[發明專利]載人航天器人機界面綜合設計方法

在審

• 申請號: 201611052167.8
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN108108164A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 胡添元;許成鑫;張蘭濤;李濤;侯永青
• 申請（專利權）人: 北京空間技術研制試驗中心
• 主分類號: G06F8/38
• 分類號: G06F8/38;G06F8/20;G06F8/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種載人航天器人機界面綜合設計方法，基于系統工程對大型復雜的載人航天器的人機界面進行設計，包括以下步驟：步驟一，基于設計需求，進行系統級綜合設計；步驟二，根據系統級綜合設計結果，進行分系統的設計以及試驗驗證；步驟三，對設計驗證后的分系統產品進行系統集成并開展系統級試驗驗證。因此，使用本發明的設計方法可有效解決大型復雜載人航天器人機界面設計問題，提高設計效率，減少設計過程反復，使人機界面設計更趨于全面、更加合理。

技術領域

本發明屬于載人航天器總體設計領域，尤其屬于載人航天器人機界面研究方面的技術，具體涉及一種基于系統工程的載人航天器人機界面綜合設計方法。

背景技術

載人航天技術的主要特點是有人(航天員)參與，發展初期目標主要是驗證人在空間的生存能力，隨著航天任務復雜性不斷增強，航天員在任務中發揮的作用也越來越突出。密封艙作為航天員主要活動場所，保障航天員在飛行任務過程中實現對航天器的監視、操作、控制和通信，以及開展空間科學研究、試驗和探索等活動。在密封艙相對狹小的空間內，人機界面設計的優劣不僅影響著航天員的體力、心理和意識活動，而且將直接影響他們的工作效率和飛行安全。

目前，人機界面設計模式是由總體設計人員依據工程總體要求和航天員系統接口要求進行任務功能指標分析，對承擔相應研制任務的分系統提出研制技術要求。分系統依據技術要求開展分系統層次的詳細設計與產品研制，之后提出對總體總裝布局要求，由總體總裝完成相關設備布局。最后，由總體組織人機界面相關試驗對系統設計進行驗證。這種模式的缺點是在整個過程中總體只對工程總體和航天員系統提出的靜態要求進行分析，未充分考慮航天員在軌真實活動狀態，并且總體未開展系統層面的綜合設計。

因此，在對相關分系統提出研制技術要求時，存在分系統任務和功能遺漏的風險。此外，目前研制模式中總體與分系統間的層級概念過強，總體與分系統方案設計工作劃分過于死板，導致分系統難以站在系統頂層任務和實現系統方案最優的角度開展設計，人為將本應耦合的多學科、多專業設計割裂開來，使得系統層次的設計要素與各專業技術的有機融合不夠，難以保證系統設計的全面性和充分性，系統方案難以實現最優。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種基于系統工程的載人航天器人機界面綜合設計方案，用于指導載人航天器人機界面設計。

本發明提供了一種載人航天器人機界面綜合設計方法，基于系統工程對大型復雜的載人航天器的人機界面進行設計，包括以下步驟：步驟一，基于設計需求，進行系統級綜合設計；步驟二，根據系統級綜合設計結果，進行分系統的設計以及試驗驗證；步驟三，對設計驗證后的分系統產品進行系統集成并開展系統級試驗驗證。

在本發明中，設計需求至少包括工程總體要求和大系統間接口要求，其中，工程總體要求至少包括：工程總體工效學和醫學要求，大系統間接口要求至少包括：航天員系統關于作息、工作和生活保障的接口要求。

在步驟一中執行：以設計需求為輸入，進行系統級任務需求分析；以航天員在軌實際操作動作為基礎，通過動作推演，分析系統級功能并進行系統級綜合設計。

在步驟二中執行：根據系統級綜合設計結果，提出系統研制要求；根據系統研制要求，開展分系統級的任務需求分析、功能分析、分系統設計及產品研制；對所設計的分系統進行試驗驗證，從而獲得設計驗證后的分系統產品。

在步驟三中執行：將分系統產品交付總體并進行系統集成；對集成獲得的系統開展系統級試驗驗證，從而滿足預置要求。

額外地，在步驟三中還包括：當系統級試驗驗證滿足預置要求時，綜合設計流程結束；當系統級試驗驗證不滿足預置要求時，按自下向上的順序重復設計流程，直至滿足預置要求。

因此，使用本發明的設計方法可有效解決大型復雜載人航天器人機界面設計問題，提高設計效率，減少設計過程反復，使人機界面設計更趨于全面、更加合理。

附圖說明