无人机通用地面站人机协同控制决策模型研究

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1、第32卷第08期计算机仿真2015年08月文章编号：1006—9348(2015)08—0136—05无人机通用地面站人机协同控制决策模型研究马海明，史越，杨俊超，郭赞(空军工程大学装备管理与安全工程学院，陕西西安710051)摘要：无人机地面控制站通过人机协同控制决策来实现对无人机、链路设备、有效载荷等的实时监视与控制。当前，无人机地面控制站的通用化设计要求极大增加了人机协同控制决策过程中操控员的工作量。为增加人机协同深度，提高决策效能、降低操控员工作负荷，根据人机协同思想，通过构建决策要素数据库，优化了无人机通用地面控制站控制决策系统的逻辑结构，建立了无人机通用地面控制

2、站人机协同动态决策模型，并对模型进行了仿真验证。验证结果表明，上述模型能够有效降低操控员的工作负荷，提高系统整体作战效能。关键词：无人机；通用化；控制站；人机协同；动态决策中图分类号：TP301；V249．122文献标识码：BHuman—-ComputerCollaborationDecision——MakingMethodofUAVCommonGroundStationMAHai—ming，SHIYue，YANGJun—chao，GUOZan(AirForceEngineeringUniversityEquipmentManagementandSafetyEngineer

3、ingCoUege，Xi’anShanxi710051，China)ABSTRACT：WidltheanalysisofthedesignrequirementsofUAVCGCS(CommonGroundControlStation)eom-manddecision—makingsystem，thispaperoptimizesthelogicalstructureofthedecisionsystemofUAVCGCSbasedontheHuman—ComputerCooperationconcept．ThedynamicHuman—ComputerCooperatio

4、ndecision—makingmodelofUAVCGCSisestablishedbybuildingthedecision—makingelementdatabase．ThesimulationverificationisprovidedwiththeaidofUAVCGCSanalogcontrolsystem．AndtheresultsshowthatthismodelCanreducethework-loadoftheoperatorsandimprovethedecision—makingeffectivenessofthesystem．KEYWORDS：UA

5、V；Generalized；Controlstation；human—computercollaboration；Dynamicdecision—making1引言无人机地面控制站通用化，是实现无人机集群作战、与有人机或其它装备协同使用的核心要求⋯。无人机通用地面控制站(CommonGroundControlStation，CGCS)将承担较传统单型、单机地面控制站更复杂、更繁重的指控任务，极大增加操控人员的工作负荷，带来人员生理、心理疲劳甚至疾病，间接导致整个无人机系统作战效能的降低。因此，寻求一种高效、动态、实时的决策思路，优化无人机CGCS决策系统逻辑结构，提高决策效

6、率、有效降低操控人员工作量，是当前各国在无人机系统发展中重点关注的问题’2o。早期的人机合作主要有两种方式旧1：以人为主或以机为主，但无论以人为主还是以机为主都从根本上割裂了人机协收稿日期：2015一01—23修回El期：2015-03—10一136一同的可能性；目前广泛应用的人机协同方式为由Elmore等人于2001年提出的基于系统功能权限动态调整的决策控制方法H1，此方法已具备了支持人机协同工作的潜在能力，但其只是从控制层面实现了一定的人机协同，已无法满足当前及未来深刻变化的、处于不确定环境下的作战方式对决策方法的动态性、实时性要求”J。本文从增加决策过程中人机协同深度

7、的角度出发。基于人机协同动态决策思想，通过建立各决策要素数据库，实现决策过程中操控员与自动化系统的直接深入沟通，建立了人机协同动态决策模型，从决策层面上实现了一定的人机协同。并对模型进行了有效性验证，以期对我国无人机地面控制站的通用化设计有所启示。2无人机CGCS人机协同控制决策原理无人机CGCS的人机协同决策是指在无人机工作过程中，地面控制站的操控员与自动化系统互为伙伴关系，两者通过信息交流、互相配合共同实时的做出最优决策的过程‘21。其基本原理[61如图l所示。图1人机协同控制决策在该人机协同机制中，人与自动化