22、航空领域的人机交互：挑战、研究与未来趋势

航空领域的人机交互：挑战、研究与未来趋势

在航空领域，人机交互（HCI）的发展历程悠久且成果显著。从早期的模拟仪表和基于电缆的控制系统，到如今的玻璃驾驶舱和电传飞控系统，操作人员与飞机界面的交互方式发生了巨大变化。自动化系统的发展不仅改变了飞机操作员的角色和数量，还催生了无人机系统（UAS）和城市空中交通（UAM）等新兴领域。本文将聚焦商业航空、通用航空、无人机系统和城市空中交通这四个独特的航空领域，探讨人机交互面临的挑战、当前的研究现状、可用的方法和最佳实践，以及新兴的人机交互问题。

1. 商业航空中的人机交互

商业航空主要指以盈利为目的的民用航空运输，包括大型航空公司的客运和货运业务。商业航空的飞行员需持有最高级别的认证，如航空运输执照（ATPL）或美国的航空运输飞行员（ATP）证书，并定期接受培训和评估，以确保具备安全高效操作飞机的生理状态、认知能力和操作技能。

近年来，商业航空在飞行安全方面取得了显著进展，第四代飞机的机身损失事故率大幅降低。这在很大程度上得益于飞行甲板（以及客舱、控制塔、维修机库、调度办公室等）人机交互设计和开发的改进。例如，显示屏变大、导航显示增加垂直剖面、引入跑道意识系统和自动空中防撞系统等。

然而，商业航空的人机交互仍面临一些挑战：
- 新技术开发和集成缓慢 ：商业航空对安全的极高要求导致飞机技术（尤其是人机界面）的持续发展和改进速度较慢。任何现有仪表、控制或其他交互方式的改变都需要经过漫长且资源密集的认证过程。此外，飞机制造商重新设计人机界面的动力有限，因为保持驾驶舱设计的一致性可以节省开发和培训成本，同时减少责任风险。
- 有效监控挑战