飞行员与自动驾驶仪之间的共享控制：一个信息物理人机系统的例证

尽管自动化程度的提高使飞机控制变得更加容易，但确保飞行员与自动驾驶仪之间的安全交互仍是一个具有挑战性的问题，尤其是在出现严重异常时。当前的方法采用自动驾驶仪解决方案，在其失效时自行解除。这可能导致飞行员在最不利的时机重新接管，从而带来不良后果。本文涵盖了一系列基于机动能力（CfM）概念提出飞行员-自动驾驶仪交互方案的研究。CfM 指的是执行器可用于将飞机带入安全状态剩余的能力。研究表明，基于 CfM 的飞行员-自动驾驶仪交互方案，或称共享控制架构（SCA），可作为现有方案的有前景的替代方案。实验中测试了两种 SCA。在 SCA1 中，飞行员利用监测到的 CfM 信息从自动驾驶仪接管控制。在 SCA2 中，飞行员扮演监督者角色，基于 CfM 信息在需要时协助自动驾驶仪。当飞机遭遇严重异常时，飞行员根据其 CfM 监测评估态势，并通过向自动驾驶仪提供两个控制系统参数估计进行干预，这提高了自动驾驶仪的有效性。通过人在回路仿真表明，基于 CfM 的交互可提供更小的跟踪误差和更大的总体 CfM。包括一名商业航线飞行员和若干名大学生在内的受试对象经系统流程训练。为更深入地与社会科学界合作以更好洞察人类决策，创建新的信息物理与人系统统势在必行。本文报告的结果应视为该研究方向若干步骤中的第一步。