二-1无人机飞行操纵培训

无人机操作界面定义无人机的操纵是指无人机操作人员在地面通过无线电链路监督、控制无人机飞行的整个过程，包括起降操纵、飞行控制、任务设备（载荷）控制和数据链管理等。通常这个过程在地面控制站内完成，地面控制站内的飞行控制席位、任务设备控制席位、数据链管理席位都设有相应分系统的操作装置。无人机的飞行操纵特指对于无人机飞行的控制操作，其内容包括航线的预设装订、修改、变更，飞行状态监控、指令引导控制、遥控飞行、辅助起降等。无人机飞行操纵一、无人机操纵和飞行操纵的定义以及与有人机的不同之处有人机与无人机飞行操纵主要区别表项目有人机无人机操作人员所处位置飞机上地面上对身体素质要求相对较高相对较低危险性高低反应速度相对较快相对较慢对周边环境的感知能力相对较强相对较弱飞行时间短长任务特点易兴奋易枯燥操作人员的心理状态特点身临其境、反差小千里之外、反差大典型区别最大的不同之处是操作员所在的位置，有人机的操作员——飞行员在飞机上，而无人机的操作员在地面站中。飞行员可以在第一时间内感知飞机的飞行状态并作出反应，而无人机操作员无论是在感知上和操作上都要相对滞后。心理状态问题。有人机的飞行员驾驶战机直接进入战场参与作战，以第一视角体验战争，能及时调整去适应战时状态；相反，很多无人机的操作员却是在千里之外操纵无人机进入战场，参与感不强，心理反差巨大，时间一长会给无人机的操作员们带来一种不真实、虚幻的感觉。等级意识状态注意状态生理状态工作能力可靠度0无意识，神智丧失无睡觉、发呆无01常态以下，意识模糊不注意疲劳、困倦、单调、醉酒（轻度）低下，易出事故0.92正常意识的松弛阶段无意注意安静状态或反射活动可以进行熟练性、反复性和常规性操作0.99～0.99993正常意识的清醒阶段有意注意精力充沛，积极活动状态有随机处理能力，有准确决策能力0.9999994超常态，极度紧张、兴奋注意力过分集中于某一点惊慌失措，极度紧张易出差错，易造成事故0.9大脑觉醒水平等级划分表•5•日本学者：桥本邦卫飞行员的大脑觉醒水平大多停留在2、3状态，其人因可靠性也处于一个比较高的水平。而无人机飞行时，由于其特殊性，其操作员的状态大多停留在2状态（由于飞行时间长和参与感低很难保持在3状态），如果是长时间执行任务出现1状态甚至是0状态的概率也是存在的。相比于飞行员，无人机操作员的专业训练程度要低的多，因此在出现紧急情况时，4状态出现概率也大大高于飞行员。飞行员与无人机操作员对比•6无人机飞行操纵二、无人机飞行操纵类型一般来说，无人机的飞行操纵主要由三种方式：1．遥控方式（PIC）遥控方式是通过数据链路对无人机实施的飞行控制操纵。一般包括舵面遥控、姿态遥控和指令控制三种方式。（1）舵面遥控（2）姿态遥控（3）指令控制无人机飞行操纵二、无人机飞行操纵类型一般来说，无人机的飞行操纵主要由三种方式：1．遥控方式（PIC）遥控方式是通过数据链路对无人机实施的飞行控制操纵。一般包括舵面遥控、姿态遥控和指令控制三种方式。（1）舵面遥控这种控制方式是由控制器的操纵杆直接控制无人机的舵机，遥控无人机飞行。这是无人机最简单和最原始的控制方式，多应用于微型战术无人机的操纵上。这种控制方式一般是通过目视对无人机进行操纵。无人机飞行操纵二、无人机飞行操纵类型一般来说，无人机的飞行操纵主要由三种方式：1．遥控方式（PIC）遥控方式是通过数据链路对无人机实施的飞行控制操纵。一般包括舵面遥控、姿态遥控和指令控制三种方式。（2）姿态遥控姿态遥控是在无人机具有姿态稳定控制机构的基础上，通过操纵杆控制无人机的俯仰和滚转，从而连续的控制无人机的运动。要求设计的操纵杆适应飞行员的操纵感觉，并且具有边界限制。一般是目视操作无人机或通过仪表远程操纵无人机的机动飞行。无人机飞行操纵二、无人机飞行操纵类型一般来说，无人机的飞行操纵主要由三种方式：1．遥控方式（PIC）遥控方式是通过数据链路对无人机实施的飞行控制操纵。一般包括舵面遥控、姿态遥控和指令控制三种方式。（3）指令控制指令控制是通过上行链路发送控制指令，机载计算机接收到指令后按预定的控制模式执行。这种方式必须在机载自动驾驶仪或机载飞行管理与控制系统自动控制的基础上实施。指令方式一般包括：俯仰角选择与控制高度保持与控制飞行速度控制滚转选择与控制航向选择与控制航迹控制无人机飞行操纵二、无人机飞行操纵类型2．自主控制（UAV）自主控制飞行是指不需要人工参与的飞行控制。这种方式时通过全权限的机载飞行管理与控制系统完成从起飞、控制飞行、执行任务到返航着陆全过程的自动控制。无人机飞行操纵二、无人机飞行操纵类型3．组合控制（RPV）在自主飞行的基础上，通过操纵杆在无人机的控制外回路施加一定的偏移量，尤其是在自动起飞着陆过程中，对导航偏差和外界干扰进行人工干预的一种控制模式。三、无人机飞行操纵的意义1986-1997年期间的美国海军203架RQ-2“先锋”事故的分析发现，103起(51％)事故有人的因素，其中88起(43％)与监督管理和机组人员的因素有明确关系；在这88起事故中，64％涉及管理不善（如培训、政策和领导）和知错不改；46％涉及操作员的不安全条件。1993年1月-2003年6月美国陆军和空军48例(陆军26，空军22)无人机事故分析表明，33起（69%）与人的因素有关，这其中培训问题占27％、班组效能占25％、情景意识18％、界面设计占16％、认知和决策占14％。1995-2003年美国陆军无人机发生的56起事故，有18起(32％)与人的因素有关。无人机飞行操纵•14三、无人机飞行操纵的意义大型无人机事故中人的因素更为常见，例如，RQ-1“捕食者”事故中人因占比达到了67％，而对于中型无人机而言，28％的RQ-2“先锋”事故和45％的RQ-5“猎人”事故是由于人为因所致，明显低于大型无人机。小型无人机RQ-7“影子”，人的因素只占21％。2004年到2006年，共有15架“捕食者”无人机坠毁，其中12架无人机事故是由于人为过失造成的，暴露了操作员技能以及机组人员内部分工等问题。以此为依据，美国空军研究报告指出，“捕食者”无人机的坠毁事故主要原因已从原先的硬件失效方面转移到人员操作失误方面。无人机飞行操纵•15美国国防部人因分类体系DoDHFACS空军AirForce陆军Army海军/海军陆战队Navy/MarinesNo.%HFn=34%totn=43No.%HFn=20%totn=51No.%HFn=79%totn=1271组织影响2779.4%62.8%1365.0%25.5%6582.3%51.2%2资源/收购管理2161.8%48.8%735.0%17.3%5367.1%41.7%3组织氛围38.8%7.0%00011.3%0.8%4组织过程1852.9%41.9%945.0%17.6%2734.2%21.3%5监管1338.2%30.2%840.0%15.7%2126.6%16.5%6监管不足823.5%18.6%525.0%9.8%1924.1%15.0%7不当的计划行为617.6%14.0%315.0%5.9%911.4%7.1%8未纠正已知问题25.9%4.7%00033.8%2.4%9前提条件2058.8%46.5%1365.0%25.5%3646.6%28.3%10物理环境00015.0%2.0%810.1%6.1%11技术环境1647.1%37.2%210.0%3.9%810.1%6.1%12认知因素926.5%20.9%315.0%5.9%1519.0%11.8%13不良生理状态38.8%7.0%00033.8%2.4%14心理行为因素411.8%9.3%630.0%11.8%1113.9%8.7%15知觉因素38.8%7.0%210.0%3.9%67.6%4.7%16机组资源管理617.6%14.0%735.0%17.3%2531.6%19.7%17行为2470.6%55.8%1680.0%31.4%4455.7%34.6%18技术错误1750.0%39.5%630.0%11.8%2126.6%16.5%19判断和决策失误1317.6%14.0%945.0%17.6%3038.0%23.6%20误解错误38.8%7.0%210.0%3.9%67.6%4.7%21违反规定38.8%7.0%945.0%17.6%67.6%4.7%•16三、无人机飞行操纵的意义随着装备数量的增加，使用时间的增长，人的因素将会越来越突出，大量缺乏训练的新手进入到无人机操纵岗位将会为无人机安全飞行带来新的风险。笔者某无人机飞行中的故障数据进行统计发现，在开始研制阶段机的因素为主要故障源，人、机、环境三者的比例为：6.7%：73.3%：20%，到了定型阶段其故障原因人、机、环境三者比例变为了：23.1%：44.6%：32.3%，人的比例显著上升。按照浴盆曲线理论，当系统趋于成熟稳定，进入“盆底”，此时人的因素就凸显出来，并渐渐的成为制约武器装备发挥出应有效能的短板。无人机飞行操纵•17无人机飞行操纵三、无人机飞行操纵的意义对于有人机来说，飞机的性能和飞行员的技术水平是飞机能否发挥出其效能最重要的两条因素。对于无人机也是如此，飞行中的无人机其控制权在飞行操作员手中，此时操作员的技术水平和其所作的飞行操纵准确与否对于无人能否发挥出其应有的作战效能起着至关重要的作用。随着我国无人机路线图的制定，越来越多的无人机装备部队，飞行操纵必将会越来越受到重视，而无人机的飞行操作人员也将成为整支无人机作战部队的核心技术人员。“浴盆曲线”•19无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向1.美军无人机飞行操纵发展现状“捕食者”系列无人机从1995年到2007年飞行时间为25万小时左右，从2007年到2009年飞行时间就已经达到50万小时。阿富汗和伊拉克战争期间，美国空军在战场上保持了29架“捕食者”和“死神”无人机24小时执勤就达到2万小时左右。432联队的所有人员必须全天24小时运转，到2011年，该联队已装备160架“捕食者”和60架“死神”，需要600个无人机班组来保证无人机的正常使用。目前美空军每天必须保证有三架“捕食者”无人机在24小时全天候执勤。无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向（1）人才培训2008年9月：美国空军参谋长下达命令要求录用新飞行员操控无人机系统，发展了新的职业领域；2008年11月：完成专业飞行学员训练的新飞行员开始接受无人机系统操控学员训练；2009年1月：直接面向无人机系统操控员职业的专业训练体制开始直接招收新学员(而不是新飞行员转行)；2009年8月：美国德克萨斯州伦道夫空军基地开设传感器操作员专业；2009年11月：首批直接招收的无人机系统操控员毕业，进入无人机系统作战中队开始战备训练。无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向（2）装备发展“捕食者”无人机操作员工作站无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向（3）人机系统主要研究工作包括三大方面内容：1）远程操作飞行器自适应跟踪训练系统目的在于提供经济可承受的、可重构的，基于计算机的仿真能力，开发空、地、海基无人机系统模拟训练手段。2）方舱工作站设计研究通过实际统计分析，为男、女性各自建立了14组模型点。3）无人机系统操作官选择／能力提高研究目前已经开展了选择和训练效能研究。无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向2.对未来发展的规划无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向3.对我们的启迪我军新型地面控制站无人机飞行操纵四、无人机飞行操纵现状和未来发展方向3.对我们的启迪硬件建设的落后源于我们的基础工业水平和科研实力，随着我国经济的腾飞综合国力的增强，我们正在奋起直追；但另一个方面——“软实力”的建设，这方面的差距却并不容易明确衡量。体质建设、人才培训、模式养成等等这些看得到、摸不着的东西，我们究竟怎样？如果仅仅从表面上看，我们是存在差距的，但到底差多少，这个却没有像硬件技术指标那样量化的东