Устройство оценки операторской деятельности

Полезная модель относится к области медицинской технике, в частности к средствам оценки деятельности оператора, и может быть использована для оценки качества операторской деятельности пилота в процессе его работы на тренажере или при управлении воздушным судном.
В настоящее время, анализируя статистику летных происшествий, видно, что 85% летных происшествий происходит за счет человеческого фактора и только 15% за счет техники. Поэтому актуальной является задача повышения надежности функционирования человеческого звена в биотехнической системе пилот-воздушное судно. Задача надежности решается за счет конструирования самолетов на принципе адекватности согласования управленческих характеристик технических и биологических элементов системы и принципа идентификации информационной среды, требующей оптимизации интенсивности потоков и формы предъявления информации, которой в процессе функционирования обмениваются технические и биологические элементы системы.
Отечественный и зарубежный опыт, реализующий задачу повышения надежности системы пилот-(воздушное судно), свидетельствует о необходимости применения объективных оценок работоспособности пилота, его психофизиологического состояния, а также оценки физиологической стоимости операторской деятельности для оценки операторской деятельности. Основная цель этих оценок заключается в выявлении внутренних резервов и снижении нагрузок на пилота, в более точном анализе пилотной динамики освоения новой техники и ее усовершенствования с учетом динамики полета. В условиях тренировочного процесса эти оценки позволяют скорректировать методы и объемы тренировок для отдельных процедур тренировочного задания, объективно оценить качество проведение тренировки на основе результатов операторской деятельности, выявить критические ситуации, связанные с состоянием пилота, при моделировании летных происшествий.
Известно устройство для оценки операторской деятельности (SU 2127547, С1, МПК А61В 5/16, 1997), содержащее блок контроля вегетативных функций, анализатор физиологического состояния, блок задания программ, блок ввода ответных реакций, анализатор правильности реакций, блок задания режимов, блок регистрации подключен к блоку формирования оценки. Имитатор реальных процессов содержит блок предъявления
информации, формирователь теста и световой индикатор. Блок оценки индивидуального результата содержит последовательно цодключенные блоки памяти, вычисления среднего значения и блок сравнения. Устройство позволяет проводить оценку психофизиологического состояния в персонализированных условиях при длительных наблюдениях операторов в динамике, используя ряд стандартных методик готовности к экстренному действию в условиях монотонии и утомления, реакции на движущийся объект, определения стрессоустойчивости и тремора. Оценку операторской деятельности осуществляют на основе отдельных показателей набора инструментальных методов прикладной психологии: оценка уровня бдительности, реакция на движущийся объект, определение стрессоустойчивости и т.д. В зависимости от превышении сигнала оценки над нормативным дается оценка испытуемому. Блок вегетативных функций обеспечивает определение кожно-гальванической реакции, на основе которой в зависимости от текущего значения уровня бдительности происходит переключение программ формирования теста, а также определение частоты пульса по пульсовой волне в плетизомограмме, снимаемой с уха испытуемого. В устройстве сравниваются показатели, полученные в результате проведенных тестов, с эталонными значениями. В показатель оценки операторской деятельности, реализуемый в данном устройстве, входят только параметры моторных компонент и полностью отсутствует учет физиологических сдвигов для поддержания заданного качества операторской деятельности. Один и тот же результат операторской деятельности можно достичь, прикладывая разные физиологические усилия. Ценность полученного результата операторской деятельности напрямую зависит от того, какие усилия вкладывает оператор в его получение. Устройство не предусматривает дополнительных блоков для преобразования значений пульса в характеристику физиологических сдвигов организма оператора при выполнении определенного теста.
Поэтому недостатком данного устройства является то, что показатель оценки операторской деятельности включает в себя оценку только моторных реакций оператора и в этом показателе отсутствует оценка физиологических сдвигов в организме оператора.
Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и решаемой задаче является устройство (SU 2170953, С1, МШС А61В 5/16, 2000), содержащее блок функциональных измерителей и блок измерения биомедицинских параметров, выходы которых соединены с входами многоканального входного интерфейса, два выхода которого через соответственно два блока анализа соединены с двумя входами выходного интерфейса, выходы которого соединены с входами выходного блока. Работа устройства предназначена для регистрации психофизиологических параметров пилота и оценке параметров объекта управления для формирования сигнала нештатной ситуации. Для
оценки состояния пилота используется блок измерения медицинских параметров. Функциональные параметры операторской деятельности формируют с помощью датчиков, которые фиксируют обжатие ручки управления, усилие обжатия, траекторию движения ручки управления, положение и траекторию движения головы, усилий упора ног, легочной вентиляции, давления кислорода, качества смеси, термоанемометрию, пневмометрию, текущую и опасную высоту, перегрузку, состояние шасси и время реакции. При отклонении от нормы сигналов с датчиков во время полета передается информация пилоту об угрозе. Последний должен в ограниченное время устранить нештатную ситуацию. По времени устранения оценивается операторская деятельность профессиональная пригодность. При превышении допустимого времени осуществляется перевод самолета в горизонтальную плоскость полета на безопасной высоте.
В данном устройстве по оценке успешности операторской деятельности (оценочный показатель рассчитывается на основе только времени сенсомоторной реакции) отсутствует учет физиологических сдвигов для поддержания текущего уровня готовности операторской деятельности. По существу, из-за отсутствия учета физиологических сдвигов в расчетах показателя профессиональной пригодности может возникнуть критическая ситуация. Используя высокий уровень мотивации, пилот в состоянии поддерживать параметры управления объектом в норме. Поддержка в течение длительного времени высокого уровня мотивации для достижения заданного уровня управления объектом может привести к развитию стресса, к созданию угрожающих ситуаций в полете. Используя устройство для сравнения двух операторов, показывающих один и тот же результат, но вкладывающих в его достижение разные физиологические усилия, ничего нельзя сказать о том, какой из операторов лучше и насколько лучше. Эта проблема неоднозначности оценки результата операторской деятельности остро стоит при оценке результатов тестирования.
Недостатком устройства-прототипа является то, что оно обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку в оценке операторской деятельности, реализуемой данным устройством, не учитываются физиологические сдвиги, направленные на поддержание заданного уровня операторской деятельности (профессиональной пригодности).
Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего учет физиологических сдвигов и результата операторской деятельности в показателе оценки операторской деятельности.
-. Технический результат полезной модели выражается в расширении функциональных возможностей устройства оценки операторской деятельности за счет одновременного учета результата операторской деятельности и физиологических сдвигов в организме оператора, направленных на поддержание заданного уровня операторской деятельности. Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что в устройство для оценки операторской деятельности, содержашее датчик сигналов сердечного ритма, последовательно соединенные датчик сенсомоторной реакции и многоканальный входной интерфейс, индикатор, дополнительно введены навигационный вычислитель, формирователь динамического ряда кардиоинтервалов, блок спектрального анализа и блок вычисления оценок операторской деятельности, при этом выход навигационного вычислителя прямо, а выход датчика сигнала сердечного ритма, через последовательно соединенные формирователь динамического ряда кардиоинтервалов и блок спектрального анализа соединены соответственно с входами многоканального входного интерфейса, выход которого через блок вычисления оценок операторской деятельности соединен с индикатором. Блок вычисления оценок операторской деятельности содержит блок оценки показателя качества операторской деятельности, блок оценки индекса стресса и блок оценки уровня ресурса операторской деятельности, при этом вход блока вычисления оценок операторской деятельности является общим входом блока оценки показателя качества операторской деятельности и блока оценки индекса стресса, выходы которых соединены соответственно с раздельными входами блока оценки уровня ресурса операторской деятельности, выход которого является выходом блока вычисления оценок операторской деятельности. Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 представлен график изменения показателя качества операторской деятельности обследуемого N при управлении полетом воздушного судна на тренажере; на фиг. 3 представлен график индекса стресса у обследуемого N при решении арифметической задачи; на фиг. 4 представлен график индекса стресса у обследуемого N при проведении тренировочного полета на тренажере. на фиг. 5 представлены графики индекса стресса (S), показателя качества (Q) и
на фиг. 6 представлены графики индекса стресса (S), показателя качества (Q) и уровня ресурса (R) у обследуемого NN при проведении тренировки на компьютерном тренажере при низкой мотивации;
на фиг. 7 представлены графики индекса стресса (S), показателя качества (Q) и уровня ресурса (R) у обследуемого N при проведении тренировки на компьютерном тренажере.
Устройство (см. фиг. 1) содержит последовательно соединенные датчик 1 сигнала сердечного ритма (например, на основе нагрудного пояса фирмы POLAR, снимающего сигналы R-зубцов кардиосигнала), формирователь 2 динамического ряда кардиоинтервалов и блок 5 спектрального анализа, выход которого совместно с выходами датчика 3 времени сенсомоторной реакции и навигационного вычислителя 4 соединены соответственно с входами многоканального входного интерфейса 6, выход которого через блок 7 вычисления оценок операторской деятельности соединен с индикатором 8. Блок 7 вычисления оценок операторской деятельности содержит блок 7.1 оценки показателя качества операторской деятельности, блок 7.2 оценки индекса стресса и блок 7.3 оценки уровня ресурса операторской деятельности, при этом вход блока 7 вычисления оценок операторской деятельности является общим входом для блоков 7.1 и 7.2, выходы которых соединены соответственно с раздельными входами блока 7.3 оценки уровня ресурса операторской деятельности, выход которого является выходом блока 7 вычисления оценок операторской деятельности.
Формирователь 2 динамического ряда кардиоинтервалов осуществляет измерение временных интервалов между R-зубцами кардиосигнала и формирование динамического ряда кардиоинтервалов. Блок 5 спектрального анализа осуществляет спектральный анализ динамического ряда кардиоинтервалов. Датчик 3 времени сенсомоторной реакции определяет время сенсомоторной реакции как временную задержку между предъявлением информации на индикаторе (табло) и изменением состояния соответствующего органа управления (кнопка, тумблер, рычаг). Навигационный вычислитель 4 (например. Новичков Н. Бортовая авионика фирмы ТРАНЗАС повысит экспортный потенциал вертолетов МИ-172//В журн. Рынки вооружений// т. 2, № 6-7, 2002. - С.7-9 или Стулов А.В. Эксплуатация авиационного оборудования спутниковой навигации. - М.: Воздущный транспорт, 2002. - С. 70) осуществляет вычисление текущих значений отклонения от заданной высоты полета Ш, допустимого отклонения от высоты Штах, линейного бокового уклонения ЛБУ и его порогового значения Pd на борту воздушного судна. Многоканальный входной интерфейс 6 осуществляет согласование информационных потоков от блока 3, блока 4 и блока 5 с техническими параметрами ввода информации в
блок 7 вычисления оценок операторской деятельности. Блок 7.1 осуществляет хранение предварительно полученных данных о сенсомоторной реакции на многоальтернативный стимул, накопление текущих данных о сенсомоторной реакции на многоальтернативный стимул и текущих данных о траектории и высоте полета и вычисление показателя качества операторской деятельности. Блок 7.2 осуществляет расчет спектральной мощности в заданных полосах частот и вьгаисление индекса стресса. Блок 7.3 осуществляет вычисление уровня ресурса операторской деятельности. Индикатор 8 осуществляет отображение значений уровня ресурса операторской деятельности, а также показателя качества операторской деятельности и индекса стресса оператора, как текущих значений, так и развернутых во времени. В качестве блока 7 вычисления оценок операторской деятельности и индикатора 8 может быть использован компьютер с процессором уровня Pentium 2.
Указанные блоки, образующие предлагаемое устройство для оценки операторской деятельности, например, пилота воздушного судна, реализуют следующий алгоритм обработки.
В процессе управления воздущным судном у пилота могут быть возникнуть различные ситуации, на которые требуется однозначная реакция. Совокупность этих ситуаций описывается многоальтернативным стимулом. В качестве примера приведены таблицы с набором нештатных ситуаций для вертолета Ми-8МТВ (табл. 1) и штатных ситуаций для самолета Ту-154 (табл. 2). В этих таблицах приведены альтернативы многоальтернативного стимула (поле: ситуация) и им приведены в соответствие реакции пилота на соответствующие ситуации (поле: действие).
В реальных условиях статистические характеристики многоальтернативного стимула зависят от характера альтернативы. Для разных альтернатив средние времена реакций могут различаться на порядок. Поэтому при формировании многоальтернативного стимула выбирают простые альтернативы с одинаковыми статистическими характеристиками. Такое формирование многоальтернативного стимула позволяет рассчитывать его статистические характеристики независимо от альтернативы.
Как видно из табл. 1 и табл. 2 альтернативная составляющая стимула, представляющая собой полетную ситуацию, определяется показаниями индикаторов скорости, высоты полета и информационных табло. Для каждой составляющей стимула определена соответствующая реакция пшюта на включение/выключение определенных тумблеров, кнопок и рычагов. После принятия решения по данной ситуации пилот осуществляет операторскую деятельность по включению/выключению органов управления.
Для определения времени сенсомоторной реакции на стимул используется датчик сенсомоторной реакции, реализованный подобно аналогичному устройству из устройствапрототипа.
Предварительно измеряют на большой популяции людей время сенсомоторной реакции на стимул, который является многоальтернативным, и вычисляют среднее время сенсомоторной реакции t и его среднеквадратичное отклонение а, в процессе управления объектом измеряют время сенсомоторной реакции оператора на последовательно предъявляемый стимул ti, вычисляют среднеквадратичное отклонение времени сенсомоторной реакции на стимул о и нормированные значения параметров сенсомоторной реакции на стимул. Все указанные выше процедуры, проводимые со значениями времени сенсомоторной реакции, осуществляются в блоке 7.1 оценки показателя качества операторской деятельности, исходная информация в который поступает от датчика 3 сенсомоторной реакции через многоканальный входной интерфейса 6.
Время сенсомоторной реакции ti определяют как временную задержку между предъявлением информации на индикаторе (табло) и изменением состояния соответствующего органа управления (кнопка, тумблер, рычаг). На основе накопленных данных о времени сенсомоторной реакции на стимул в блоке 7.1 оценки показателя качества операторской деятельности определяют выборочную оценку среднеквадратичного отклонения времени сенсомоторной реакции а по формуле
(Вайнберг Дж., Шумекер Дж. Статистика / Пер. с англ. Л.А.ЬСлименко и Б.И.Клименко, М.: Статистика, 1979. -С.199)
,0)
(ti-tiY
и-1
п - число накопленных значений времени сенсомоторной реакции;
ti - среднее значение времени сенсомоторной реакции по полученной выборке.
Нормированные значения времени сенсомоторной реакции Nt и его среднеквадратического отклонения Na определяют соответственно из следующих соотнощений
№  у,(2) В процессе управления воздушпым судном одновременно определяют параметры непрерывного управления объектом, в качестве которых выбирают навигационные параметры воздушного судна, которые формируются на выходе навигационного вьмислителя 4: текущие значения отклонения от заданной высоты полета АН, допустимое отклонение от высоты полета ЛНтах, линейное боковое уклонение ЛБУ и его пороговое значение Pd на борту воздушного судна. Для обеспечения безопасности самолетовождения (полет на заданном эшелоне и в пределах разрешенного коридора) наиболее значимыми навигационными параметрами является отклонение от заданной высоты ЛН и уклонение от линии заданного пути ЛБУ. Отклонение от заданной высоты ЛН рассчитывается как разность между фактической высотой полета Нф и заданной высотой полета Нз Значение ЛБУ в навигационном вьшислителе рассчитывается как произведение расстояния, пройденного от последнего поворотного пункта маршрута Snp, на тангенс угла, получаемого как разность заданного (ЗМПУ) и фактического магнитных путевых углов (ФМ77У) (Черный М.А, Кораблин В.И. Воздушная навигация, М.: Транспорт, 1983. С. 192 (ЗMПУ-ФMПУ).(5) Затем определяют нормированные значения параметров непрерывного управления объектом. Согласно правилам полета на эшелоне считается допустимым отклонение ЛНтах от заданной высоты на ±60 м, а при снижении вдоль линии глиссады или взлете допустимое отклонение от заданной высоты составляет 20% от текущей высоты над землей. На границе допустимого отклонения от высоты (±ЛНтах) нормированный показатель принимаем равным 1. За пределами границ нормированный показатель изменяется по соотношению АЬз(Ш} где ЛНтах-60 м для текущих истинных высот более 300 м и ЛНтах 0. для высот равных и менее 300 м, где Я - текущая истинная высота полета. .. ЛН Нф-Нз.(4) АЯтах
2002) суммарная погрешность самолетовождения не должна превышать значения  в течение 95% полетного времени на любом участке маршрута. Значение RNP, в обобшенном случае, можно считать равным: 1852 м (1 морской миле(п.т.)) на этапах взлета и полета в районе аэродрома,  м (2 п.т..) на этапе полета по маршруту и 0. м (0.5 п.т.) на этапе захода на посадку.
Установим пороговое значение коридора Pd для линейного бокового уклонения равным RNP. На границе допустимого уклонения ЛБУ (+Pd) нормированный показатель Ns принимаем равным 1. За пределами границ нормированный показатель Ns изменяется по соотношению
АЬз(ЛБУ)
где Pd - пороговое значение ЛБУ, зависящее от этапа полета воздушного судна.
На основании полученных нормированных значений Nt, No, Nh, Ns соответственно из выражений (2, 3, 6 и 7) определяют интегральный показатель качества операторской деятельности пилота Q с помощью блока 7.1 оценки показателя качества операторской деятельности из соотношения
Q  ( .(8)
Интегральный показатель качества операторской деятельности может быть использован
для оценки операторской деятельности по управлению объектами различного назначения.
При оценке операторской деятельности по управлению объектом другого типа выбирают
параметры дискретной и непрерывной составляющих операторской деятельности,
значимые для данного типа объекта и вычисляют интегральный показатель качества Q из
ч соотношения
М - /-параметр операторской деятельности,
и - общее число дискретных и непрерывных параметров операторской деятельности.
Следует отметить, что получение значений Nt и  определяется наличием операторской деятельности по включению/выключению клавиш, тумблеров и рычагов. Отсутствие такой деятельности в течение длительного времени не позволяет получить текущие значения Nt и Na. Поэтому для определения значений Nt и Na следует использовать временное окно. При отсутствии сенсомоторных реакций на стимул в начале операторской деятельности следует приравнять значения Nt и Na единице. В процессе деятельности может возникнуть такая ситуация, когда отсутствуют сенсомоторные
Q  Nl...Ni,..Nn,(9) v реакции на стимул в рамках временного окна, в этом случае следует использовать предыдущие значения М и Ato. Размер временного окна выбирают из условия получения данных о текущих изменения функционального состояния пилота. В одном случае данные могут быть нивелированы, в другом - может быть большой ш)овая составляющая этих данных. Практически для отслеживания изменений функционального состояния оператора выбирают окно в диапазоне от 2 до 5 минут. Аналогично выбирают окно и для определения текущих значений отклонения по высоте полета и линейному боковому уклонению. При отсутствии значений последних по какимлибо причинам, например, при нахождении воздушного судна на земле значения Л% и Л  следует приравнять единице. Операторская деятельность пилота, где основным компонентом является сенсомоторная реакция, характеризуется набором дискретных стимулов (индикаторы, табло) и ответов (кнопки, рычаги). В этой деятельности оператор реагирует на определенное число дискретных состояний системы. В то же время пилот осуществляет деятельность, связанную с непрерывным управлением объекта, оператор должен реагировать на непрерывно меняющуюся ситуацию: траектория движения, высота полета (движение объекта управления). Показатель качества операторской деятельности одновременно оценивает в рамках предлагаемого устройства дискретную и непрерывную составляющую операторской деятельности на воздущном судне. Синхронно с определением оценки качества операторской деятельности осуществляют оценку текущих физиологических сдвигов по индексу стресса. В качестве сигнала сердечного ритма используют электрокардиосигнал, который снимают с помощью датчика 1 сигнала сердечного ритма. Формирователь 2 динамического ряда кардиоинтервалов измеряет кардиоинтервалы между R-зубцами и формирует динамический ряд кардиоинтервалов. Там же, в формирователе 2 динамического ряда кардиоинтервалов динамический ряд кардиоинтервалов подвергают сплайн-интерполяции для соединения экспериментальных точек значений кардиоинтервалов не ломаной линией, а гладкой кривой. Лучше всего для этих целей подходит интерполяция квадратичными или кубическими сплайнами, т. е. отрезками квадратичных или кубических парабол. Смысл сплайн-интерполяции заключается в том, что в каждом промежутке между узловыми точками осуществляется аппроксимация параболой. Участки парабол называются сплайнами. Сплайнинтерполяция обеспечивает равенство в узлах не только самих соседних параболических интерполирующих функций (сплайнов), но и их 1-х производных. Благодаря этому ч сплайн-интерполяция выглядит как очень гладкая функция и позволяет получить значения кардиоинтервалов через равные промежутки времен. Значения отсчетов кардиоинтервалов через равные промежутки времени необходимы для спектрального анализа динамического ряда кардиоинтервалов с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Осуществляют спектральный анализ динамического ряда кардиоинтервалов на основе БПФ в блоке 5 спектрального анализа. Затем, в блоке 7.2 оценки индекса стресса измеряют спектральную мощность сигнала раздельно в низкочастотной (LF) и высокочастотной (HF) областях и суммарную спектральную мощность в низкочастотной и высокочастотных областях спектра (Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов, основные методы. - М.: Мир, 1982, С. 52-56). Предварительные измерения для спектральных мощностей в низкочастотной (LF) и высокочастотной (HF) областях проводят на большой популяции людей в стандартных условиях записи (покой, лежа на спине), по описанному выше алгоритму. Полученные экспериментальные данные усредняют по всей популяции и принимают за значения нормы спектральной мощности в низкочастотной (LFs) и высокочастотной (HFs) областях. Затем проводят текущие измерения и рассчитывают индекс стресса 5 из соотношения (10), по которому проводят оценку физиологических сдвигов организма человека в процессе операторской деятельности  +  где LF и HF - соответственно низкочастотная (от 0.04 до 0.15 Гц) и высокочастотная (от 0.15 до 0.4 Гц} составляющие спектра динамического ряда кардиоинтервалов; LFs и HFs - соответственно значения нормы для низкочастотной и высокочастотной составляющих спектра динамического ряда кардиоинтервалов. Для обоснования соотношения (10) рассмотрим весь диапазон проявления стресса, определяющего физиологические сдвиги в организме оператора, направленных на поддержание заданного уровня операторской деятельности. Стресс может проходить несколько форм активности: от стрессового пассивного реагирования через отсутствие выраженности стресса до активного стрессового реагирования. Этому диапазону изменения стресса соответствует следующее изменение эффективности операторской деятельности: прекращение операторской деятельности (стрессовая пассивность); значительное снижение эффективности операторской деятельности; возможны LFs LF + HF HF повышение эффективности операторской деятельности; средний уровень работоспособности (стресс не выражен); повышение эффективности операторской деятельности; снижение эффективности операторской деятельности; резкое снижение эффективности операторской деятельности; возможны сбои и остановка рабочего процесса; прекращение эффективной операторской деятельности; возможны негативные результаты панического поведения (стрессовая активность) (Китаев-Смык Л.А., Боброва Э.С. Стресс как психологический фактор операторской деятельности // Психологические факторы операторской деятельности: сб. ст. - М.: Наука-1988.-С.И1-124); Как видно, проявление стресса связано как с активацией нервной системы - стрессовая активность, так и с ее дезактивацией - стрессовая пассивность. В стандартных условиях стресс не выражен. Дальнейшее уменьшение или увеличение уровня активации нервной системы должно сопровождаться з еличением проявления стресса. Поэтому, в стандартных условиях индекс стресса должен быть равен единице, а в других условиях, отличных от стандартных, индекс стресса должен увеличиваться или уменьшаться. Это -HFs LFs + HFsLFs + HFs обеспечивается сомножителями  и , при этом сомножитель  LFs LF + HF LF + HF значение индекса стресса для получения его значения в стандартных условий равного 1. Физиологическая интерпретация индекса стресса, рассчитанного по формуле (10) заключается в следующем. Вегетативная нервная система, состоящая из симпатического и вагусного отделов, регулирует отношения между органами и тканями внутри организма, выполняет адаптационно-трофическую функцию, приспосабливая органы и ткани к наилучшему, наиболее совершенному выполнению ими всех видов деятельности. Функционируя в тесном контакте с эндокринной системой, она обеспечивает целостность организма, постоянство его внутренней среды (гомеостаз). Симпатический отдел способствует быстрой мобилизации энергии и адаптации организма к постоянно изменяющимся условиям внешней среды. Это, в основном, эрготропная система, связанная с катаболическими процессами. Вагусный отдел, наоборот, способствует сохранению постоянства внутренней среды организма. Через холинэргические структуры он управляет процессами восстановления организмом затрат энергии и питательных веществ, повышает активность ассимиляторных процессов. Это трофотропная система, связанная с анаболическими процессами. Симпатический и вагусный отделы вегетативной нервной системы функционируют под влиянием высшего вегетативного центра гипоталамуса. Гипоталамическая область обеспечивает постоянство внутренней среды  .организма и адекватную реакцию на раздражители различной силы. У здорового человека в норме с хорошей резистентностью к воздействию раздражителей различной силы показатели симпатического и вагусного отделов вегетативной нервной системы находится в состоянии равновесия. При стрессе происходит падение абсолютной мощности всех составляющих спектра ритмограммы (LF+HF), С биологических позиций, когда в состоянии стресса все системы организма подчинены достижению жизненно важной цели, требования, предъявляемые к сердцу, наоборот, упрощаются: оно должно лишь развить максимальную производительность. При этом влияние симпатической нервной системы приводит к выравниванию ритма сердца. В стандартных условиях для средне статистического человека индекс стресса равен 1. Для человека с высоким уровнем функционирования сердечно-сосудистой системы, находящегося в стандартных условиях, индекс стресса уменьшается до 0.1. При 8-часовой интеллектуальной нагрузки индекс стресса может увеличиваться с исходного уровня 1.0 до 5.0-10.0. В частном случае, в качестве усредненных данных, можно использовать экспериментальные данные, приведенные в (Heart Rate Variability Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use.// European Heart Journal. - 1996. V. 17. - p. 354-381), где  ,   - соответственно низкочастотная и высокочастотная составляющие спектра динамического ряда кардиоинтервалов, полученные в стандартных условиях записи (покой, лежа на спине) для большой популяции людей независимо от пола, возраста и других факторов и принимаемые за норму. При этом выражение (10) для индекса стресса принимает вид .LF Как видно из выражений (8) и (10) показатель качества операторской деятельности Q и индекс стресса S представляют собой безразмерные величины, и могут быть использованы для оценки операторской деятельности с учетом физиологических сдвигов. На основе синхронно получаемых значений интегрального показателя качества операторской деятельности пилота Q из соотношения (8) (блок 7.1 оценки показателя качества операторской деятельности) и индекса стресса S из соотношения (10) (блок 7.2 оценки индекса стресса) в блоке 7.3 формируют оценку уровня ресурса операторской деятельности из соотношения .13 LF + HF HF Полученные значения уровня ресурса операторской деятельности, а также ранее вычисленные значения показателя качества операторской деятельности и индекса стресса поступают на вход индикатора 8. Рассмотрим физический смысл ресурса операторской деятельности. Уровень ресурса операторской деятельности R равен показателю качества операторской деятельности при психофизиологическом состоянии, соответствующем состоянию организма человека, находящегося в стандартных условиях, индекс стресса которого равен 1. Другими словами можно сказать, что уровень ресурса операторской деятельности R определяется нормированным значением интегрального показателя качества операторской деятельности Q относительно индекса стресса 5, учитывающего физиологические сдвиги в организме оператора, поддерживающего заданный уровень операторской деятельности. При использовании уровня ресурса в качества рейтингового показателя оператора по существу сравнение операторов происходит на основе показателя качества операторской деятельности, но рассчитанного для операторской деятельности, в которой при том же уровне ресурса операторской деятельности индекс стресса оператора постоянен и равен 1, т.е. для организма человека, находящегося в стандартных условиях. На графиках, приведенных на фиг.2-7 по абсциссе откладывается время, по ординате в безразмерных величинах: на фиг.2 значения показателя качества; -на фиг. 3-4 значения индекса стресса; -на фиг.5-7 значения показателя качества (Q), индекса стресса (S), уровня ресурса (R). Для иллюстрации оценки качества с помощью предлагаемого устройства на фиг. 2 представлен график изменения показателя качества операторской деятельности пилота на тренажере при управлении полетом вертолета Ми-8МТВ в течение 4 часов. Следует отметить, что оценка среднего качества операторской деятельности пилота равна / и поэтому, исходя из графика, можно сказать, что, примерно, 40% полетного времени качество операторской деятельности по управлению воздущным судном было ниже среднего. На фиг. 3 изменение индекса стресса соответствует рещению обследуемым N арифметической задачи в течение двух минут. На фиг. 4 изменение индекса стресса соответствует проведению тренировочного полета на авиационном тренажере в течение 14 минут. Из сравнения максимальных значений стресса по кривым, приведенным на фиг. 3 и 4 видно, что обследуемый N испытывает примерно в 3 раза больщий стресс при работе на тренажере, нежели при решении арифметической задачи. х В процессе работы на компьютерном тренажере пилот осуществляет операторскую деятельность, основным компонентом которой является моторная составляющая. Для иллюстрации учета физиологических сдврпов в оценке операторской деятельности обследуемый пилот осуществляет свою деятельность в нормальном состоянии (работа в обычном темпе) и в мотивированном (получить как можно большой показатель качества) На фиг. 5 и 6 представленные экспериментальные данные показывают влияние мотивации на оцениваемые параметры операторской деятельности. Видно, что под влиянием мотивации (фиг. 5) возрастает значение показателя качества с 1.06 до 1.59 (здесь и далее для фиг. 5-7 приведены средние значения индекса стресса, показателя качества и уровня ресурса на интервале наблюдения - 3.5 минуты). Такое улучшение качества не проходит бесследно для организма. Последний отзывается увеличением индекса стресса с 2.48до 3.67. В то же время уровень ресурса операторской деятельности как до мотивации (фиг. 6), так и после мотивации (фиг. 5) остается неизменным и равным 0.43. Из экспериментальных данных видно, что уровень ресурса операторской деятельности не подвержен мотивационным воздействиям и полнее характеризует операторскую деятельность. Сравнивая операторскую деятельность двух обследуемых пилотов NN (фиг. 5) и N (фиг. 7) видно, что примерно при равных значениях показателя качества соответственно 1.59 и 1.49каждый из пилотов по-разному вносит свой физиологический вклад в достигаемый результат - индексы стресса соответственно 3.67 и 0.43. Значение ресурса равного 3.47 у обследуемого N превосходит одноименное значение 0.43 обследуемого NN. Чем выше уровень ресурса пилота , тем выше его рейтинг, поэтому обследуемый N превосходит по рейтингу обследуемого NN. Сравнение операторской деятельности двух операторов только по показателю качества закладывает в это сравнение ошибку за счет разного физиологического вклада каждого из операторов в результат операторской деятельности. Применение предлагаемого устройства позволяет использовать в качества рейтингового показателя оператора значение уровня ресурса. Следует отметить, что предлагаемое устройство оценки операторской деятельности имеет свои ограничения для применения - нельзя определять индекс стресса у лиц, имеющих отклонения в здоровье. Это ограничение связано с изменением структуры спектра динамического ряда кардиоинтервалов, используемых при оценке физиологических сдвигов в организме оператора. .
уменьшениях значений уровня ресурса операторской деятельности. Использование уровня ресурса операторской деятельности, учитывающего физиологические сдвиги в организме оператора, позволяет улучшить сравнение деятельности пилотов, работающих на различных типах воздущных судов, получать рейтинг пилотов по качеству вождения воздущного судна и получать ранее несравнимые характеристики: какой из пилотов является лучшим.
. 16
№п/п
СИТУАЦИЯ
Загорание табло ЗАСОР ТФ ЛЕВ
Загорание табло ПРЕВ NCT ЛЕВ
Загорание табло МАЛО Рм ЛЕВ
Повышение темнературы масла левом (или правом) двигателе до 160 °С;
Загорание табло СТРУЖКА ЛЕВ (или ИРАВ)
Загорание табло ОБОРОТЫ ПРЕДЕЛ силовой установки;
Загорание табло ГЕНЕРАТОР 1 ОТКАЗАЛ ;
Загорается табло СЕТЬ ПИТ ОТ АККУМ на левой приборной доске;
Загорание табло Обледенение ;
Погасание табло РАСХОД
10 РАБОТАЕТ ;
17 Таблица 1
ДЕЙСТВИЕ
Уменьшить режим работы левого двигателя;
Выключить электронный регулятор (ЭРД) неисправного двигателя (табло гаснет);
Установить рычаг останова в положение
Закрыть пожарный кран;
Уменьшить скорость полета до 130... 140 км/ч (рычагом раздельного управления неисправного двигателя);
Нажать кнопку ВЫКЛЮЧЕНИЕ ВСУ;
Выключить выключатель отказавшего генератора;
Включить выключатели СЕТЬ ПА
Установить переключатель
ОБЩЕЕ Ручн-Автом в положение
Выключение переключателя насоса РАСХОД ;
.
18
Таблица 2