蘆莎莎（上海飛機設計研究院,上海 201210）

告警信號設計的基本要求

蘆莎莎
（上海飛機設計研究院,上海 201210）

摘 要：告警設計在飛機系統(tǒng)設計中占有十分關鍵的作用，包含視覺告警、聽覺告警和觸覺告警的綜合告警系統(tǒng)設計日趨復雜。本文總結了各個類型告警信號設計的要求，為綜合告警系統(tǒng)設計提供支撐。

關鍵詞：告警信號；分類；設計要求

為了確保飛行安全，設計有效和可靠的告警系統(tǒng)十分重要。隨著飛機內(nèi)部傳感器及電子設備日趨復雜化，機內(nèi)各種告警信號日益增多，包含視覺告警、觸覺告警和聲音告警的綜合告警系統(tǒng)與其他系統(tǒng)集成。本文總結了現(xiàn)有標準中對告警信號類型的定義和各類型信號設計的基本要求，為告警系統(tǒng)設計提供支撐。

1 告警信號的分級及類型

1.1 告警信號的分級

為了有效地傳遞重要的告警信息，對于重要系統(tǒng)，可按告警信息的危急和重要程度將告警信號分級。一般將告警信號分為三級：警告、注意和提示[1]。

警告級是表明已出現(xiàn)了危及安全的狀況，需要讓操作人員立即知道并立即采取措施的信息。這些信號應具有兩種功能：使全體人員保持警惕，傳達鑒別或行動的信號。GJBZ 131[2]規(guī)定：任何時候，只要在正常作業(yè)程序之外，出現(xiàn)了新的情況要求操作者立即作出反應。警告信號可以是瞬間的，也可以是連續(xù)的，視具體情況而定。對于瞬間的警告信號，如果操作者沒有采取適當?shù)男袆踊蛐盘枦]有關閉，則警告信號應該周期性地重復出現(xiàn)。同樣，連續(xù)呈現(xiàn)的警告信號應該持續(xù)到操作者開始采取適當行動，或者信號被關閉位置。信號被終止后，應能自動復位以便對下一次啟動做出反應。

注意級是表明將要出現(xiàn)危險狀況或某系統(tǒng)（設備）故障，它將影響任務的完成或導致該系統(tǒng)(設備)性能的降級，需要讓操作人員立即知道，但不必立即采取措施的信息。注意信號應與警告信號容易地區(qū)別開[3]。

提示級是表明需要提示操作人員重視的某些系統(tǒng)（設備）的安全或正常工作狀態(tài)、性能狀況及提醒操作人員進行例行操作的信息。當操作者的注意有可能從手頭的任務中分散時，或者操作者必須知道提示信號才能知道什么時候執(zhí)行操作任務時，應提供聽覺提示信號，以便操作者的動作速度符合情況的需要，進而能及時地執(zhí)行各作業(yè)成分的操作。

1.2 告警信號的類型及選擇

表示告警信息所使用的方法應與操作人員的能力相符合，可以通過視覺信息、聽覺信息、或觸覺信息以及多種感覺信息的結合為操作人員提供告警信息。

GB 18209.1[4]規(guī)定：只要可能，應使用視覺信號；在可能有感覺缺陷的人出現(xiàn)的場所，例如失明、色盲、耳聾或由于使用個人保護設備而引起這類缺陷的人出現(xiàn)的地方，可以輔以聽覺信號或觸覺信號；視覺信號應放置在人們視野內(nèi)，與背景相比有合適的視亮度和顏色對比度；聽覺信號應對逼近的危險提供報警，并標示危險情況的開始和持續(xù)時間，在操作者可控制或可干預的地方，信號至少應持續(xù)到操作者做出動作為止；通過觸覺對操作者傳遞的信息應能夠使操作者識別和區(qū)分不同功能或系統(tǒng)的各種操作要素。

SAE ARP 5898 規(guī)定：視覺告警應能吸引機組人員的注意，并提供關于情景緊急性的主動信息；聽覺告警應能吸引機組人員的注意，且能提供關于情景重要程度的原始信息，但使用聽覺告警時應時刻注意，因為聽覺告警可能會破壞其他駕駛艙中的聲音活動，可能會影響操作人員的視覺加工；視覺告警和聽覺告警都應該和駕駛艙告警系統(tǒng)整合、一致和協(xié)調(diào)。

朱祖祥(2002)認為[1]，聽覺信號主要可用于警告級和注意級告警，它能提高對重要告警的警覺性和覺察性，但聽覺信號不能濫用，否則將會引起操作人員的煩惱和干擾其他工作的正常進行。

GJBZ 131規(guī)定[2]：一般情況下，聽覺警告信號應由特別能引起注意的有特色的復合音組成，且聽覺警告信號全部主要成分的主要頻帶應高于噪聲水平至少20dB(A)；在安靜環(huán)境中，聽覺注意信號應在50～70dB(A)的水平，在有噪聲背景的地方，聽覺注意信號格主要成分頻率中心部位上的主要頻帶至少應高于噪聲水平20dB(A)；聽覺提示信號可以結合視覺呈現(xiàn)為特殊作業(yè)成分提供指導，應為短的、悅耳的、不致引起厭煩而又有明顯特征的聲音信號，且其主要頻帶應高于噪聲水平20dB(A)。

SAE ARP 4102/4規(guī)定：不推薦單獨使用觸覺告警，可將觸覺告警作為聽覺告警和視覺告警的補充。

2 不同類型的告警信號設計要求

2.1 視覺信號設計的基本要求

一般情況下，一個優(yōu)良的視覺信號必須滿足鮮明醒目、清晰可辨和明確易懂三項基本要求。為此，在設計和使用視覺顯示信號時應努力做到以下各要點[1]。

（1）根據(jù)使用要求選擇最適宜的刺激維度作信息代碼，代碼數(shù)目限制在人的絕對辨認能力允許的范圍以內(nèi)。

（2）要使顯示精度與人的視覺辨別能力相適應，若顯示精度超出人的視覺能力限度，就會導致信息接收速度降低和錯誤增多。

（3）要盡量采用形象直觀的顯示方式。顯示方式越復雜、越抽象，需要譯碼的時間就越長，就越容易發(fā)生差錯。

（4）要盡量采用與所顯示信息在含義上有聯(lián)系的顯示方式，避免使用與人們的習慣相沖突的顯示方式。

（5）對同時顯示的有關信息要盡可能實現(xiàn)綜合顯示。

（6）要使顯示的對象與其背景之間，在形狀、亮度或顏色方面具有鮮明的對比。

（7）顯示的顏色、亮度要與照明條件相配合，并要防止產(chǎn)生眩光效應。

（8）要根據(jù)顯示信息的重要性和使用頻次考慮顯示器安放位置的優(yōu)先權，把最重要和使用頻次最多的顯示器安置在最有利于視覺辨認的地方。

（9）要盡可能使同時使用的顯示器在信息編碼上相互兼容。

（10）顯示器與相應的控制器在空間關系和運動關系上應使其互相兼容。

2.2 聽覺信號設計的基本要求

聽覺信號的設計要滿足以下基本原則：

（1）情境兼容性。任何聽覺顯示器的有效性都取決于對顯示器工作的聲環(huán)境的適宜考慮，例如言語消息容易被其他的言語消失弄得模糊不清，特殊的音調(diào)信號容易被其他相似的音調(diào)信號掩蔽，任何聽覺信號或聽覺消息可被頻繁的極端響的噪聲掩蔽，它們都是不兼容的。聽覺顯示器的使用必須與其工作的聲環(huán)境相兼容。

（2）通用信號的慣例。某些類型的信號已被公認為與某些活動相聯(lián)系，例如消防車、警車等的信號，具有這些特征的信號不應該用于其他的目的。當考慮用音高作為聽覺代碼時應該考慮其他的自然關系，例如高頻與“向上”相聯(lián)系，低頻與“向下”相聯(lián)系。

（3）標準化。一旦為某個特殊的操作情景設立了聽覺信號代碼，就不應該用同樣的信號來標示其他的信息顯示。

（4）與收聽者的感受性相適應。聽覺顯示器的信號頻率應該與人耳的音高和響度曲線的中間范圍相適應，要避免使用感受性曲線中極端段的信號，這些位置的信號可靠性差，容易被掩蔽。

（5）雙重方式。當噪聲環(huán)境是未知的或者估計信號難以穿透噪聲時，應考慮使用通過整個噪聲譜的變頻信號或者將聽覺信號與視覺信號組合起來使用，這兩種方法也可組合起來使用。

（6）可量化信號。當音調(diào)信號需要指示量化信息時，應提供參照音調(diào)，如基準響度或音高，以便使主信號能與之比較。

（7）個人專用性。在周圍言語聲不很強的環(huán)境中，如果信號出現(xiàn)時只要讓某個人知道它的用途，并且不能使其他人過度煩惱，可選用一個能收聽到的簡單的鈴聲作信號。

（8）選擇收聽者考慮用一個簡單重復的編碼信號來指示誰要對信號作出反應，如要誰接電話或者對先前已確立的一組任務事件作出反應。

（9）煩惱。避免使用極端響的信號，因它會使人受到驚嚇，并會增加總的噪聲級或干擾局部言語活動。當周圍噪聲級太高時，應使用耳機。

2.3 觸覺信號設計的基本要求

觸覺告警信號應能夠明確區(qū)分機械不同功能操作使用的各種操作要素。在一種應用中，一般不超過5個不同的形狀。下表給出了編碼含義的示例。

表1

3 結論

告警系統(tǒng)設計時要考慮不同類型告警信號的優(yōu)勢，酌情考慮用哪種告警信號，選定告警信號后，要充分考慮告警信號的設計要求，以期設計出來的告警系統(tǒng)既能起到提醒作用，又能降低機組人員的工作負荷。

參考文獻：

[1]朱祖祥.工程心理學教程[M].北京：人民教育出版社,2002:98-215 .

[2]郭耀東.GJB/Z 131-2002,軍事裝備和設施的人機工程設計手冊[S].北京:中國航空工業(yè)總公司,2002.

[3]劉寶善.GJB 2873-97, 軍事裝備和設施的人機工程設計準則[S].北京:中國航空工業(yè)總公司,1997.

[4]黃麟.GB18209.2-2000,機械安全指示、標志和操作[S].北京:中國標準出版社,2002.