《Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting》：Pilot Assessments of Terminal-Area Logic and Equipage-Specific Symbols While Using the Airborne Collision Avoidance System Xr During Uncrewed Operations
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遥控飞机系统（RPAS）的运行预计将增加终端区域空域的交通复杂性，为战术间隔保障和飞行员决策带来新的挑战。本研究评估了飞行员对最新版旋翼机机载防撞系统（ACAS Xr）在模拟RPAS进近、离场和航路运行条件下的主观反应。11名持有仪表飞行规则（IFR）等级的固
遥控飞机系统（RPAS）的运行预计将增加终端区域空域的交通复杂性，为战术间隔保障和飞行员决策带来新的挑战。本研究评估了飞行员对最新版旋翼机机载防撞系统（ACAS Xr）在模拟RPAS进近、离场和航路运行条件下的主观反应。11名持有仪表飞行规则（IFR）等级的固定翼飞行员完成了使用ACAS Xr的模拟飞行场景，包括涉及合作与非合作交通以及动态终端区逻辑的遭遇事件。研究人员收集了主观测量指标，包括工作负荷、可用性和运行可接受性。飞行员对ACAS Xr在引导有效性、安全间隔支持以及针对配备和未配备广播式自动相关监视（ADS-B）飞机的交通符号清晰度方面给予了积极评价。然而，终端区警告警报有时被认为不及时或在运行上不恰当，尤其是平飞和下降咨询。研究结果支持ACAS Xr的持续开发，同时指出了终端区运行中需要改进的领域。
论文解读文章
研究背景与问题
随着遥控飞机系统（RPAS）融入国家空域系统（NAS），以及先进空中交通（AAM）和城市空中交通（UAM）概念的兴起，未来空域将呈现日益密集和多样化的运行态势，涵盖有人驾驶和远程操控飞机。这给战术间隔管理和防撞带来了全新挑战。传统防撞系统如交通告警与防撞系统II（TCAS II）无法完全适应当前及未来涉及旋翼机、RPAS、终端区遭遇以及非合作交通的场景。因此，新一代探测与规避（DAA）系统应运而生，旨在利用监视信息提供告警和引导，支持飞行员保持安全间隔。机载防撞系统X（ACAS X）家族作为下一代替代方案，采用基于概率和优化的逻辑，可针对不同机型与运行环境定制。其中，旋翼机变体ACAS Xr也适用于固定翼飞机及机上/远程驾驶员操作，提供警戒级的安全间隔保持（RWC）告警和引导，以及警告级的决断咨询（RA）。然而，先前研究表明，尽管飞行员普遍认可ACAS X系统的价值，但其在终端区、低空机动等场景下的运行可接受性仍存在问题。此外，如何通过有效的交通符号设计区分合作与非合作飞机，以支持飞行员做出更恰当的响应，也是一个关键的人因设计议题。由于客观性能指标无法全面评估操作者接受度，本研究专门考察了飞行员对ACAS Xr第4版的主观反应，重点聚焦终端区逻辑以及用于区分合作与非合作交通的符号更新方案。
研究方法与技术
本研究采用人在回路模拟实验。主要技术方法包括：使用美国空军研究实验室的警觉精神控制站（VSCS）作为地面控制站仿真平台，为飞行员提供导航、飞机监控和机动执行的主界面；利用警觉精神模拟器生成本机和脚本入侵机的状态，创建可重复的遭遇几何构型；借助NASA的多飞机控制系统（MACS）生成霍利斯特附近代表性国家空域系统的背景交通环境，并由两名伪飞行员和一名模拟管制员负责通信与指挥。实验采用了ACAS Xr第4版，并将其配置为DAA模式而非机上防撞系统（CAS）模式。研究定义了DAA终端区（DTA），即霍利斯特市机场31号跑道水平距离5海里、垂直高度2000英尺以内的空域。ACAS Xr对DTA内的入侵机应用了降低的告警和间隔标准，包括抑制RWC告警、引导及水平RA。此外，交通符号被设计为区分合作与非合作飞机：合作交通使用V形符号，非合作交通使用泪滴形符号。
研究结果
工作量结果：
经缩放调整后的NASA任务负荷指数（NASA TLX）得分范围为0至100。结果显示，离场运行期间感知的工作负荷（平均值=16.96）低于进近（平均值=20.04）和航路（平均值=19.85）条件，尤其在心理需求、时间需求和努力维度上。仅有的两个工作量评分显著较高的情景是包含双入侵机的进近遭遇事件。无计划冲突的情景工作量最低。
运行可接受性结果：
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效能方面： 飞行员认为ACAS Xr的引导是适当的（平均值=4.42）且可接受的（平均值=4.09），并有效提供了引导（平均值=4.27）、支持了飞机控制（平均值=4.55）和维护了安全间隔（平均值=4.64）。然而，大多数飞行员（9/11）提出系统在提供告警和引导时也应考虑地形和障碍物。
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可用性方面： 飞行员报告ACAS Xr通常能提供稳定的RWC引导（平均值=4.27）和RA告警（平均值=4.36）。但引导的及时性评分较低（平均值=3.30）。具体而言，多数飞行员（7/11）认为终端区的RA出现较晚，或倾向于比系统指示更早机动。对于进近中的“平飞”RA，多数飞行员（7/11）表示不认同，认为飞机应爬升、下降或至少获得水平机动指令。飞行员同样不认为“下降”RA在进近中是允许的（平均值=3.81），许多人（6/11）建议更改措辞（如“继续下降”）并仅在系统监测地形的条件下允许。飞行员认为引导总体清晰（平均值=4.18），RA清晰度略高于RWC引导。系统能清晰指示何时可以安全返回原航路（平均值=4.64）。
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符号区分方面： 飞行员报告合作与非合作交通符号易于区分（平均值=4.45），并能轻松回忆每种符号所需的程序（平均值=4.64）。他们强烈同意应答和非应答飞机应使用视觉上不同的符号来表示（平均值=4.82）。
讨论与结论
主观评估结果与客观性能表现基本一致。飞行员对ACAS Xr在有效性、清晰度、解脱支持以及区分合作与非合作交通方面的评价是积极的，这反映在高水平的ATC协调和恰当的机动行为上。相反，对终端区RA及时性和运行适宜性的担忧，则对应着最高的RA不遵从率。飞行员的行为因遭遇类型和飞行阶段而异，尤其是在引导与飞行员的安全预期相冲突时。工作量在离场时最低，而在进近和航路时稍高，这可能反映了场景结构的差异，多威胁进近遭遇被评定为更难。可接受性评级总体积极，但较低的及时性评分与飞行员评论一致，表明飞行员理解引导但对其出现时机存疑。最成问题的引导类型是终端区的平飞和下降RA，它们常与预期的航迹目标、地形关切或起飞后继续爬升的需求相悖。关于合作与非合作符号的结果令人鼓舞，符号变化足以按预期方向影响飞行员的决策，而未明显破坏合作交通的协调。
研究结论： 主观研究结果支持ACAS Xr用于RPAS运行的持续开发以及独特的交通符号设计。飞行员认为该系统有用、易懂且有助于维持安全间隔。然而，终端区引导仍是一个重要的改进领域。未来工作应聚焦于终端区RA的时机、平飞和下降RA在跑道环境附近的运行适宜性、DTA边界附近多威胁遭遇的处理，以及整合地形感知以提高信任度和引导可接受性。
