段與88個信息元關(guān)聯(lián)關(guān)系的二元網(wǎng)絡(luò)矩陣G，G=（gij） 88×17，其中行代表信息元，列代表任務階段，如果元素gij=1，則表示第i個信息元屬于第j個任務階段，否則gij=0。并且定義GT為G的轉(zhuǎn)置矩陣，即GijT=Gji。將矩陣G輸入到UCINET軟件中，利用對應乘積法將矩陣G與GT相乘，得到88行88列的信息元關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣F。矩陣F中有描述邊的權(quán)重，即兩個信息元同時出現(xiàn)在多個任務階段的次數(shù)，由于構(gòu)建交互信息網(wǎng)絡(luò)原則的規(guī)定，將矩陣F中大于1的值全部賦予值為1，得到人機交互信息網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣A。并通過UCINET中的NetDraw網(wǎng)絡(luò)可視化軟件繪制出F/A-18戰(zhàn)斗機人機交互信息網(wǎng)絡(luò)圖，見圖1。圖1中我們能看到有一些明顯的抱團現(xiàn)象，例如圖左側(cè)信息元40、42、43、44、45、46、46、49、51，這幾個信息元表現(xiàn)出較為明顯的關(guān)聯(lián)性，且處于網(wǎng)絡(luò)中邊緣區(qū)域；而在圖中間的信息元例如信息元12、61、67、81、59等則表現(xiàn)出相對較高的重要性及中心程度。

3結(jié)論

本文運用復雜網(wǎng)絡(luò)的方法構(gòu)建戰(zhàn)斗機信息交互網(wǎng)絡(luò)，分析網(wǎng)絡(luò)拓撲特性從而得出各信息元的重要程度以及分派結(jié)果。結(jié)合戰(zhàn)斗機實際飛行操作常識，合理運用此方法得出的結(jié)果，使得駕駛艙信息元的布局呈現(xiàn)出最佳狀態(tài)。本文但從無向無權(quán)網(wǎng)絡(luò)的角度分析，在以后的研究過程中，可以從多種角度來構(gòu)建不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，從而找到最合適分析戰(zhàn)斗機駕駛艙信息元的網(wǎng)絡(luò)方式。

參考文獻：

[1] 葉坤武， 包涵， 魏思東. 基于視覺注意力分配的飛機駕駛艙人機界面布局優(yōu)化[J]. 南京航空航天大學學報， 2018（3）.

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[3] 包翔， 劉桂鋒， 楊國立. 基于復雜網(wǎng)絡(luò)理論的圖書借閱分析[J]. 圖書館研究與工作， 2018（11）.

[4] 何松柏， 康凱， 劉亞東，等. 基于復雜網(wǎng)絡(luò)的投送保障網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建[J]. 天津大學學報（自然科學與工程技術(shù)版）， 2017（06）：109-115.

【通聯(lián)編輯：光文玲】