实验仪器设备（装置或软件等）

• 实验仪器设备：

        E-Prime系统、飞行仿真驾驶系统、三维柱幕视景系统软件、三维柱幕视景系统硬件、飞行仿真软件包、通用小飞机桌面练习器、多功能教员台、TWUAVS-270UAV飞行员虚拟现实飞行成像系统，高配置电脑终端，HTC vive pro虚拟成像主机等。

• 高配置电脑终端要求：

• 实验软件简介：

            由依托单位研发的TWUAVS-270UAV人因系统承担本项目的主体实验任务。UAVS-270是一个可以在地面基站个人电脑上运行和控制的的多平台实验用UAV，能够逼真地呈现驾驶舱环境，如主飞行显示系统、水平状况仪表、模式控制面板、发动机显示仪表、报警系统、导航和无线电通讯仪表、以及其他系统控制仪表等，具有良好的失效模型，可以设定起落架、控制面、仪表，发动机等系统部件的失效。同时，以视频方式记录被试使用键盘或鼠标时的操作步骤，还可以记录众多飞行参数，如飞行时间、飞行高度、空速、倾斜、翻滚、航向、偏航距离、形成距离、维度和经度等。飞行器主要由飞机本体、导航飞控系统、航空电子设备、动力系统组成。

            1)飞机本体：采用正常的上单翼布局，大展弦比直机翼、中置拉力螺旋桨、后三点式起落架的布局方案。飞机控制舵面有副翼和升降舵。翼展：2590MM；全长：2100MM；最大起飞重量：17公斤；巡航速度：100-110公里/小时；机翼面积：80平方分米；最大平飞速度：150公里/小时；最小失速速度：50公里/小时；续航时间：3小时；最小起降距离：50米；有效任务载荷：3公斤；控制距离：30km；起降方式：轮式滑跑起降。

            2)导航飞控：飞控计算机，导航飞控系统的核心部件，由主处理控制器、二次电源(5V、±15V等直流电源)、模拟量输入/输出接口、离散量接口、通信接口(RS232/RS422/RS485、ARINC429、1553B总线)、余度管理、加温电路、检测接口、飞控计算机机箱组成，作用是姿态稳定与控制、导航与制导控制、自主飞行控制、自动起飞、着陆控制。

            3)航空电子分系统：完成UAV姿态解算、飞行控制、航迹控制、飞行管理等功能，同时也为所有机载设备供电。(如图1)其中，为了进一步研究UAV操作员的心理和行为特征，在后期飞行过程中地面基站还整合了行为数据收集系统，包括：1)实时处理软件系统：安装在飞行监控计算机内。主要完成遥控编码、遥测解码、数据记录回放等功能；2)综合行为显示软件系统：安装在综合显示计算机内。主要完成参数显示、软面板控制、实时处理UAV和基站切换和数据交换，以及UAV操作员情绪，眼动等指标采集功能；3)航迹监控软件系统：安装在航迹监控计算机内。主要完成地图显示、航迹显示、行为任务记录、辅助功能和数据交换等功能；

图1 地面基站航空电子分系统

图2 操作员生理反馈收集

            4)行为任务监控软件：安装在任务监控计算机内，主要完成对机载光电平台的状态控制、参数显示、侦察图像捕获和目标定位解算等功能。

            5)综合记录软件：综合记录软件安装在综合记录仪内,主要负责可见光视频、测控信息的同步记录与回放和SAR雷达图像的记录与回放，操作员生理心理反馈收集等。(如图2) 图1地面基站航空电子分系统  图2 测控信息的同步记录与回放屏幕显示 2-5实验材料（或预设参数等） 实验材料均整合在TWUAVS-270^[1]UAV飞行模拟座舱中，在本实验中，机场的设置采用TWUAVS-270模拟数据，可以较真实的反映高度和角度，经纬度和进场时跑道的信号系统。被试驾驶模拟系统提供的UAV进场，襟翼完全伸展。屏幕分辨率为1024*768，刷新频率为70Hz以上，实验程序采用VisualC++语言编制,使刺激呈现和记时精度均达到毫秒级,被试位置固定，控制被试与计算机的视觉距离为35cm。被试数据采集采用Matlab6.5中滤波函数对所有被试速度数据进行低通滤波,截至频率20Hz软件预设参数主要包括一定的时间线索、空间线索，飞行高度，速度，飞行入场角度等实验变量。（图3-8所示）

图3 TWUAVS-270示意图

 图4 屏幕呈现的驾驶舱景象

图5 倒计时任务

图6 遮蔽范式示意图

图7 容易空间实验示意图 

 图8 困难时间实验示意图 

        硬件预设参数包括

        1）视觉定位系统：超声波与图像双结合的定位系统，通过超声波判断当前高度，同时利用摄像头画面以获取飞行器位置信息，从而使飞行器精确定位。视觉定位系统位于飞行器底部，由超声波传感器与摄像头两个模块组成。P模式（定位）使用GPS模块或视觉定位系统以实现飞行器精确悬停。根据GPS信号接收强弱状况，P模式在三种动态中切换——P-GPS(信号好，使用GPS模块精确悬停)、P-OPIT（信号欠缺或在室内无GPS信号，使用视觉定位系统实现精确悬停）、P-ATTI（信号欠佳且不满足视觉定位条件，提供姿态增稳）。A模式（姿态）不适用GPS模块与视觉定位系统进行定位，仅提供姿态增稳，若GPS信号良好可实现返航。F模式（功能）是辅助功能模式。除了定位功能以外，它也能提供飞行器对地高度的参考。

        2）前视障碍物感知系统：内置了两个前视传感器，当开启壁障系统后这两个视觉传感器就会不断工作。通过扫描前方空间来判断是否存在障碍物，当发现有障碍物时会减速悬停。障碍物感知范围：0.7-15米。

        3）云台：可控转动范围为俯仰-90°至+30°；稳定系统：3-轴(俯仰，横滚，偏航)。

        4）遥控器：工作频率为2.400  GHz-2.483 GHz，6000 mAh锂充电电池2S；发射频率为FCC: 23  dBm/CE: 17 dBm；最大信号有效距离FCC: 5000 m/CE: 3500 m（无干扰、无遮挡）。

        5）电池：智能飞行电池是专门设计的一款容量为5350mAh、电压为22.2V、带有充放电功能的电池。采用全新高能电芯、并使用先进的电池管理系统为飞行器提供充沛电力。

        注释： [1]  TWUAVS-270是一个可以在个人电脑上运行的多平台运行飞行模拟环境，能够非常逼真地模拟驾驶舱环境，如主飞行显示系统、水平状况仪表、模式控制面板、发动机显示仪表、报警系统、导航和无线电通讯仪表、以及其他系统控制仪表等，具有良好的失效模型，可以设定起落架、控制面、仪表，发动机等系统部件的失效。同时，以视频方式记录在键盘或鼠标方式下所有操作步骤，还可以记录众多飞行参数，如飞行时间、飞行高度、空速、倾斜、翻滚、航向、偏航距离、形成距离、维度和经度等。曾获得过国家专利。