Head-Up-Guidance-Systeme und Mensch-Maschine - Zeitschrift fÃƒÂ¼r ...

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Eine Verbesserung der Flugführungsgenauigkeitdurch Einsatz des HGS istfür die Landephase bereits mehrfachanhand einer Verkleinerung der Aufsetzzoneauf der Landebahn („TDZ-Area“) und der Flugwegablagen nachgewiesenworden (Desmond 1986). Indieser Arbeit ist jedoch vielmehr evaluiertworden, ob und inwiefern sich derEinsatz dieses Systems optimierend aufdie Belastung, Beanspruchung unddas Situationsbewusstsein der Pilotenund letztendlich auf die Flugsicherheitim Vergleich zum automatisierten Flugführungssystem(Autopilot-System(AP)) im Flugzeugtyp BombardierCanadair Regional Jet CRJ200 auswirkt.Weiterhin sollte festgestellt werden, obdie obigen Parameter durch die Flugführungmittels des HGS nicht nur unternormalen Systemumweltbedingungen,sondern auch währendabnormaler Flugsituationen und bei Go-Around-Manövern positiv beeinflusstwerden. Die Informationsaufnahme, -verarbeitung und -abgabe des Menschenist dazu in Zusammenhang mitdem HGS untersucht worden. AufGrundlage der Befunde ist ein Gestaltungsvorschlagzur Systemoptimierungerstellt worden.Bild 2:Figure 2:Illustration 2:Ansicht des Canadair Jet-Flightdecks mit HGS 2100 (Quelle: CST GmbH)View of the Canadair Jet-Flightdeck including the HGS 2100 (Source: CST GmbH)Vue de la cockpit du Canadair Jet avec l’HGS 2100 (source (de): CST GmbH)3 Methodik und DurchführungDie Flugführungsaufgabe beim Landeanflugentspricht einer vorwiegend informatorisch-mentalenArbeitsform miteinem Anteil körperlicher Tätigkeiten inAbhängigkeit des gewählten Automationsgrads.Combiner. Dabei ist der Blickwechselauf interne Cockpitanzeigen prozeduralnicht zugelassen (Bild 2).Das elektrooptische System besteht imWesentlichen aus folgenden Komponenten:Head-Up Guidance Computer(HGC), HGS Control Panel (HCP),OverHead Unit (OHU) und Combiner.Daten von den Sensoren und anderenFlugzeugsystemen speisen den HGC,der diese in Symbole umwandelt.Ebenso werden die System- und Anflugleistungberechnet. Über das HCP,das im Lower Centre Pedestal eingebautist, können die Piloten Daten, wieGleitpfadwinkel und Landebahnhöhe,eingeben und die HGS-Modi selektierenund aktivieren. Im holografischenCombiner wird die von der OHU projizierteFlugführungssymbologiewellenlängenselektiv teilreflektiert, optischim Unendlichen fokussiert undkonform mit der vom Piloten wahrgenommenenAußenweltansicht überlagert.Die OHU ist über dem Sitz desFlugkapitäns (CM1) installiert undstrahlt nach vorn auf den oberhalb desbackbordseitigen Cockpitfenstersmontierten Combiner.Das für den Flugzeugtyp BombardierCanadair Regional Jet (CRJ) ausgelegteHGS 2100 wird derzeit in mehr als 40Flugzeugen dieses Baumusters von derLufthansa CityLine GmbH eingesetzt.2 FragestellungDie Vorgehensweise bei Analyse undBewertung dieser Flugführungsaufgabefolgt dem erweiterten Belastungs-Beanspruchungs-Konzept.Ein theoretisches Systemmodell, dasdurch eine dekompositorische, funktionalabstrahierende Systemanalysegebildet worden ist, stellt wiederum dieGrundlage für das polygraphischeMesskonzept der Arbeit dar.Insgesamt sind für die Belastungs-Beanspruchungs-Analyse141 Landeanflügevon 60 Flugbesatzungen währendihrer Trainings- und Checkflügein einer Full-Flight-Simulatorumgebungder Lufthansa CityLine Canadair Simulatorund Training GmbH analysiertund mit einer Auflösung von 0,1 s kodiertworden. Für die Blickbewegungsanalysesind 18 Landeanflüge von dreiFlugbesatzungen in einer Experimentalreiheuntersucht und mit einer Auflösungvon 0,001 s kodiert worden. Diesstellt einen statistisch, optimalenStichprobenumfang dar.Um den Echtheitsgrad zu maximieren,sind die Messungen einerseits im Full-110 D. Bandow(60) 2006/2 Z. ARB. WISS.Bandow.pmd 11031.05.2006, 23:02
Flight-Simulator mit den alltäglichenSystemanwendern, den Linienpilotenwährend ihrer Trainings- und Checkflüge,durchgeführt worden. Die bei derCST GmbH seit 1992 in Betrieb genommenenCAE Full-Flight-Simulatorenzeichnen sich durch ein 180°-Sichtsystem,ein Steuerkraft-, ein Flugdynamik-,ein Rauch-, ein Geräuschundein hydraulisches Bewegungs-Simulationssystem mit sechs Freiheitsgradenaus, die durch ein IBM RISCSystem Rechnersystem gesteuert werden.Das Flugabteil besteht aus demCockpit für eine Flugbesatzung, einemLeitstand für den Trainingskapitän, einemBeobachtersitz und einem JumpSeat.Um andererseits die Variabilität derLandeanflüge zu maximieren, wurdenkeine Szenarien vorgegeben. Diedaraus resultierenden erhöhten Normierungs-und Synchronisierungsanforderungenwurden durch die Erstellungeines visual-basic-orientiertenDatenintegrations- und Belastungs-Beanspruchungs-Analyseprogrammserfüllt.3.1 Ermittlung der BelastungsgrößenMittels einer Kognitiven Tätigkeitsanalyse(CTA; Shepherd 1998), wodurchmentale Prozesse und Fertigkeitenbei der Erfüllung kognitiv komplexerAufgaben erfasst werden können,wurden sieben Belastungsmessgrößenerfasst:1. TätigkeitsartenDie möglichen Basis-Interaktionen desMenschen im CRJ-Flightdeck wurdenfür Perzeption (visuelles und auditivesWahrnehmungssystem) und Motorik(Hand-, Arm-, Fuß- und Beinsystem,Sprechorgan) bestimmt und mit denSystemelementen der Maschine verknüpft.2. Beleuchtung der CockpitelementePer Definition der Leuchtdichtenebenendes Flightdecks wurden Hell-Dunkel-Adaptationen erfasst.3. Räumlicher GestaltungszustandDurch Bestimmung von Entfernungsebenenwurde auf Akkomodationsvorgängedes Piloten geschlossen.4. Informatorische ArbeitsschwierigkeitZur Messung der Belastungsgröße „informatorischeArbeitsschwierigkeit (einerTätigkeit für den Menschen)“ wurdeim Zusammenhang mit der Interaktionmit den Systemelementen der Maschinedie „Ebene der Steuerung dermenschlichen Handlungen“ nach Rasmussen(1986) bestimmt. Der Grad derkognitiven Inanspruchnahme währendder Ausübung der Tätigkeiten kannnach Rasmussen durch drei VerhaltensoderFertigkeitsebenen differenziertwerden: fertigkeitsbasiertes („skillbasedbehaviour“), regelbasiertes(„rule-based b.“) und wissensbasiertesVerhalten („know-ledge-based b.“).5. Wechsel der VerhaltenssteuerungsebenenZwischen diesen Verhaltenssteuerungsebenenkann durch stereotypischeReaktionen der Entscheidungsfindungsprozessabgekürzt werden.Somit wurden diese Wechselebenfalls berücksichtigt.6. Informatorischer GestaltungszustandDie Belastungsgröße „InformatorischerGestaltungszustand“ wurde über denKomplexitätsgrad der Anzeigen undBedienelemente erfasst.7. FlugsituationSystemumwelteinflüsse wie Windböenkennzeichnen die Flugsituation. Daherwurde die Gleitpfadablage als Indikatorfür die Flugsituation ermittelt.Diese Verhaltensdaten wurden durcheine verdeckte, nicht teilnehmende,systematische Fremdbeobachtungstechnikin einer Simulatorumgebung erfasst.Die Flugdaten wurden über dasRechnersystem des Simulators ermittelt.Zur Belastungsmessung wurden dieBild- und Tondaten während der gesamtenTrainingssitzung im Simulatorüber Kamera- und Videorecordersystemeaufgezeichnet und perVerhaltensbeobachtungssoftware„Noldus Observer V5.1“ kodiert. DieGleitpfadablage wurde im Simulatordatensystemgespeichert. Der Versuchspersonwurden die oben gewähltenBelastungsgrößen, die Wechsel derVerhaltenssteuerungsebenen, die informatorischeArbeitsschwierigkeit, dieBeleuchtung, der räumliche Gestaltungszustandund der informatorischeGestaltungszustand des Cockpitelementesder aktuellen Interaktion zugeordnet.Die Dauer des Verhaltenswurde automatisch von der Verhaltensbeobachtungssoftwareberechnet undgespeichert.Zur Messung der Belastungsgröße„Informatorischer Gestaltungszustand“sind innerhalb der Systemanalyse80 Systemeinheiten des Flightdecksdes Canadair Jets definiert worden.Das Komplexitätsmaß der Anzeigenund Bedienelemente ist durch eineInterdependenzanalyse bestimmt worden.Dabei wurde analysiert, ob und inwelchem Maße die Interaktion desMenschen mit einem Systemelementder Maschine die anderen Systemelementehinsichtlich ihrer Systemzuständebeeinflusst. Dazu wurde auchdas Ausmaß der Beeinflussung einesSystemelements bei Benutzung auf alleanderen Systemelemente bestimmt.3.2 Ermittlung der Einflussgrößen derBeanspruchungAcht physiologische Einflussgrößender Beanspruchung wurden durch dieIndikatoren für die physiologische Leistungsfähigkeit(Körpergröße und -gewicht, Geschlecht, Alter, Träger vonKorrektur- und Sammellinsen), dieLeistungsbereitschaft (Tageszeit), dieQualifikation (geleisteten Flugstunden,Dienstjahre in der Luftfahrt und Rang)und die psychische Leistungsbereitschaft(Motivation) erfasst.Mittels Fragebogen mit standardisiertenFragen und nicht-standardisiertenAntworten wurden diese Indikatorenerfasst. Die Daten wurden anschließendkodiert und gespeichert.3.3 Ermittlung der Meß- und Beschreibungsgrößender BeanspruchungParallel wurden mit „Herzschlagfrequenz“(per Pulsoxymetrie) und Lidschlussfrequenz(per Bilddaten-(60) 2006/2 Z. ARB. WISS. Head-Up-Guidance-Systeme und Mensch-Maschine-Interaktion 111Bandow.pmd 11131.05.2006, 23:02
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Seite 9 und 10: Bild 9:Änderung der mittleren Lids
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Seite 13 und 14: die Problematik des Ebenenwechselsz
Seite 15: Shepherd. 1998. In: Annett, J.; Sta

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