Book8 (Материалы для студентов по курсу ОКТРЭС), страница 2

305

Прежде чем подробно остановиться на параметрах оператора и тех-
нических средств и их согласовании, отметим некоторые общие прави-
ла разработки ЧМС.

1. При разработке необходимо применять системный подход, а
именно:

а) выяснить взаимосвязи и свойства совокупности объектов, входя-
щих в систему, в том числе и оператора;

б) создавать и применять такие системы, которые давали бы комп-
ромиссы между «машиной» — оператором — средой для оптимизации
основной целевой функции всей системы (получить оптимальную сис-
тему для всех оптимальных звеньев невозможно).

1. Несмотря на совместное выполнение функций оператором и «ма-
   шиной», каждая из таких составляющих ЧМС подчиняется в своей ра-
   боте собственным, свойственным ей принципам и закономерностям.

2. Необходимо помнить, что оператор «не любит крайностей»: ему
   плохо работается как при дефиците, так и при избытке времени (предъ-
   явления информации), как при ярком освещении, так и в темноте и т.д.

3. Система должна быть сконструирована так, чтобы оператор мог
   непрерывно принимать участие в ее функционировании на уровне, со-
   ответствующем его возможностям (низкий уровень интереса к работе и
   моральное состояние оператора могут быть связаны с двумя обстоя-
   тельствами: оператор имеет низкую квалификацию, а управление аппа-
   ратурой требует высокой квалификации и, наоборот, требуется низкая
   квалификация от высококвалифицированного оператора).

4. Максимальная автоматизация не всегда полезна: .думающий опе-
   ратор занимает центральное место в системе, поэтому задача состоит
   не в том, чтобы показать высокую автоматизацию системы, а в том, что-
   бы доказать необходимость автоматизации; машина служит не для вы-
   теснения и замены оператора, а для умножения его мощи и способно-
   стей.

В заключение рассмотрим вопросы распределения функций в ЧМС.
При проектировании любойградиоэлектронной системы, будь то радио-
локационная станция, система ближней навигации, контрольно-испы-
тательная аппаратура или просто электронные часы, мы, по существу,
решаем задачу распределения функций между человеком и РЭС. Обос-
нование рационального или оптимального варианта распределения
этих функций опирается на результаты количественных оценок каче-
ства выполнения задач оператором и РЭС и методы оценок влияния
этого качества на эффективность системы в целом. В результате рас-
пределения функций между оператором и РЭС могут быть получены
исходные данные для обоснования объема информации, вида ее предъ-
явления, скорости и способа ее обработки.

306

Функции человека в системе «оператор-РЭС» достаточно разнооб-
разны и определяются особенностями РЭС. В системах обнаружения
сигналов (например, локационный обзор участка пространства) чело-
век осуществляет обнаружение, наблюдение, классификацию сигналов
с помощью тех признаков, которые учтены автоматизированным уст-
ройством системы, распределением каналов получения информации, а
также обобщением информации и ее согласованием с пропускной спо-
собностью каналов связи. Диспетчерские системы обусловливают сле-
дующие функции человека: выдачу и редактирование исходных дан-
ных; выдачу команд и пуск системы; принятие решений в неопределен-
ных ситуациях; прогнозирование обстановки при ее изменении; выбор
целей в зависимости от обстановки; операции контроля за работой сис-
темы.

Системы слежения позволяют опознать «свой-чужой» объект, сле-
дить за сигналами с помощью признаков, не учтенных в каналах автома-
тической обработки информации, принимать решения в аварийных си-
туациях.

Функции человека в системах связи (связные радиостанции) можно
определить следующим образом: выбор каналов связи в зависимости от
обстановки, выделение значимой информации и ее классификация по
приоритету, обеспечение слуховой радиосвязи, передача информации.

В контрольно-испытательных системах (стенды, пульты) оператор
должен определять виды программ автоматической проверки системы
и выдавать команды на их пуск, оценивать результаты проверки систе-
мы, выборочно проверять состояние и функционирование узлов и час-
тей системы при отсутствии информации о неисправностях, диагности-
ровать вид неисправности и ее причины, принимать решение о мерах по
восстановлению системы.

8.2. Сенсорный вход оператора и его параметры

Человек воспринимает поступающую из окружающей среды инфор-
мацию с помощью органов зрения, слуха, осязания, вкуса, обоняния, бо-
левых ощущений, степень реакции которых отражена в табл. 8.1.

Каждый из этих органов имеет свой «порог чувствительности»,
«пропускную способность», «область применения» в ЧМС. Различают
«сенсорный вход» человека-оператора (зрение, слух, осязание, обоня-
ние и т.п.) и «моторный выход» — рабочие движения рук, ног, тулови-
ща, характеризующие пространство, временные и силовые показатели.
Отметим некоторые общие свойства сенсорного входа человека-опера-
тора [38].

307

Таблица 8.1

Первое свойство. Человек не может решать простую задачу на раз-
личение одиночных моносигналов, если их число превышает 7 («маги-
ческое число 7 ± 2 »).

В одном из опытов испытуемым предлагали различать по частоте
тона в диапазоне от 100 Гц до 8 кГц. Ошибки не было при двух-трех
тонах, предъявляемых отдельно. При четырех тонах начали появляться
случайные ошибки. При пяти тонах число ошибок возросло, а при 14
тонах была сплошная путаница. Аналогичные результаты дали опыты
со зрением, с кожной и вкусовой чувствительностью.

Второе свойство. При усложнении информации (увеличение чис-
ла признаков сигналов, например оттенка и насыщенности цветовых то-
нов раздражителей) количество воспринимаемой информации увели-
чивается (с 7 до 11...15 цветов).

Третье свойство. Наибольшей пропускной способностью инфор-
мации обладает зрительный аппарат (5 бит/с), затем слуховой (0,3
бит/с), которые чаще применяются в ЧМС.

Четвертое свойство. Перекодирование информации резко изме-
няет пропускную способность сенсорного входа оператора.

Пример. Дана последовательность знаков в двоичных выражениях:

1010001001 1 1001 1 10, которую запомнить и воспроизвести
весьма трудно. Если обозначит: 00 — 0, 01 — 1, 10 — 2, 11 — 3, то по-
лучим 220213032, что запоминается, но все-таки с трудом. Если же
ввести обозначения: 000 — 0, 001 — 1, 010 — 2, 011 — 3, 100 —4, 101 —
5, 110 — 6, 111 — 7, то получим 504716, запомнить которое весьма про-
сто.

Пятое свойство. Перегрузка информацией и дефицит времени
снижают пропускную способность оператора. В одной из лабораторий
американских космических исследований изучали работу операторов в

308

кабине космического тренажера. Испытуемым подавали световые сиг-
налы, на которые они должны были отвечать определенным образом.
Если сигналы подавались один раз за 9...10 с, то операторы работали
нормально, когда же темп подачи информации возрос в 10 раз (количе-
ство сигналов в секунду), то наблюдалась перегрузка информацией
(пропуск и неверные ответы). Интересно отметить, что когда темп
уменьшился в 10 раз по сравнению с нормальным, то пропуски инфор-
мации и ошибки вновь участились.

Отсюда следует, что наибольшая чувствительность и пропускная
способность сенсорного входа человека зависят от частоты предъявле-
ния информации. Основным источником получения информации в сис-
теме «оператор — РЭС» является зрительный аппарат оператора, свой-
ства которого рассмотрим более подробно.

Глаз человека обладает рядом свойств, которые необходимо учиты-
вать при конструировании средств отображения информации в РЭС.
Различают абсолютный и дифференциальный (контрастный) пороги
чувствительности глаза [39]. Абсолютным порогом световой чувстви-
тельности глаза называют минимально обнаруживаемую величину яр-
кости светового пятна на черном фоне в условиях отсутствия какого-

либо освещения. Он лежит в диапазоне 10^-6 ... 10^-9 кд/м² . Это озна-
чает, что световые ощущения в условиях абсолютной темноты могут
быть вызваны лучистой энергией всего в несколько квантов.

Диапазон яркостей, которые воспринимает глаз, имеет порядок

10¹² . Вполне естественно, что при таком изменении яркости глаз дол-
жен обладать известной адаптацией. Изменение чувствительности гла-
за по мере пребывания оператора в темноте называется темновой адап-
тацией. Причем увеличение световой чувствительности происходит в
первые моменты времени непрерывно и устанавливается на постоянном
уровне лишь спустя 60...80 мин. Под световой адаптацией глаза пони-
мают изменение чувствительности при увеличении яркости поля адап-
тации от нулевого до некоторого заданного. При этом происходит по-
нижение световой чувствительности, и постоянный уровень устанавли-
вается примерно через 5...10 мин в зависимости от яркости.

Различают по величине яркости В поля адаптации: дневное освеще-
ние (В≥ 10 кд/м ²), сумеречное (0,01 кд/м²≤В≤ 10 кд/м ) и ночное

(В ≤ 0,01 кд/м² ). Операторы РЛС обычно работают при ночном и суме-
речном освещении, а операторы устройств отображения информации
— при сумеречном или дневном.

Если оператор работает в условиях, далеких от абсолютного порога
чувствительности, то возможность раздельного видения предметов оп-
ределяется не абсолютной чувствительностью глаза, а его способно-

309

стью различать локализованные в отдельных местах контрасты ярко-
сти. Чаще всего для определения контраста используют соотношение

где В ₁, В ₂ — яркость объекта и яркость фона соответственно.

Если В₁ > В₂ , то контраст называется прямым; если В₁ < В₂, то —
обратным. Применительно к задачам обнаружения сигналов целей на
индикаторах с лучевым экраном более удобно пользоваться выраже-
нием

так как яркость отдельных точек экрана, образующих фон, является
случайной величиной, и при решении задач обнаружения оценке под-
лежит лишь сам факт обнаружения сигнала (наличия контраста). Сиг-
нал в одной из двух сравниваемых точек обнаруживается оператором
при условии, если | К ]\ ≥ К₀, где K₀ — порог контрастной чувствитель-
ности глаза при заданных условиях наблюдения.

Порог контрастной чувствительности глаза изменяется с изменени-
ем яркости поля адаптации и оказывается неразрывно связанным с та-
кими характеристиками зрения, как инерция и острота зрения. Порог
видимости зависит от следующих величин: контраста, углового разме-
ра цели, яркости поля адаптации и времени наличия цели. В каждом
конкретном случае мы говорим лишь о какой-то одной пороговой вели-
чине, потому что остальные три при проведении опыта фиксируются
заранее. Как увеличение яркости поля адаптации, так и увеличение
площади отметки ведут к уменьшению порога контрастной чувстви-
тельности глаза.

Временной порог чувствительности глаза оператора — это мини-
мально необходимое время существования отметки для ее зрительного
восприятия. Эта величина колеблется в пределах тысячных и сотых до-
лей секунды. Она зависит от инерции зрения, которая, в свою очередь,
определяется яркостью фона. Отметим, что с увеличением освещенно-
сти уменьшается время инерции глаза и порог контрастной чувстви-
тельности. При этом острота зрения увеличивается. Остроту зрения
или разрешающую способность глаза характеризуют порогом разреше-
ния — минимальным угловым промежутком между равноудаленными
точками, при котором они воспринимаются глазом еще раздельно. Пре-
дельный угол разрешения L' имеет порядок несколько десятых угло-

310

вой минуты. Связь между ним и величиной K_Q определяется по форму-
ле L' = СК₀ , где С — постоянная, не зависящая от яркости поля адап-
тации. Таким образом, острота зрения является функцией контрастной
чувствительности глаза.