告警信号设计的基本要求

芦莎莎（上海飞机设计研究院,上海 201210）

告警信号设计的基本要求

芦莎莎
（上海飞机设计研究院,上海 201210）

摘 要：告警设计在飞机系统设计中占有十分关键的作用，包含视觉告警、听觉告警和触觉告警的综合告警系统设计日趋复杂。本文总结了各个类型告警信号设计的要求，为综合告警系统设计提供支撑。

关键词：告警信号；分类；设计要求

为了确保飞行安全，设计有效和可靠的告警系统十分重要。随着飞机内部传感器及电子设备日趋复杂化，机内各种告警信号日益增多，包含视觉告警、触觉告警和声音告警的综合告警系统与其他系统集成。本文总结了现有标准中对告警信号类型的定义和各类型信号设计的基本要求，为告警系统设计提供支撑。

1 告警信号的分级及类型

1.1 告警信号的分级

为了有效地传递重要的告警信息，对于重要系统，可按告警信息的危急和重要程度将告警信号分级。一般将告警信号分为三级：警告、注意和提示[1]。

警告级是表明已出现了危及安全的状况，需要让操作人员立即知道并立即采取措施的信息。这些信号应具有两种功能：使全体人员保持警惕，传达鉴别或行动的信号。GJBZ 131[2]规定：任何时候，只要在正常作业程序之外，出现了新的情况要求操作者立即作出反应。警告信号可以是瞬间的，也可以是连续的，视具体情况而定。对于瞬间的警告信号，如果操作者没有采取适当的行动或信号没有关闭，则警告信号应该周期性地重复出现。同样，连续呈现的警告信号应该持续到操作者开始采取适当行动，或者信号被关闭位置。信号被终止后，应能自动复位以便对下一次启动做出反应。

注意级是表明将要出现危险状况或某系统（设备）故障，它将影响任务的完成或导致该系统(设备)性能的降级，需要让操作人员立即知道，但不必立即采取措施的信息。注意信号应与警告信号容易地区别开[3]。

提示级是表明需要提示操作人员重视的某些系统（设备）的安全或正常工作状态、性能状况及提醒操作人员进行例行操作的信息。当操作者的注意有可能从手头的任务中分散时，或者操作者必须知道提示信号才能知道什么时候执行操作任务时，应提供听觉提示信号，以便操作者的动作速度符合情况的需要，进而能及时地执行各作业成分的操作。

1.2 告警信号的类型及选择

表示告警信息所使用的方法应与操作人员的能力相符合，可以通过视觉信息、听觉信息、或触觉信息以及多种感觉信息的结合为操作人员提供告警信息。

GB 18209.1[4]规定：只要可能，应使用视觉信号；在可能有感觉缺陷的人出现的场所，例如失明、色盲、耳聋或由于使用个人保护设备而引起这类缺陷的人出现的地方，可以辅以听觉信号或触觉信号；视觉信号应放置在人们视野内，与背景相比有合适的视亮度和颜色对比度；听觉信号应对逼近的危险提供报警，并标示危险情况的开始和持续时间，在操作者可控制或可干预的地方，信号至少应持续到操作者做出动作为止；通过触觉对操作者传递的信息应能够使操作者识别和区分不同功能或系统的各种操作要素。

SAE ARP 5898 规定：视觉告警应能吸引机组人员的注意，并提供关于情景紧急性的主动信息；听觉告警应能吸引机组人员的注意，且能提供关于情景重要程度的原始信息，但使用听觉告警时应时刻注意，因为听觉告警可能会破坏其他驾驶舱中的声音活动，可能会影响操作人员的视觉加工；视觉告警和听觉告警都应该和驾驶舱告警系统整合、一致和协调。

朱祖祥(2002)认为[1]，听觉信号主要可用于警告级和注意级告警，它能提高对重要告警的警觉性和觉察性，但听觉信号不能滥用，否则将会引起操作人员的烦恼和干扰其他工作的正常进行。

GJBZ 131规定[2]：一般情况下，听觉警告信号应由特别能引起注意的有特色的复合音组成，且听觉警告信号全部主要成分的主要频带应高于噪声水平至少20dB(A)；在安静环境中，听觉注意信号应在50～70dB(A)的水平，在有噪声背景的地方，听觉注意信号格主要成分频率中心部位上的主要频带至少应高于噪声水平20dB(A)；听觉提示信号可以结合视觉呈现为特殊作业成分提供指导，应为短的、悦耳的、不致引起厌烦而又有明显特征的声音信号，且其主要频带应高于噪声水平20dB(A)。

SAE ARP 4102/4规定：不推荐单独使用触觉告警，可将触觉告警作为听觉告警和视觉告警的补充。

2 不同类型的告警信号设计要求

2.1 视觉信号设计的基本要求

一般情况下，一个优良的视觉信号必须满足鲜明醒目、清晰可辨和明确易懂三项基本要求。为此，在设计和使用视觉显示信号时应努力做到以下各要点[1]。

（1）根据使用要求选择最适宜的刺激维度作信息代码，代码数目限制在人的绝对辨认能力允许的范围以内。

（2）要使显示精度与人的视觉辨别能力相适应，若显示精度超出人的视觉能力限度，就会导致信息接收速度降低和错误增多。

（3）要尽量采用形象直观的显示方式。显示方式越复杂、越抽象，需要译码的时间就越长，就越容易发生差错。

（4）要尽量采用与所显示信息在含义上有联系的显示方式，避免使用与人们的习惯相冲突的显示方式。

（5）对同时显示的有关信息要尽可能实现综合显示。

（6）要使显示的对象与其背景之间，在形状、亮度或颜色方面具有鲜明的对比。

（7）显示的颜色、亮度要与照明条件相配合，并要防止产生眩光效应。

（8）要根据显示信息的重要性和使用频次考虑显示器安放位置的优先权，把最重要和使用频次最多的显示器安置在最有利于视觉辨认的地方。

（9）要尽可能使同时使用的显示器在信息编码上相互兼容。

（10）显示器与相应的控制器在空间关系和运动关系上应使其互相兼容。

2.2 听觉信号设计的基本要求

听觉信号的设计要满足以下基本原则：

（1）情境兼容性。任何听觉显示器的有效性都取决于对显示器工作的声环境的适宜考虑，例如言语消息容易被其他的言语消失弄得模糊不清，特殊的音调信号容易被其他相似的音调信号掩蔽，任何听觉信号或听觉消息可被频繁的极端响的噪声掩蔽，它们都是不兼容的。听觉显示器的使用必须与其工作的声环境相兼容。

（2）通用信号的惯例。某些类型的信号已被公认为与某些活动相联系，例如消防车、警车等的信号，具有这些特征的信号不应该用于其他的目的。当考虑用音高作为听觉代码时应该考虑其他的自然关系，例如高频与“向上”相联系，低频与“向下”相联系。

（3）标准化。一旦为某个特殊的操作情景设立了听觉信号代码，就不应该用同样的信号来标示其他的信息显示。

（4）与收听者的感受性相适应。听觉显示器的信号频率应该与人耳的音高和响度曲线的中间范围相适应，要避免使用感受性曲线中极端段的信号，这些位置的信号可靠性差，容易被掩蔽。

（5）双重方式。当噪声环境是未知的或者估计信号难以穿透噪声时，应考虑使用通过整个噪声谱的变频信号或者将听觉信号与视觉信号组合起来使用，这两种方法也可组合起来使用。

（6）可量化信号。当音调信号需要指示量化信息时，应提供参照音调，如基准响度或音高，以便使主信号能与之比较。

（7）个人专用性。在周围言语声不很强的环境中，如果信号出现时只要让某个人知道它的用途，并且不能使其他人过度烦恼，可选用一个能收听到的简单的铃声作信号。

（8）选择收听者考虑用一个简单重复的编码信号来指示谁要对信号作出反应，如要谁接电话或者对先前已确立的一组任务事件作出反应。

（9）烦恼。避免使用极端响的信号，因它会使人受到惊吓，并会增加总的噪声级或干扰局部言语活动。当周围噪声级太高时，应使用耳机。

2.3 触觉信号设计的基本要求

触觉告警信号应能够明确区分机械不同功能操作使用的各种操作要素。在一种应用中，一般不超过5个不同的形状。下表给出了编码含义的示例。

表1

3 结论

告警系统设计时要考虑不同类型告警信号的优势，酌情考虑用哪种告警信号，选定告警信号后，要充分考虑告警信号的设计要求，以期设计出来的告警系统既能起到提醒作用，又能降低机组人员的工作负荷。

参考文献：

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

[2]郭耀东.GJB/Z 131-2002,军事装备和设施的人机工程设计手册[S].北京:中国航空工业总公司,2002.

[3]刘宝善.GJB 2873-97, 军事装备和设施的人机工程设计准则[S].北京:中国航空工业总公司,1997.

[4]黄麟.GB18209.2-2000,机械安全指示、标志和操作[S].北京:中国标准出版社,2002.