無人機(jī)飛行員選拔與飛行疲勞研究進(jìn)展

王 辰，邢長洋，袁麗君

無人機(jī)的應(yīng)用給信息化作戰(zhàn)方式帶來關(guān)鍵性轉(zhuǎn)變，其獨特的空中戰(zhàn)術(shù)偵察和精確打擊能力幾乎不受天氣和時間影響，具有成本低、效果好、安全性高等特點[1-2]。2014年，美空軍無人機(jī)飛行員數(shù)量已超過除F-16外其他機(jī)型。美軍重視無人機(jī)發(fā)展值得高度關(guān)注，對我軍無人機(jī)部隊建設(shè)和發(fā)展具有重要啟示和借鑒意義[3]。

無人機(jī)發(fā)展與無人系統(tǒng)的應(yīng)用，豐富了信息化條件下作戰(zhàn)手段[4]，同時對無人機(jī)飛行員選拔培養(yǎng)提出了新要求，也改變了現(xiàn)有航空衛(wèi)生勤務(wù)保障模式[5]。全面系統(tǒng)地保障無人機(jī)飛行員的身心健康，是信息化作戰(zhàn)航空衛(wèi)生勤務(wù)保障領(lǐng)域中一個嶄新課題。

1 無人機(jī)飛行員的研究發(fā)展

美軍無人機(jī)部隊的發(fā)展，代表著世界先進(jìn)水平。早在1995年，美軍就開始無人機(jī)飛行員的相關(guān)選拔和培訓(xùn)，經(jīng)過20年的探索，于2015年發(fā)展出“生理-心理-物理”融合的無人機(jī)訓(xùn)練保障模式[6]。其中生理研究集中在生命科學(xué)領(lǐng)域與無人機(jī)飛行員生理機(jī)能相結(jié)合方面；心理研究以無人機(jī)飛行員真實與虛擬環(huán)境轉(zhuǎn)換心理困境為主；物理研究依據(jù)“人、機(jī)、系統(tǒng)”三位一體原則，設(shè)計開發(fā)無人機(jī)模擬訓(xùn)練裝備，逐步提升人機(jī)耦合程度，為無人機(jī)飛行員營造更加智能、逼真的訓(xùn)練環(huán)境。其研究成果建立在包括神經(jīng)生物學(xué)、工程控制學(xué)、人體力學(xué)、航空航天醫(yī)學(xué)等多專業(yè)跨學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上。結(jié)果表明，生理研究是整個無人機(jī)體系的基礎(chǔ)，決定著未來發(fā)展方向[7]。

2 無人機(jī)飛行員的選拔

無人機(jī)飛行員在地面作業(yè)，沒有高載荷、缺氧、低壓等危險因素影響。無人機(jī)名為“無人”，其戰(zhàn)場效果實質(zhì)上掌握在后方屏幕前的無人機(jī)飛行員和訓(xùn)練有素的保障團(tuán)隊手中[8]。與空中作戰(zhàn)飛行員比較，這種本質(zhì)的區(qū)別決定了選拔和保障要根據(jù)作業(yè)特點和個體化差異進(jìn)行[9-10]。

2.1 無人機(jī)飛行員選拔路徑 與美軍相似，當(dāng)前大多數(shù)國家傾向選擇態(tài)勢感知好、空中飛行經(jīng)歷豐富的飛行員來操控?zé)o人機(jī)。美空軍研究實驗室對“捕食者”型無人機(jī)駕駛技巧的研究結(jié)果表明，具有150～200 h飛行經(jīng)驗的參選人員在無人機(jī)模擬任務(wù)中的表現(xiàn)，幾乎和無人機(jī)部隊飛行員一樣好[11]。

近年來，美軍進(jìn)行了新的嘗試——在沒有飛行經(jīng)驗人員中選拔培養(yǎng)無人機(jī)飛行員，該舉措的優(yōu)勢在于：①選擇范圍寬，可在現(xiàn)有招飛條件上放寬身體標(biāo)準(zhǔn)。②可避免“負(fù)遷移效應(yīng)”。人機(jī)分離是無人機(jī)飛行員最顯著特點，也是無人操作系統(tǒng)的主要矛盾[12]。有經(jīng)驗的飛行員受“負(fù)遷移效應(yīng)”影響，過分依賴過往飛行經(jīng)驗和習(xí)慣，容易操控失誤增加事故風(fēng)險，嚴(yán)重影響飛行安全[13]，而沒有飛行經(jīng)驗的無人機(jī)飛行員則不受影響，從零培養(yǎng)的“無人意識”能讓其更容易接受新的操作模式，養(yǎng)成良好的“無人習(xí)慣”。③產(chǎn)出投入比高。美軍相關(guān)資料顯示，培養(yǎng)一名戰(zhàn)斗機(jī)飛行員需260萬美元，運輸機(jī)飛行員也在60萬美元以上，在此基礎(chǔ)上改裝操作無人機(jī)需要20萬美元。而從零培養(yǎng)一名專職無人機(jī)飛行員，大約只需13.5萬美元[14]。

2.2 無人機(jī)飛行員選拔進(jìn)展 充足的人才儲備是美軍無人機(jī)部隊發(fā)展的基礎(chǔ)[15]。美軍從初期有人機(jī)飛行員改裝駕駛無人機(jī)過渡到從沒有飛行經(jīng)驗的人員中選拔培養(yǎng)無人機(jī)飛行員。通過視頻游戲玩家（video game players，VGP）和有飛行經(jīng)驗的飛行員比較，研究新的無人機(jī)飛行員的選拔路徑[16]。此項研究共有30名志愿者參與，分3組：有飛行經(jīng)驗飛行員組、VGP組和對照組，分別接受無人機(jī)認(rèn)知識別操作測試。結(jié)果表明，在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)測試中，有飛行經(jīng)驗飛行員組明顯優(yōu)于VGP組和對照組。識別跟蹤目標(biāo)時，VGP組的表現(xiàn)優(yōu)于有飛行經(jīng)驗飛行員組。與此同時，VGP組和有飛行經(jīng)驗飛行員組在著陸操作上的表現(xiàn)不相上下，但都優(yōu)于對照組。美軍認(rèn)為，VGP可以更好地執(zhí)行飛行任務(wù)，在視頻試驗中獲得的結(jié)果可以用于無人機(jī)飛行員選拔。無人機(jī)作戰(zhàn)模式與有人機(jī)不同[17]，戰(zhàn)場上無人機(jī)飛行員的應(yīng)激反應(yīng)能力比飛行技能更重要。飛行技能的欠缺可由人工智能彌補(bǔ)[18]，但應(yīng)激判斷失誤往往意味著失去最佳作戰(zhàn)時機(jī)甚至任務(wù)失敗。由此可見，無人機(jī)飛行員雖然遠(yuǎn)離戰(zhàn)場，但其所承受的壓力不容小覷，高壓力、高疲勞下的瞬間決斷能力比飛行技術(shù)更能決定任務(wù)的成敗。

2.3 無人機(jī)飛行員選拔爭議 無人機(jī)飛行員選拔標(biāo)準(zhǔn)尚不明確。選拔中若沿用有人機(jī)飛行員現(xiàn)行的醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，會帶來不必要的限制，大大降低保障效率；而過度降低標(biāo)準(zhǔn)放寬條件，則過猶不及，大大增加不利因素。美空軍將無人機(jī)飛行員醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)歸屬于飛行Ⅱ級，海軍則采用地面空管人員醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，2種標(biāo)準(zhǔn)均缺乏針對性[19]。因此探索適合無人機(jī)飛行員的選拔標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)日益變化的現(xiàn)代空中作戰(zhàn)需要，是航空衛(wèi)生勤務(wù)保障中一個急需解決的問題[14]，其選拔培養(yǎng)模式的變化，非常值得我軍參考借鑒。

3 無人機(jī)飛行疲勞相關(guān)航空醫(yī)學(xué)研究

科學(xué)有效地評估無人機(jī)飛行員生理心理功能狀態(tài)，界定飛行疲勞，及時實施預(yù)警，對于提高工作效率、預(yù)防人為事故具有重要意義。

3.1 無人機(jī)飛行員疲勞特性 國內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，飛行人員遠(yuǎn)程飛行后，存在明顯生理疲勞比例達(dá)54.2%，心理疲勞比例達(dá)70%，疲勞降低了飛行人員生理心理儲備能力，影響任務(wù)執(zhí)行與飛行安全。“利比亞撤僑”任務(wù)中，我空軍4架“伊爾-76”運輸機(jī)飛越5個國家，單次航程達(dá)9 500 km。長時間飛行作業(yè)、生物節(jié)律紊亂以及執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的心理應(yīng)激均造成飛行人員身心過度疲勞[20]。

無人機(jī)飛行員與運輸機(jī)飛行員身心條件及作業(yè)特點相似，受飛行作業(yè)時間長，操作環(huán)境固定，生物節(jié)律紊亂，心理壓力大等因素影響[20-21]。以色列對800名無人機(jī)飛行員進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)他們每天需要長時間保持視覺、聽覺高度集中，持續(xù)緊張的狀態(tài)極大地影響無人機(jī)飛行員體力和精力[22]，增加無助感和壓力感，使飛行員陷入“精神緊張-壓力大表現(xiàn)差-無助感倍增-精神更加緊張”的惡性循環(huán)，難以自拔[2]。

3.2 無人機(jī)飛行員疲勞監(jiān)測 飛行疲勞監(jiān)測，可分為主觀評價和客觀監(jiān)測。主觀評價是通過問卷調(diào)查表、斯坦福嗜睡感量表、Samn-Perelli疲勞量表、主觀負(fù)荷評價法、Cooper-Harper評定問卷等來進(jìn)行測評。由于個體差異變化大，客觀性差且無即時性，結(jié)果判定偏差較大，只能做一般性評定。客觀監(jiān)測是通過測量生理指標(biāo)進(jìn)行。包括：腦電測量法（electroencephalogram，EEG）、心電測量法、肌電測量法、眼電測量法，其中EEG被認(rèn)為是監(jiān)測指標(biāo)中的“金標(biāo)準(zhǔn)”[23]。目前，中樞組織血氧參數(shù)監(jiān)測[24]、眼動跟蹤測量技術(shù)[25]、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法[26]、聲音監(jiān)測[27]、血流超聲監(jiān)測[28]等新方法都取得了較大進(jìn)展。

3.3 預(yù)防及對抗疲勞 研究表明，充足的睡眠是預(yù)防對抗疲勞最重要、最直接的方法[29]。美軍非常重視無人機(jī)飛行員疲勞教育和航空衛(wèi)勤保障制度建設(shè)[30]，要求所有人員了解掌握疲勞成因、影響及預(yù)防的科學(xué)方法；對休息和睡眠時間做出明文規(guī)定，明確提出沒有獲得適當(dāng)休息的飛行人員不能作為機(jī)組成員從事飛行活動[31]。在抗疲勞領(lǐng)域，美軍制定了興奮藥和催眠藥使用制度[32]；經(jīng)顱直流電刺激抗疲勞研究也取得較大突破[33]。

4 結(jié)論與展望

無人機(jī)飛行員選拔與抗飛行疲勞是無人機(jī)部隊發(fā)展的重要基礎(chǔ)[15]，探索科學(xué)合理的無人機(jī)飛行員航空衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，是建設(shè)現(xiàn)代化空軍的必然要求。

目前，我軍對飛行時限與飛行疲勞的關(guān)系研究尚顯不足；長航時、節(jié)律紊亂的疲勞研究仍是空白；興奮藥和催眠藥的應(yīng)急用藥方案還有待形成制度。分析研究美軍飛行疲勞管理政策、規(guī)章制度和具體措施，有益于我軍無人機(jī)飛行員飛行疲勞的預(yù)防和管理[31]。

我軍無人機(jī)部隊建設(shè)應(yīng)從理念和方向上緊跟時代發(fā)展，注重結(jié)合航空航天醫(yī)學(xué)研究成果，深入探索個體化飛行員選拔方式[10]。從有效對抗和全面預(yù)防入手加強(qiáng)飛行疲勞研究，減輕疲勞對無人機(jī)飛行員的不利影響[34]，強(qiáng)化無人機(jī)航空衛(wèi)生勤務(wù)保障能力，不斷提高我軍無人機(jī)部隊的建設(shè)水平。