跨任务线索利用在无人机操作中的关键作用：基于视觉搜索与认知负荷的研究

《International Journal of Industrial Ergonomics》：Cross-task cue utilization in uncrewed aerial vehicle operations

本研究针对无人机操作中线索利用能力的跨任务预测效度展开探索。研究人员通过高保真无人机模拟器，考察了60名新手操作员在完成驾驶情境线索评估后执行四项目标检测任务的表现。结果显示，较高的跨任务线索利用水平与更短的目标获取时间、更高的载荷工作效率及更低的主观认知负荷（NASA-TLX）显著相关。该研究为无人机操作员选拔与培训提供了新的认知能力评估视角，对提升复杂人机系统绩效具有重要实践意义。

　　

在无人机技术迅猛发展的今天，如何选拔和培训高效的操作员成为亟待解决的问题。与传统载人航空相比，无人机操作员面临感官线索有限、工作负荷高等独特挑战。特别是在超视距（BVLOS）作业中，操作员需要同时担任远程飞行员和传感器操作员双重角色，这对他们的情境感知与决策能力提出了更高要求。以往研究表明，专业技能的发展与线索利用能力密切相关——即个体识别、形成并运用环境特征与事件关联的能力。然而，这种能力是否能跨任务领域迁移到无人机操作这一新兴领域，尚缺乏实证研究。

为探究这一问题，麦考瑞大学的研究团队在《International Journal of Industrial Ergonomics》上发表了最新研究成果。研究团队设计了一项严谨的实验，通过高保真无人机模拟平台，系统考察了跨任务线索利用能力对新手操作员绩效的影响。

研究采用的关键技术方法包括：1）通过EXPERTise 2.0平台的五项任务（特征识别、特征关联、特征辨别等）评估驾驶情境下的线索利用能力；2）使用Simlat公司的高保真无人机模拟系统进行四项10分钟的目标检测任务；3）采用NASA-TLX量表测量主观工作负荷；4）通过视角采择能力测试（PTA）和操作广度任务（OSPAN）分别评估空间认知和工作记忆能力；5）对67名无航空经验的心理学本科生进行测试，最终60名有效样本纳入分析。

研究结果通过三个维度展开：

线索利用与无人机操作绩效的关系显示，较高线索利用水平的参与者表现出显著优势。在载荷工作效率方面，协方差分析发现线索利用水平存在主效应（F(1,55)=4.48, p=0.039, η_p²=0.078），高线索组在任务二（静态观察）中的调整后均值（0.283）显著优于低线索组（-0.373）。目标获取时间分析同样发现显著主效应（F(1,55)=4.11, p=0.048, η_p²=0.069），高线索组在任务二中平均耗时（295.24秒）显著短于低线索组（413.62秒）。

认知负荷测量结果发现，线索利用水平对主观工作负荷存在显著主效应（F(1,55)=4.01, p=0.05, η_p²=0.068）。事后检验表明，高线索组在任务二（p=0.029）和任务三（p=0.022）中报告的NASA-TLX得分显著更低，表明他们体验到的认知负荷更轻。

协变量分析显示，两组参与者在空间能力（PTA）、工作记忆容量（OSPAN）和视频游戏经验上无显著差异，排除了这些因素对结果的潜在混淆。

研究结论与讨论部分指出，跨任务线索利用能力确实能为无人机操作绩效提供增量预测效度。特别是在相对简单的静态目标检测任务中（如任务二的红白巴士识别），高线索利用者表现出更优的绩效和更低的认知负荷。这表明线索利用能力可能通过促进环境关键特征的早期识别，进而提升视觉搜索效率。

然而，研究也发现这种优势并非在所有任务中都一致显现。对于移动目标或低发现率目标的检测，新手操作员可能由于经验不足而难以充分发挥线索利用优势。同时，在次级任务（系统异常处理）表现上，两组无显著差异，提示复杂情境下的多任务处理能力可能需要更专门的训练。

这项研究的重要意义在于首次证实了线索利用能力的跨任务预测价值在无人机操作领域的适用性。这不仅为操作员选拔提供了新的认知评估维度，也为培训设计指明了方向——通过强化特征识别与情境关联训练，可能加速操作员专业技能发展。未来研究可结合眼动追踪等技术深入探索视觉搜索策略，并延长任务时间以模拟真实作业环境，进一步验证研究结论的生态效度。