2. Психофизиологическая деятельность человека.
Информация на борту ЛА выдается на СОИ в форме, пригодной для восприятия человеком, поэтому их создание требует учета психологических и физиологических возможностей человека.
Для человека в АСУ органом, воспринимающим основное количество информации, является зрительная система.
Глаз имеет почти шарообразную форм диаметром 2,5 см, помещается в глазнице — углублении черепа. Глазное яблоко окутано белковой оболочкой - склерой, сохраняющей форму глаза и защищающей его от внешних воздействий. В передней части главного яблока склера переходят в прозрачную роговую оболочку, за которой на небольшом расстоянии находится радужная оболочка, в середине которой имеется отверстие зрачок. Радужная оболочка и мышцы изменяют размеры зрачка (при сильном освещении зрачок сужается, при слабом расширяется) Этим достигается регулирование световой энергии, поступаю на сетчатку. По дну глаза разветвлены окончания зрительного нерва —три ряда нейронов фоторецепторы — 150 000 000 (колбочки и палочки, биполярные и гаиглиозные клетки); Количество палочек более чем на порядок превосходит количество колбочек.
Зрительные ощущения вызывает только свет, действующий на палочки и колбочки. в центральной части сетчатки — зоне наиболее ясного видения (область желтого пятна и центральной ямки) имеются только колбочки. В сетчатой оболочке имеется участок, с угловым размером в 5°; без фоторецепторов — слепое пятно. При наблюдении только одним глазом в отдельные моменты фиксации взгляда участок зрительного поля соответствующего размера не воспринимается. При взгляде на пред мет глаз непроизвольно устанавливается так, чтобы изображение предмета попадало на желтые пятна обоих глаз. Форма и цвет предмета воспринимаются только при яркости зрительного стимула не менее или равного 10 кд/м. При яркостях менее 0,003 кд/м функционируют только палочки (сумеречное зрение). Следовательно, различение цветов возможно лишь при достаточно высоких значениях яркости зрительного стимула. надежное и более тонкое различие цветовых оттенков возможно при яркости 175 кд/м Колбочки чувствительны к длине световых волн. При равенстве энергии воздействующих волн различия их длин ощущаются, как различия в цвете зри тельных стимулов. Глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. С изменением длины волны изменяется и качество ощущений. Длинам волн от 380 до 445 мкм соответствует ощущение фиолетового цвета, от 455 до 470 — синего, от 470 до 500 голубого, от 500 до 540— зеленого, от 540 до 590 — желтого, от 590 до 610— оранжевого, от 610 до 780 — красного.
Строением сетчатки объясняется факт лучшего обнаружения слабого светового стимула, если проекция его осуществляется на периферические отделы сетчатки, а не на центральные. В других условиях центральная зона сетчатки имеет преимущество в процессе зрения. Механизм преобразования зрительной информации следующий. Воздействие светового потока вызывает возбуждение фоторецепторов. В каждый момент времени совокупность возбужденных и невозбужденных фоторецепторов образует мозаичную картину изображения, проецируемого на сетчатку. Возбуждение фоторецепторов передается вторым нейронам сетчатки. Далее сигналы генерируются ганглиозными клетками. Кроме того, в сетчатке в это время осуществляется ряд операций преобразования первоначального нервного сигнала. Нервное возбуждение не является копией возбуждения фоторецепторов. Дальнейшее преобразование сигнала как процесс описания изображения осуществляется системами рецептивных полей более высокого ранга. Формирование же сложных признаков и принятие решения о визуально воспринимаемом объекте происходит как процесс преобразования информации в высших корковых отделах зрительного анализатора в их взаимодействии с корковыми отделами других анализаторов. Чувствительность фоторецепторов неодинакова к разным участкам спектра: наиболее высока к желтым и зеленым и значительно ниже к красным.
Таблица 1
Границы бинокулярного поля зрения.
|
Направление от центра поля зрения |
Границы, Град | |
|
Общие |
Участка, видимого Одновременно двумя глазами | |
|
Вправо и влево |
70 |
55 |
|
Книзу |
70 |
60 |
|
Кверху |
60 |
50 |
Ограничения поступления светового сигнала к фоторецепторам характеризуются величиной пространства, в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатку глаз. Границы такого пространства, называемого полем зрения, определяются возможностями оптической системы глаз, площадью, характером распределения фоторецепторов и выступающими частями лица. Поле бинокулярного зрения является производным полей зрения обоих глаз. Оно состоит из участка, видимого двумя глазами одновременно (в центре) и участков в периферической области, входящих в поле зрения только одного из глаз. Область перекрытия полей зрения левого и правого глаз является областью наиболее ясного видения . Возможности обнаружения сигнала существенно возрастают за счет поворотов головы и глазных яблок. Но рабочая зрительная зона близка по размерам к участку бинокулярного поля зрения, который может рассматриваться двумя глазами. Надежное обнаружение сигналов осуществляется в более узких ( в 2 раза) границах.
Человек способен оценивать пространственные яркостные и временные характеристики сигналов. Основными характеристиками зрительного восприятия являются угловые размеры, уровень адаптирующей яркости, контраст между объектом и фоном, время предъявления сигнала. Угловым размером изображения называют угол между двумя лучами, направленными от глаз наблюдателя к крайним точкам наблюдаемого изображения. Определяется по формуле
,
(1)
где h - линейный размер изображения (знака);
l - расстояние от оператора до знака по линии взора.
Ощущение, характеризующее световую энергию, излучаемую поверхностью называется видимой яркостью.
Адаптирующая яркость — яркость, к которой приспособлен глаз. определяется исходя из яркости фона. Если же рассматривается сложное изображение, то адаптирующая яркость определяется как средняя из суммы яркостей, воспринимаемых глазом.
Контраст - отношение разности изображения и фона к яркости фона (степень воспринимаемого различия между двумя яркостями). Различают прямой (символ темнее фона) и обратный (символ ярче фона — высвечивание) контраст
(2)
где Kпр, Kоб – прямой и обратный контраст соответственно;
Вф и В — яркости фона и знака соответственно. Все параметры зрительного восприятия человека взаимосвязаны между собой так, что уменьшение численного значения одного из них требует увеличения других чтобы общее энергетическое произведение оставалось неизменным.
Оператором осуществляются и управляющие воздействия (нажатие кнопок, переключение тумблеров, включение — выключение аппаратуры) — различные двигательные реакции. Конструирование СОИ невозможно без учета моторной деятельности человека. Моторная деятельность характеризуется размерами моторного поля, формой траектории и скоростью движения, силовыми параметрами, точностью движений и энергетическими затратами.
Время реакции человека зависит от ряда факторов:
–вида раздражителя (звуковой или зрительный). Скорость реакция на звуковой раздражитель выше;
–интенсивности раздражителя. Чем выше интенсивность раздражителя, тем меньше время реакции. Закономерность справедлива до достижения интенсивностью раздражителя определенного предела;
–тренированности оператора. Тренировки уменьшают время реакции;
–настройки оператора на то или иное восприятие; возраста и пола;
–строения организма;
–сложности реакции.
Время реакции может быть определено по выражению
мс,
(3)
где В — число возможных альтернатив.
Таблица 2