影响月球车人—自动化协同任务效能人因设计要素研究

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自动化系统能力的提高给月球车人机协作带来了新的挑战,为了开发支持这种协作安全有效进行的人-自动化系统、提高协同作业效能,有必要针对月球车人-自动化协同任务效能的影响因素开展研究。本文识别了影响月球车人-自动化协同任务效能的人因设计要素,研究了设计要素对协同任务效能的影响程度,并且筛选了关键设计要素。本文完成的主要工作如下:(1)识别了月球车人-自动化协同任务效能的影响因素和评估指标。开展了月球车人机协同任务分析,明确了任务特点并整理了任务对应的基础实验范式,以此为基础,对现有人-自动化协同任务效能影响因素和评估指标集进行了筛选,确定了自动化程度等8个设计要素、自动化信任和依赖2个中介变量、以及情景意识等3个评估指标,构建了月球车人-自动化协同任务效能关系模型。(2)研究了人因设计要素与月球车人-自动化协同任务效能的关系。以月球车人-自动化协同任务基础实验范式及效能关系模型为基础,完成了相关文献的搜索、筛选和编码工作,构建了包含165项研究、463个效应量的数据集;在此基础上,采用元分析方法对人因设计要素与月球车协同任务效能指标的关系进行了全面、系统的定量分析,同时也对筛选的人因设计要素做了进一步的检验。(3)研究确定了影响月球车人-自动化协同任务效能的关键人因设计要素。结合元分析结果,采用熵权法综合评价了各设计要素对协同任务效能的影响程度,明确了影响月球车协同任务效能的关键人因设计要素为技能水平、工作记忆、自动化程度、透明度、任务负荷和时间压力。(4)研究了自动化信任和自动化依赖在关键设计要素与月球车人-自动化协同任务效能关系间的中介作用。构建了关键设计要素、自动化信任、自动化依赖及评估指标相关系数矩阵,采用结构方程模型检验了自动化信任和自动化依赖在关键设计要素与协同任务效能关系间的中介效应,结果表明,关键设计要素会直接影响月球车协同任务效能,也会通过自动化信任和自动化依赖的中介作用间接影响月球车协同任务效能。论文最后还基于上述研究结果,从人机功能分配、人机界面、任务流程等方面探讨了月球车人机协同任务的设计。本文的研究结果对于提升月球车人机协同任务的综合效能以及优化人机交互系统的人因设计具有重要理论和现实意义。
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