無人航空和有人航空混合運行的管制員負荷研究

（中國民用航空飛行學院，四川 廣漢 618300）

0 引言

隨著無人航空的飛速發(fā)展，現行的限制無人機在隔離空域運行的方式已經滿足不了無人機用戶的需求，無人航空正在向與有人航空混合運行的方向發(fā)展。無人航空與有人航空混合運行的空域就是融合空域，而管制員工作負荷的量化是研究融合空域容量的重要條件。因此，找到一種有效量化融合空域管制員負荷的方法，對融合空域的有效流量管理是很重要的。

1 無人航空的發(fā)展情況

無人機的應用領域主要分為三類：消費級應用，軍事級應用及工業(yè)級應用。消費級應用包括個人航拍、影視航班、遙控玩具等方面。軍事級應用包括偵察、誘餌、電子對抗等方面。工業(yè)級應用包括巡查、監(jiān)視、安防、資源勘探、物流配送等方面。根據預測，2017-2021年中國行業(yè)級無人駕駛航空器市場規(guī)模，每年都將以30%的速度增長，并大有在通用航空、貨運航空等諸多領域替代現有的有人駕駛航空器的趨勢（副局長李健）。目前無人機的發(fā)展尚處于初級階段，ICAO 將無人機的發(fā)展分為Segregation、Accommodation、Integration 逐漸和有人航空融合。本文主要研究的是在最后階段工業(yè)級大型無人機在物流配送應用方面與有人航空的混合運行。

2 管制員負荷的研究

O'Donnell 等[1]將空中交通管制員工作負荷測量方法歸納為三類：任務測量法、主觀測量法、生理測量法。任務測量法（包括主任務和次任務測量）通過對操作者在工作中的表現結果來推算這一工作強加于操作者的腦力負荷，DORATASK 方法是一種類任務測量方法[2-4]。主觀測量法根據被試者在工作過程中產生的主觀感受與體驗來評價工作負荷NASA-TXL 量表[5]、ATWIT（空中交通負荷輸入技術）評價管制員工作負荷。當人承受腦力負荷時，某些生理指標將會發(fā)生變化，生理測量法就是用生理指標測量腦力負荷的一類方法，目前已經利用如心跳、呼吸、眼動、腦電圖（EEG）等參數來測量腦力負荷[6]。

UTM，無人航空器系統交通管理，未來UTM 走向與ATM 的整合，本文主要研究整合的情況下管制員工作負荷的變化。

有人航空的管制員工作負荷的研究現在國內外研究一般把有人航空的管制員工作負荷分為生理負荷和思考負荷。

生理負荷可以分為兩大類：通信負荷和非通信負荷。

通過對某一終端區(qū)近期的雷達數據進行實際調研及統計分析，參考管制一線的成熟管制員的建議給出的各指令權值，整合得到該終端區(qū)管制員負荷在現有有人航空獨立運行方式下的權值，如表1所示。

表1

3 混合運行下無人航空的管制員工作負荷研究

在融合空域中，無人機可以長距離運輸貨物等。由于數據傳輸距離的限制，在無人機的一次飛行任務中，在不同的區(qū)域由不同的機長來操作飛機。基于此種情況，這就對管制員的思考負荷有所增加。

由于現階段還沒有融合空域的混合運行方式，本文采用了問卷的方式來量化管制員的工作負荷。本文對管制員指揮無人機的工作負荷進行了問卷調查，與管制員指揮有人機的管制負荷進行對比，從而得出管制員指揮無人機的管制負荷。

問卷制定如表2所示：所有答案中-2表示減少較多，-1表示稍微減少，0表示不變，1表示稍微增加，2表示增加較多。

表2 問卷

收集到111份問卷。收到數據如表3所示：（表中百分比表示每個選項數量占總量的百分比）：

表3 問卷結果

分析數據，求出每個問題的期望值，如表4 所示，期望值表示管制員對無人機發(fā)布指令的時間比對有人機發(fā)布指令增加的比例。

分析計算得出管制員指揮無人機的工作負荷量表，如表5所示。

表4 數據分析

表5 管制員工作負荷量表

4 結束語

無人機是一項新興產業(yè)，發(fā)展迅猛。在這個廣闊發(fā)展的舞臺上，無人航空勢必會與有人航空混合運行。因此本文的研究就極具有價值。本文通過問卷，結合數學統計學分析方法，得出無人航空和有人航空混合運行下的管制員的工作負荷量表，為研究融合空域的容量奠定了基礎。