2006年海军陆战队找回了一架坠毁于伊拉克民居屋顶的无人机。
照片来源:美国海军陆战队
实际上, 无人驾驶飞机经常坠毁——尽管最近没有相关的详细数据,但国会研究服务处去年曾报道称虽然有所改善,"无人驾驶飞机的事故率仍远高于有人驾驶飞机。"虽然其中很多事故可以归咎于敌方炮火或糟糕的飞行条件,可是相当一部分的无人机坠毁是由人为失误造成。2004年12月美国联邦航空管理局的一份关于国防部无人机坠毁的研究发现,大约三分之一的坠毁事故的主要原因是人为因素。
尽管工程研究人员发现了4种人为因素,有些事故却是在无人机设计之初就注定会发生的。也就是说,操作人员所使用的系统被设计的十分不理想,正是差强人意的设计造成了事故的发生。最近《人体工程学设计》杂志的一篇文章指出,少但相当数量的坠毁事故可以直接归因于地面控制站系统的硬件工程学设计不理想。而这些因素则是被认为由其他原因引起的事故中的主要原因。
让我们用2006年的一架无人机坠毁事故来举个例子。当操作人员控制飞机着落时,本应轻敲控制杆上的着陆按钮,可他却不小心按到了点火控制开关——关掉了还在飞行中飞机的引擎。价值150万美元的无人机垂直摔落到地面,飞机全部损毁。还有一次,显示屏上严重反光,使得操作人员将一个警告信号错误地当成了着陆信号----又一次在无人机着陆前关掉了引擎。
过去的十年里,在伊拉克和阿富汗的战场上无人驾驶飞机被过快投入使用,而它们的控制系统都还不够成熟。尽管很多控制系统都是基于与普通电脑相似的技术——无人机的自动化程度也一直在提高,从使用控制杆操作飞机到只用一个鼠标——即使当地面控制系统成熟后国防部也没有建立一套完善的供地面控制站系统所使用的人工操作标准。就其他武器系统的采购中所涉及到的人因工程学多少程度来说(作为阿伯丁试验场陆军测试实验室的一个承包人,我可以证明它很重要),这实在是有点让人吃惊。
这篇文章的作者是Dr. Qaisar "Raza" Waraich(一位最近在乔治华盛顿大学完成博士学位的工程师)和GWU教师Dr. Thomas A. Mazzuchi, Dr. Shahram Sarkani,以及兼职讲师David F. Rico(他最近为美国海军完成了无人飞机系统的设计工作)。他们对20位无人机操作人员有关其所在地面控制站系统的特点进行了调查,发现地面控制站和通用的计算机所使用的输入输出设备有98%的重叠程度。有些设备甚至是直接借鉴电脑和游戏机的设计。
因此他们得出结论,无人机系统可以基本参考通用计算机工作站所使用的完善的人体工程学标准——具体来说,就是美国人因工程学会和美国国家标准协会为计算机工作站设立的ANSI/HFES-100-2007标准。
Waraich和他的共同撰稿者写到:“ANSI/HFES 100-2007标准的输入输出种类特指最符合人类身体局限和布局的辅助输入设备所用的人体工程学造型。”如果国防部将这一标准用于无人机飞行工作站,比如采用顾及手和手指运动来避免引起手部疲劳的键位布局规范,“也许能避免很多无人机坠毁事故。”
希望联邦航空管理局在批准任何无人机在美国管制区域内飞行之前能把人为因素考虑在内。