[发明专利]载人航天器人机界面综合设计方法

说明书

本发明提供了一种载人航天器人机界面综合设计方法，基于系统工程对大型复杂的载人航天器的人机界面进行设计，包括以下步骤：步骤一，基于设计需求，进行系统级综合设计；步骤二，根据系统级综合设计结果，进行分系统的设计以及试验验证；步骤三，对设计验证后的分系统产品进行系统集成并开展系统级试验验证。因此，使用本发明的设计方法可有效解决大型复杂载人航天器人机界面设计问题，提高设计效率，减少设计过程反复，使人机界面设计更趋于全面、更加合理。

技术领域

本发明属于载人航天器总体设计领域，尤其属于载人航天器人机界面研究方面的技术，具体涉及一种基于系统工程的载人航天器人机界面综合设计方法。

背景技术

载人航天技术的主要特点是有人(航天员)参与，发展初期目标主要是验证人在空间的生存能力，随着航天任务复杂性不断增强，航天员在任务中发挥的作用也越来越突出。密封舱作为航天员主要活动场所，保障航天员在飞行任务过程中实现对航天器的监视、操作、控制和通信，以及开展空间科学研究、试验和探索等活动。在密封舱相对狭小的空间内，人机界面设计的优劣不仅影响着航天员的体力、心理和意识活动，而且将直接影响他们的工作效率和飞行安全。

目前，人机界面设计模式是由总体设计人员依据工程总体要求和航天员系统接口要求进行任务功能指标分析，对承担相应研制任务的分系统提出研制技术要求。分系统依据技术要求开展分系统层次的详细设计与产品研制，之后提出对总体总装布局要求，由总体总装完成相关设备布局。最后，由总体组织人机界面相关试验对系统设计进行验证。这种模式的缺点是在整个过程中总体只对工程总体和航天员系统提出的静态要求进行分析，未充分考虑航天员在轨真实活动状态，并且总体未开展系统层面的综合设计。

因此，在对相关分系统提出研制技术要求时，存在分系统任务和功能遗漏的风险。此外，目前研制模式中总体与分系统间的层级概念过强，总体与分系统方案设计工作划分过于死板，导致分系统难以站在系统顶层任务和实现系统方案最优的角度开展设计，人为将本应耦合的多学科、多专业设计割裂开来，使得系统层次的设计要素与各专业技术的有机融合不够，难以保证系统设计的全面性和充分性，系统方案难以实现最优。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于系统工程的载人航天器人机界面综合设计方案，用于指导载人航天器人机界面设计。

本发明提供了一种载人航天器人机界面综合设计方法，基于系统工程对大型复杂的载人航天器的人机界面进行设计，包括以下步骤：步骤一，基于设计需求，进行系统级综合设计；步骤二，根据系统级综合设计结果，进行分系统的设计以及试验验证；步骤三，对设计验证后的分系统产品进行系统集成并开展系统级试验验证。

在本发明中，设计需求至少包括工程总体要求和大系统间接口要求，其中，工程总体要求至少包括：工程总体工效学和医学要求，大系统间接口要求至少包括：航天员系统关于作息、工作和生活保障的接口要求。

在步骤一中执行：以设计需求为输入，进行系统级任务需求分析；以航天员在轨实际操作动作为基础，通过动作推演，分析系统级功能并进行系统级综合设计。

在步骤二中执行：根据系统级综合设计结果，提出系统研制要求；根据系统研制要求，开展分系统级的任务需求分析、功能分析、分系统设计及产品研制；对所设计的分系统进行试验验证，从而获得设计验证后的分系统产品。

在步骤三中执行：将分系统产品交付总体并进行系统集成；对集成获得的系统开展系统级试验验证，从而满足预置要求。

额外地，在步骤三中还包括：当系统级试验验证满足预置要求时，综合设计流程结束；当系统级试验验证不满足预置要求时，按自下向上的顺序重复设计流程，直至满足预置要求。

因此，使用本发明的设计方法可有效解决大型复杂载人航天器人机界面设计问题，提高设计效率，减少设计过程反复，使人机界面设计更趋于全面、更加合理。

附图说明