A SYSTEMATIC ANALYSIS AND CLASSIFICATION OF THE EFFECTS OF HUMAN FAULT IN UNMANNED AVIATION VEHICLES - UAV DESIGN AND ERGONOMICS

Yıl 2024, Cilt: 04 Sayı: 02, 157 - 165, 31.12.2024

İbrahim Akyürek , Ergün Eraslan

Öz

In this study, first of all, the published literature on the human factor in unmanned aerial vehicles was reviewed. In the next step, a content analysis was made to classify the studies. Studies in the literature were systematically grouped into main and subgroups. After the classification, the literature was discussed and missing areas were revealed and it was tried to shed light on future research. Content analysis was conducted on an article in which 69 studies were examined in depth. In this process, some common issues that the researchers focused on were tried to be determined. In the classification grouped in five main groups, the focus is on UAV Design and Ergonomics. Human factors have an effect on the design of the user interfaces and screens of unmanned aerial vehicles. The design and ergonomic features of the operator's ground control station (GCS), which may cause human error, were investigated. The effects of user interface and screen designs and ergonomic structures on variables such as workload, situation awareness and decision making were investigated. Focusing on the development of optimum design and ergonomic structures that will reduce the workload, increase situational awareness, positively affect perception and help operators make the right decision. In addition, unmanned aerial vehicles are designed to eliminate the negative effects of the human factor. As a result of the developments in the design and ergonomic structure, it is aimed to ensure that the unmanned aerial vehicles are used more efficiently, effectively and safely by the operators. Ergonomic problems and solution proposals have been studied in issues such as the screen angle of the ground control stations, temperature, posture in front of the screen, working hours. The design of a ground control station is examined and ergonomic factors are reviewed. Suggestions were made on factors such as the angle of the screens, sitting position, thermal comfort.

Anahtar Kelimeler

Unmanned aerial vehicle, ground control station, design, ergonomics

İnsansız Hava Araçlarında İnsan Hatasının Etkilerinin Sistematik Analizi ve Sınıflandırılması-İHA Tasarımı ve Ergonomi

Öz

Bu çalışmada öncelikle insansız hava araçlarında insan faktörü ile ilgili yayınlanan literatür gözden geçirilmiştir. Bir sonraki adımda, çalışmaları sınıflandırmak üzere bir içerik analizi yapılmıştır. Literatürdeki çalışmalar sistematik olarak ana ve alt gruplarda toplanmıştır. Sınıflandırmanın ardından literatür tartışılarak eksik alanlar ortaya çıkarılmış ve gelecekteki araştırmalara ışık tutulmaya çalışılmıştır. 69 çalışmanın derinlemesine incelendiği bir makale üzerinden içerik analizi yapılmıştır. Bu süreçte araştırmacıların üzerinde durdukları bazı ortak konular belirlenmeye çalışılmıştır. Beş ana grupta toplanan sınıflandırma içinde İHA Tasarımı ve Ergonomi başlığı üzerine yoğunlaşılmıştır. İnsansız hava araçlarının kullanıcı arayüzlerinin ve ekranlarının tasarımında insan faktörlerinin etkisi bulunmaktadır. Operatörün bulunduğu yer kontrol istasyonunun (YKİ) tasarımı ve ergonomik özelliklerinin insan hatasına yol açabilecek faktörleri incelenmiştir.Kullanıcı arayüzü ve ekran tasarımları ile ergonomik yapıların iş yükü, durum farkındalığı ve karar verme gibi değişkenler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. İş yükünü azaltacak, durumsal farkındalığı artıracak, algıyı olumlu yönde etkileyecek ve operatörlerin doğru karar vermesine yardımcı olacak optimum tasarım ve ergonomik yapıların geliştirilmesine odaklanılması sağlanmıştır. Ayrıca, insansız hava araçlarının insan faktörünün olumsuz etkilerini ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmasıdır. Tasarım ve ergonomik yapıdaki gelişmeler sonucunda insansız hava araçlarının operatörler tarafından daha verimli, etkin ve güvenli bir şekilde kullanılmasının sağlanması amaçlanmaktadır.Yer kontrol istasyonlarının ekran açısı, sıcaklık, ekran karşısındaki duruş, çalışma saati gibi hususlarda ergonomik açıdan yaşanabilecek sorunlar ve çözüm önerileri üzerine çalışılmıştır.Örnek bir yer kontrol istasyonu tasarımı incelenmiş ergonomik faktörler gözden geçirilmiştir. Ekranların açısı, oturma pozisyonu ,termal konfor gibi faktörler üzerine önerilerde bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

İnsansız hava aracı, yer kontrol istasyonu, tasarım, ergonomi

Kaynakça

• [1] A. C. Watts, V. G. Ambrosia, and E. A. Hinkley, “Unmanned Aircraft Systems in Remote Sensing and Scientific Research: Classification and Considerations of Use,” Remote. Sens., 2012, doi: 10.3390/rs4061671
• [2] X. Zhang, G. Jia, and Z. Chen, “The Literature Review of Human Factors Research on Unmanned Aerial Vehicle –What Chinese Researcher Need to Do Next?,” in Cross-Cultural Design. Methods, Tools, and Users, Cham, 2018, pp. 375–384, doi: 10.1007/978-3-319-92141-9_29.
• [3] “List of unmanned aerial vehicle applications,” Wikipedia. Jun. 29, 2020, Accessed: Aug. 05, 2020. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=L ist_of_unmanned_aerial_vehicle_application s&oldid=965129299.
• [4] “UAS by the Numbers.” https://www.faa.gov/uas/resources/by_the_n umbers/ (accessed Aug. 05, 2020). [6] “Military Drones Market Size, Growth, Trend and Forecast to 2025 | MarketsandMarkets.” https://www.marketsandmarkets.com/Marke t-Reports/military-drone-market221577711.html (accessed Aug. 05, 2020).
• [5] “Military Drones Market Size, Growth, Trend and Forecast to 2025 | MarketsandMarkets.” https://www.marketsandmarkets.com/Marke t-Reports/military-drone-market221577711.html (accessed Aug. 05, 2020).
• [6] “Unmanned Aerial Vehicle Market, UAV Size, Share, system and Industry Analysis and Market Forecast to 2024 | MarketsandMarketsTM.” https://www.marketsandmarkets.com/Marke t-Reports/unmanned-aerial-vehicles-uavmarket-662.html (accessed Aug. 05, 2020).
• [7} Ground control station. Benchmark Study, 2015, available at http://dronecode.github.io/UXDesign/Research/Benchmark/GCSBenchmark.pd Hong, J., Kim, S. and Kwon, Y. (James) (2015) Analysis of Modern Design Approach for Anti-Air Radar Screen. Technical Report of Ajou University, Suwon, South Korea.
• [8] Jongsoon, I., et al. (2006) Study of Aircraft Landing Loads and Ground Handing Loads. Proceedings of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Fall Conference, 189-197.
• [9] Jang, J., et al. (2011) Development of GCS for Small UAV with Automatic Takeoff and Landing Mode. Proceedings of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Fall Conference, 1637-1641.
• [10] Backes, P.G., et al. (1995) Ground Control Station Development for the Dexterous Orbital Servicing System. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Au-tomation, 21-27 May 1995, 1259-1264. http://dx.doi.org/10.1109/robot.1995.525454
• [11] Aydemir, M.E., et al. (2013) Ground Station Design Procedures for CANSAT. The 6th In-ternational Conference on Recent Advances in Space Technologies, 909-912.
• [12] Olmos, O., et al. (2014) Tactical Displays for Combat Awareness: An Examination of Di-mensionality and Frame of Reference Concepts and the Application of Cognitive Engi-neering. The International Journal of Aviation Psychology, 10, 247-271. http://dx.doi.org/10.1207/S15327108IJAP1003_03
• [13] Hobbs, A., & Lyall, B. (2016). Human factors guidelines for unmanned aircraft systems. Ergonomics in Design, 24, 23-28. DOI:10.1177/1064804616640632
• [14] Pedersen, H. K., Cooke, N. J., Pringle, H. L., & Connor, O. (2006). UAV human factors: Operator perspectives. In N. J Cooke, H. L. Pringle, H. K. Pedersen, & O. Connor (Eds.), Human factors of remotely operated vehicles. San Diego, CA: Elsevier, 21–33.
• [15].Shneiderman, B., & Plaisant, C. (2005). Designing the user interface: Strategies for effective human–computer interaction. Boston, MA: Pearson.
• [16] Sanders, M. S., & McCormick, E. J. (1993). Human factors in engineering and design (7th ed.). New York, NY: McGraw-Hill
• [17] Mygal, G., Protasenko, O. (2020). Human resources are a factor in applying of man-machine systems safety. Municipal Economy of Cities 6(159), 139-146. DOI:10.33042/2522-1809-2020-6-159-139-146
• [18] Parasuraman, R., Mehta, R. (2013). Neuroergonomics: a review of applications to physical and cognitive work. Frontiers in Human Neuroscience, 7(889), 1-10. https://doi.org/10.3389/ fnhum.2013.00889