基于认知反馈的操纵差错概率计算方法

技术领域

本发明涉及人因工程领域，特别是涉及一种基于认知反馈的操纵差错概率计算方法。

背景技术

操纵差错是一种人的本能和客观存在，当操纵差错产生严重后果时需要给予人工干预，降低操纵差错概率。操纵差错防范是人因工程的难点和重点，诸如航空航天、兵器、核安全、重要人机交互界面等系统和使用场景都加装了诸多防差错措施，但是加装措施后的效果如何评价只能依靠感觉，没有定量评估依据，这种局面导致了很多不该有防错措施的地方安装了多余的防差错措施，很多本该加装防差错措施的地方没有加装。

因此，亟需一种从认知反馈角度，对操纵过程环节进行深入分解，对可能的差错表现开展了量化评估，得出操纵差错概率的计算方法，为防差错设计技术的应用提供了理论依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于认知反馈的操纵差错概率计算方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效地降低人因操纵错误。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于认知反馈的操纵差错概率计算方法，包括以下步骤：

对驾驶员的操纵作认知阶段进行分类，获得认知阶段类别；

分析各所述认知阶段类别中的操纵差错，获得失误模式，并设置失效模式基本值，基于所述失误模式和失效模式基本值，计算各类认知阶段的操纵错误概率；

判断是否具有防错措施，有，则基于所述操纵错误概率进行有防错措施的操纵差错概率计算；否，则基于所述操纵错误概率进行无防错措施的操纵差错概率计算。

可选地所述认知阶段类别包括信息感知阶段、信息处理决策阶段和信息执行阶段。

可选地失误模式包括信息感知阶段失误模式、信息处理决策阶段失误模式和信息执行阶段失误模式。

可选地所述信息感知阶段失误模式包括感知目标错误、错误辨识和未感知。

可选地所述信息处理决策阶段失误模式包括诊断失败、决策失误、不适当地决策、决策延迟和优先权错误。

可选地所述信息执行阶段失误模式包括动作方式错误、动作时间错误、动作目标错误、动作顺序错误和动作遗漏。

可选地：则基于所述操纵错误概率进行有防错措施的所述操纵差错概率计算包括：

根据所述防错措施的设置位置，获得不同的反馈作用回路；

基于所述反馈作用回路，获取相应的认知阶段反馈作用；

基于所述认知阶段反馈作用，所述驾驶员执行操纵任务时进行新的感知、决策和执行，获取新失误模式判断结果；

基于所述新失误模式判断结果和所述操纵错误概率计算所述操纵差错概率。

可选地，所述方法还包括对所述操纵差错概率的正确性进行验证。

本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的基于认知反馈的操纵差错概率计算方法，对操纵差错进行有无防错措施进行区别计算，充分利用在不同操作环境中，基于人的认知过程，能够定量预测操纵错误概率，为人因操纵失误的预防和控制提供了思路和依据，提高了操纵差错概率计算的可靠性、稳定性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例中加入防错设计措施后对应产生的反馈回路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种基于认知反馈的操纵差错概率计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

第一步，根据认知心理学原理，从驾驶员感知觉、注意、记忆等特征出发，将驾驶员在具体操作过程中的信息处理结构分为信息获取感知模块、信息处理的判断决策模块、信息输出的反应执行模块。

第二步，对操纵失误模式分析。若执行阶段出现错误，针对操作过程中具体的认知过程可能出现的错误模式，在本实施例中归类出4种不同的错误表现形式，如下表1所示：

表1

针对三个认知阶段进行了差错分类，并给出了相关失误模式的基本值。感知阶段的失误模式包括：感知目标错误、错误辨识和未感知三类；决策阶段的失误模式包括：诊断失败、决策失误、不适当地决策、决策延迟和优先权错误五类；执行阶段的失误模式包括：动作方式错误、动作时间错误、动作目标错误、动作顺序错误和动作遗漏五类。具体分类结果和解释如下表2所示：

表2

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按照感知、决策和执行三个认知阶段的差错分类，驾驶员在操作相关操纵器件的过程中，若感知阶段发生错误，即理解为在感知阶段未感知或已感知但发生了感知错误。若决策阶段发生错误，即可以认为驾驶员在决策的过程中决策失误或决策正确但之后发生了决策方面的错误。若执行阶段发生错误，则表明驾驶员在执行操纵任务过程中动作遗漏或动作执行但之后发生了执行方面的错误。

以执行阶段为例，执行阶段若发生错误，所涵盖的错误种类包括了动作遗漏或者动作执行了但其余动作执行方面出现差错。具体的执行差错包括两大类：

(1)动作遗漏A

(2)动作未遗漏(1-A

表4

设感知阶段发生操纵错误的概率为q

同理可以得出：q

第三步，对无防错设计措施部件操纵错误率分析，在没有防错设计措施的情况下，驾驶员在操纵部件时，一步操作就结束，不会再产生对三个认知阶段的反馈作用。将无防错设计措施部件操纵错误形成的失误模式分别设定为错误模式1、2、3、4，设错误模式1、2、3、4的错误率分别为K

错误模式1：K

错误模式2：K

错误模式3：K

错误模式4：K

则无防错设计操纵错误率K

第四步，对有防错设计措施部件操纵错误率分析，在考虑加入防错设计措施后，驾驶员在操纵部件时会对感知、决策、执行三个阶段产生一个反馈作用，使得驾驶员执行操纵任务时进行再次的感知、决策和执行。如图2所示，分别考虑三个反馈回路上的错误模式，具体的错误模式分类如下表5所示：

表5

针对反馈回路1，防错设计的加入，使得驾驶员进行再次的感知，这样在回路1中便有4种错误模式，反馈回路1中存在的失误模式设置为错误模式1、2、3、4，设错误模式1、2、3、4的错误率分别为

错误模式1：

错误模式2：

错误模式3：

错误模式4：

针对反馈回路2，防错设计的加入，使得驾驶员直接进行再次的决策，这样在回路2中便有2种错误模式，设错误模式5、6的错误率分别为

错误模式5：

错误模式6：

则加入防错设计反馈回路2操纵错误率

针对反馈回路3，防错设计的加入，使得驾驶员直接进行再次的执行动作，这样在回路3中便有1种错误模式，设错误模式7的错误率为

则有防错设计后操纵错误率

对本发明中的计算方法进行验证，无防错措施的单个功能部件操作错误率为0.038，有防错措施的单个功能部件操作错误率为0.0042。如果评估一个任务链的操作错误概率，则可认为，一个任务链是单个功能部件操作的串联，设任务环节为n，其无防错措施的操纵错误率概率为P

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。