Психофизическая деятельность человека на борту ЛА. Особенности деятельности человека-оператора на борту ЛА.

Психофизиологическая деятельность человека.

Информация  на борту ЛА выдается на СОИ в форме, пригодной для восприятия человеком, поэтому их создание требует учета психологических и физиологических возможностей человека. Далее  излагаются устройство зрительного анализатора, характеристики зрительного восприятия человека, моторные компоненты действия и психофизиологические требования, предъявляемые к системам отображения информации.

Для человека в АСУ органом, воспринимающим основное количество информации, является зрительная система.

Зрительные ощущения вызывает только свет, действующий на палочки и колбочки. в центральной части сетчатки — зоне наиболее ясного видения (область желтого пятна и центральной ямки) имеются только колбочки. В сетчатой оболочке имеется участок, с угловым размером в 5°; без фоторецепторов — слепое пятно. При наблюдении только одним глазом в отдельные моменты фиксации взгляда участок зрительного поля соответствующего размера не воспринимается. При взгляде на пред мет глаз непроизвольно устанавливается так, чтобы изображение предмета попадало на желтые пятна обоих глаз. Форма и цвет предмета воспринимаются только при яркости зрительного стимула не менее или равного 10 кд/м. При яркостях менее 0,003 кд/м функционируют только палочки (сумеречное зрение). Следовательно, различение цветов возможно лишь при достаточно высоких значениях яркости зрительного стимула. надежное и более тонкое различие цветовых оттенков возможно при яркости 175 кд/м Колбочки чувствительны к длине световых волн. При равенстве энергии воздействующих волн различия их длин ощущаются, как различия в цвете зри тельных стимулов. Глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. С изменением длины волны изменяется и качество ощущений. Длинам волн от 380 до 445 мкм соответствует ощущение фиолетового цвета, от 455 до 470 — синего, от 470 до 500 голубого, от 500 до 540— зеленого, от 540 до 590 — желтого, от 590 до 610— оранжевого, от 610 до 780 — красного.

Строением сетчатки объясняется факт лучшего обнаружения слабого светового стимула, если проекция его осуществляется на периферические отделы сетчатки, а не на центральные. В других условиях центральная зона сетчатки имеет преимущество в процессе зрения. Механизм преобразования зрительной информации следующий. Воздействие светового потока вызывает возбуждение фоторецепторов. В каждый момент времени совокупность возбужденных и невозбужденных фоторецепторов образует мозаичную картину изображения, проецируемого на сетчатку. Возбуждение фоторецепторов передается вторым нейронам сетчатки. Далее сигналы генерируются ганглиозными клетками. Кроме того, в сетчатке в это время осуществляется ряд операций преобразования первоначального нервного сигнала. Нервное возбуждение не является копией возбуждения фоторецепторов. Дальнейшее преобразование сигнала как процесс описания изображения осуществляется системами рецептивных полей более высокого ранга. Формирование же сложных признаков и принятие решения о визуально воспринимаемом объекте происходит как процесс преобразования информации в высших корковых отделах зрительного анализатора в их взаимодействии с корковыми отделами других анализаторов. Чувствительность фоторецепторов неодинакова к разным участкам спектра: наиболее высока к желтым и зеленым и значительно ниже к красным.

Ограничения поступления светового сигнала к фоторецепторам характеризуются величиной пространства, в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатку глаз. Границы такого пространства, называемого полем зрения, определяются возможностями оптической системы глаз, площадью, характером распределения фоторецепторов и выступающими частями лица. Поле бинокулярного зрения является производным полей зрения обоих глаз. Оно состоит из участка, видимого двумя глазами одновременно (в центре) и участков в периферической области, входящих в поле зрения только одного из глаз. Область перекрытия полей зрения левого и правого глаз является областью наиболее ясного видения . Возможности обнаружения сигнала существенно возрастают за счет поворотов головы и глазных яблок. Но рабочая зрительная зона близка по размерам к участку бинокулярного поля зрения, который может рассматриваться двумя глазами. Надежное обнаружение сигналов осуществляется в более узких ( в 2 раза) границах.

Ощущение, характеризующее световую энергию, излучаемую поверхностью называется видимой яркостью.

Адаптирующая яркость — яркость, к которой приспособлен глаз. определяется исходя из яркости фона. Если же рассматривается сложное изображение, то адаптирующая яркость определяется как средняя из суммы яркостей, воспринимаемых глазом.

Контраст - отношение разности изображения и фона к яркости фона (степень воспринимаемого различия между двумя яркостями).

Оператором осуществляются и управляющие воздействия (нажатие кнопок, переключение тумблеров, включение — выключение аппаратуры) — различные двигательные реакции. Конструирование СОИ невозможно без учета моторной деятельности человека. Моторная деятельность характеризуется размерами моторного поля, формой траектории и скоростью движения, силовыми параметрами, точностью движений и энергетическими затратами.

Время реакции человека зависит от ряда факторов:

–вида раздражителя (звуковой или зрительный). Скорость реакция на звуковой раздражитель выше;

–интенсивности раздражителя. Чем выше интенсивность раздражителя, тем меньше время реакции. Закономерность справедлива до достижения интенсивностью раздражителя определенного предела;

–тренированности оператора. Тренировки уменьшают время реакции;

–настройки оператора на то или иное восприятие; возраста и пола;

–строения организма;

–сложности реакции.      

Время реакции может быть определено по выражению

 мс,                                (3)

где В — число возможных альтернатив.

 

Реакция может быть простой (нажатие на кнопку при любом световом раздражителе) и сложной (нажатие на кнопку при определенном цветовом раздражителе).

Движение рук человека могут выполняться со скоростью 5—800 см/с. движения в направлении «от себя» выполняются быстрее движений «к себе», зато движения «к себе» характеризуются большей точностью. Если требуется остановка объекта управления, направление движения рукоятки, рычага должно быть «к себе».

Вращательные движения встречаются при ручном регулировании. Они выполняются в 1,5 раза быстрее поступательных. Максимальная скорость вращения соответствует радиусам 30— 50 мм. для радиусов до 120 мм скорость поворота растет с уменьшением нагрузки. Максимальное рабочее пространство рук человека приближается к полусфере. Эллиптические в круговые движения рук обеспечивают наибольшую производительность труда. Правой рукой удобнее двигать в горизонтальной плоскости против часовой стрелки, левой — по часовой.

При удалении органов управления на расстояние более 15— 20 см в средней зоне и 30—40 см в крайних обеспечивается наивысшая скорость прицельных движений рук оператора.

Важной характеристикой является темп вращательных движений. Максимальное значение этой характеристики для ведущей (чаще правой) руки составляет 4,83 об/с, для неведущей примерно 4 об/с и приходится на рукоятки радиусом З см. для рукояток радиуса 24 см численное значение темпа уменьшается в два раза. Максимальное значение темпа нажимных движений составляет 5—6 нажимов/с. Нажимы, совершаемые в ответ на дискретные, отличные друг от друга, сигналы, должны следовать с интервалом не менее 0,5с с целью устранения задержки в реакции.

Усилие, развиваемое рукой, зависит от положения руки:

мгновенная сила притяжения к корпусу двумя руками достигает 10 Н; длительно действующая сила — до З Н; сила разгибания руки в крайних положениях — до 0,6 Н, согнутой под прямым углом — 1,4 Н; мгновенная сила сжатия кистью — 4 Н, длительно действующая сила — 1,2—1,5 Н.

Кисть в плоскости ладони может поворачиваться на 10°. в перпендикулярной плоскости—на 80° (в сторону ладони) и на 40° в противоположную сторону.

Физическая работа мышц разделяется на динамическую (мышцы растягиваются и сокращаются) и статическую (мышцы неподвижны). Статическая работа более утомительна.

Как только авиация перешла от простых визуальных полётов к приборному пилотированию в сложных метеоусловиях, при отсутствии видимости линии естественного горизонта и наземных ориентиров, очень остро встала проблема иллюзий в определении пилотом пространственного положения. И первые попытки научно исследовать подобные явления натолкнулись на серьёзные барьеры.
   Во-первых, в подавляющем большинстве случаев невозможно было получать достоверные описания оригинальных картин происшедшего. Специально ставившиеся эксперименты вызывали процесс лишь искусственно. Они могли довольно полно смоделировать психологический механизм «блуждания» пилота в пространстве, но на основные вопросы: а каков же механизм возникновения самого первого «расстройства», какой из факторов становится решающим «провокатором», как целенаправленно защищать от него пилота - отвечали лишь приближенно.

   Во-вторых, в тех - вероятно достаточно многочисленных - случаях, когда лётчик терял-таки из-за иллюзий в полёте пространственную ориентировку, получить достоверный материал для исследователей было весьма и весьма проблематичной задачей. Благополучно вышедший из такой ситуации летун, разумеется, не был заинтересован в том, чтобы подробно описывать все детали происшедшего, кому бы то ни было - за этим неизбежно последовали бы «оргвыводы» о степени его профессиональной пригодности. Если благополучного выхода в полёте из подобной усложнённой ситуации у пилота не находилось, то ожидать достоверного рассказа было вообще не от кого. Материалы же бортовых регистраторов и иных средств объективного контроля - какими бы совершенными они ни были - представления о механизме возникновения подобных процессов в принципе не могут дать, по ним можно констатировать только сам факт потери лётчиком представления о пространственном положении... Да и то - лишь предположительно, с той или иной степенью достоверности.