高清可复制 HB 8625-2021 机载数据链系统人机接口设计要求

　　ICS 49.090 V 35

　　HB 8625-2021

　　机载数据链系统人机接口设计要求

　　Design requirement on human machine interface of onboard datalink system

　　2021-04-19 发布 2021-07-01 实施

　　中华人民共和国工业和信息化部 发 布

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。

　　本标准起草单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、中国商飞上海航空工业(集团)有限公司、中国航空综合技术研究所。

　　本标准主要起草人：许 健、陆晓刚、吴 磊、褚江萍、何 珂、黄海鹰、王 薇、王 宁。

　　机载数据链系统人机接口设计要求

　　1 范围

　　本标准给出了在民用飞机航电人机接口设计框架下的机载数据链系统人机接口设计的设计依据、设计准则、设计内容。军用飞机亦可适当参考。

　　本标准主要适用于虚拟交互式民用飞机机载数据链系统人机接口的设计工作。其他交互方式的也可参考使用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GJB 897A-2004 人-机-环境系统工程术语

　　SAE ARP 4102 Flight Deck Panels, Controls, and Displays

　　SAE ARP 4102-6 Communications and Navigation Equipment

　　SAE ARP 4102-13A Data Link

　　SAE ARP 4791A Human Engineering Recommendations for Data Link Systems

　　SAE ARP 5364 Human Factor Considerations in the Design of Multifunction Display Systems for Civil Aircraft

　　RTCA DO-219 Minimum Operational Performance Standard for Two-Way Data Link Communications RTCA DO-238 Human Engineering Guidance for Data Link Systems

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本标准。

　　3.1

　　数据链 data link

　　从飞机或地面上自动或手动发送数据的一种数字式通信方式。

　　3.2

　　数据链系统 data link system

　　一种能在机载设备、地面网，及其各自操作者之间进行数字式通信的能力。

　　3.3

　　上行 up link

　　从地面通信网向飞机传输数据的过程。

　　3.4

　　下行 down link

　　从飞机向地面通信网传输数据的过程。

　　3.5

　　飞行机组 flight crew

　　飞行机组一般由机长和副驾驶组成，也可能包括观察员。

　　3.6

　　公共显示区 common display zone

　　驾驶舱主仪表板上机长和副驾驶交叉的内侧水平 35˚视场的投影区域。

　　3.7

　　航空公司运行控制通信应用 airline operational communications application

　　航空公司管理航班运行，提供定制的气象服务以及飞机维护等相关工作的一种客户化的数据链应用。

　　3.8

　　空中交通服务应用 air traffic services application

　　空管单位为管制和辅助飞机安全运行而提供实时服务的一种数据链应用。典型如自动终端区信息服务(Automatic Terminal Information Service,ATIS)报告，飞行员终端区天气信息(Terminal Weather Information for Pilot ，TWIP)，推出放行，滑行放行，离场放行，越洋放行，飞行系统报文。

　　3.9

　　空中交通服务报文 air traffic services message

　　空中交通服务报文分为两类，一类是管制单位针对某航班的飞行计划发出的放行报文。另一类是管制单位为飞机运行提供水平或垂直方向上，或者速度、时间和延误方面的通告服务，以及运行程序(例如，仪表进近程序)和交通情况与紧急事件方面的通告。

　　3.10

　　管制员飞行员数据链通信应用 controller-pilot data link communications application

　　一种管制员与飞行员之间使用数据链通信的方式，可与空地双向无线电管制通话互为备份。由其上行的数字式管制指令(例如，改变高度和航道等)可直接由飞行管理系统执行。

　　3.11

　　数据链系统管理应用 data link management application

　　控制数据系统的工作模式和运行状态并主要为维护人员提供反馈的一种数据链系统应用。

　　3.12

　　飞行管理系统 flight management system

　　飞行管理系统主要面向飞行任务的管理，一般包括以下功能：

　　a) 为飞机提供导航传感器组合策略和导航融合数据;

　　b) 飞行计划与导航数据库管理;

　　c) 在计划好的飞行轨迹上估计飞机性能数据;

　　d) 以计划好的飞行轨迹为参考，为飞行导引系统控制飞机追踪轨迹提供导引信息。

　　3.13

　　世界协调时 coordinated universal time

　　又称世界统一时间，世界标准时间，国际协调时间。协调世界时是以原子时秒长为基础， 在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。民用飞机一般通过卫星导航系统授时获得世界协调时。

　　3.14

　　人机接口 human machine interface

　　在人-机-环境系统中，人与机器之间进行信息和能量交换的交接面，如显示器、控制器等。

　　4 设计依据

　　4.1 条件

　　机载数据链系统人机接口设计主要依据以下内容：

　　a) 原理图：表现系统功能与架构的框图。

　　b) 控制单元：详细描述开关、选择器、行选键和软按钮(用于光标控制)的功能。

　　c) 指示单元：详细描述控制板指示灯、消息、数字和图形指示的行为。

　　d) 预期的机组程序包括：

　　1) 常规运行中的正常程序;

　　2) 补充程序(偶然在特殊运行条件下使用，例如寒冷天气);

　　3) 非正常程序(在系统失效或者紧急运行条件出现时，确保飞机继续安全飞行并着陆);

　　4) 技巧(对技术熟练的飞行员给出优化操作的建议方法，例如一些快捷操作)。

　　e) 合格审定的限制。

　　f) 获准的签派程序。

　　4.2 目标

　　飞行员和维护人员使用集成的虚拟控制或同等功能的物理器件实现与机载数据链系统的交互。

　　新型飞机的驾驶舱内一般采用虚拟控制的操作概念，其有两种实现途径：

　　a) 通过光标控制器和多功能键盘与显示屏上的图形化用户接口(例如，光标、菜单、对话框等)进行交互;

　　b) 采用触摸屏技术和图形化用户接口实现人机交互。

　　4.3 用途

　　4.3.1 运行控制通信应用

　　航空公司运行控制通信应用可由航空公司根据自身运行情况需要，客户化定制其报文的管理程序、功能、报文内容。航空公司一般使用航空公司运行控制通信应用为飞行机组传输飞行计划数据、飞行性能数据、天气数据、维修数据，客货运输数据等。

　　当飞机停在停机位时，飞行机组就可以通过航空公司运行控制通信应用向航空公司的运行控制中心申请本次航班的：

　　a) 飞行计划，包括进离场程序、航路程序、备降场选择和备降程序;

　　b) 油量，包括加油量、留油量，甚至起飞油量估计;

　　c) 飞机性能数据，包括起飞跑道条件、减推、载重与平衡、起飞襟翼卡位等;

　　d) 气象数据，包括各飞行阶段的大气温度、风速风向、天气预报等。

　　这些数据可直接加载到飞行管理系统内用于管理本次飞行，这将使航班的运行更加安全、经济、高效。在航班运行过程中， 飞机维护信息可以帮助飞行员、签派、机务三者之间相互沟通飞机的排故情况，飞行限制，维修安排等。这些数据为节省航空公司的资源管理成本起到辅助作用。

　　4.3.2 空中交通服务应用

　　当飞机关好舱门后，根据机场场面管制单位的推出许可由飞行机组指挥牵引车将飞机推出停机位，在准备滑行前飞行机组也应获得滑行许可，场面管制单位可以通过空中交通服务传输滑行程序建议。

　　在飞机离场和越洋飞行前，飞行机组可通过空中交通服务应用报告飞机的基本信息请求获得离场或进入越洋航路的许可。

　　终端区空管单位一般为区内的所有航班提供本场国际民航组织四字代码、本场气压基准、过渡高度

　　(或高度层)、通信频率、能见度、起降跑道编号、终端区天气情况等。

　　4.3.3 管制员飞行员数据链通信应用

　　飞机运行受空管和运行基础设施的限制，飞行机组有责任听从空管的指挥。

　　管制员飞行员数据链通信应用可以清晰、准确的数字化信息高效地服务于飞行机组和空管之间的管制工作。

　　5 设计准则

　　5.1 操作程序的责任分配

　　5.1.1 数据链系统的交互操作应方便飞行机组内，飞行机组与管制单位以及航空公司的协调。

　　5.1.2 操作程序上不能要求所有飞行机组成员同时低头关注数据链操作，在培训中应强调机组责任的正确分配，尤其是飞行和通信的责任分配。

　　5.1.3 数据链报文可与空地双向无线电语音通信互为备份，且两者的操作程序应保持一致。虽然两者可互为备份，但在系统层面为完成协调工作，飞行员还应在数据链系统内做出响应。

　　5.1.4 数据链系统可以为飞行员提供“拒绝”上行报文中的指令的能力，并应在“拒绝”后附上飞行员的解释。飞行员自编辑的或预设的解释均可。此外，使用空地无线电语音通信协商也是可接受的。

　　5.2 与运行环境的一致性

　　在整个驾驶舱内，特定数据链服务(例如，高度分配，飞行程序通告等)的报文格式应在所有运行环境内都保持一致，例如，终端区、航路、跨洋。

　　世界协调时是所有数据链报文的时间基准。任何数据链报文都应配有发送或者接收的时间以便飞行员评估该报文的处理方式。

　　5.3 周边设备的要求

　　5.3.1 飞行员应能够使用机载打印机自动地或手动地打印所需的数据链信息。

　　5.3.2 所有数据链报文都应能被记录并存储下来。

　　5.3.3 数据链的操作的过程应能被记录并存储下来。

　　5.4 使用限制

　　5.4.1 在高工作负荷的飞行阶段内(例如起飞、最终近进、着陆)，飞行机组没有与数据链报文交互的任务需要。

　　5.4.2 数据链系统不能直接自动改变导航和飞行导引系统的工作构型，例如，系统的余度，为完成特定任务的功能组成等。

　　5.4.3 机载数据链系统人机接口设计应考虑不同的用户对象，飞行机组和维护人员之间的应用功能应相互隔离。

　　5.5 报文的优先级和排序规则

　　上行报文应能按照紧急程度排序显示，但也应允许飞行员使用其他排序方式。数据链报文的优先级排序机制必须在所有应用间保持一致，必须以紧急事件优先为原则。排序机制的指示应持续地、明确地反馈给飞行员。

　　一般地，推荐的数据链报文等级由高到低依次是：

　　a) 管制员飞行员数据链通信报文;

　　b) 空中交通服务报文;

　　c) 航空公司运行控制通信报文。

　　5.6 时效要求

　　时效要求包括：

　　a) 只为飞行员提供与本次航班或飞行阶段相关的报文。

　　b) 任意时刻，飞行员应能中止数据链系统的交互操作，并且不能干扰其他操作。当需要恢复工作时，应能在中止点处继续，但不能依靠飞行员对中止点的记忆。

　　c) 人机接口设计应方便飞行机组对数据链报文的管理，应采用列表方式组织数据链报文。

　　d) 航空公司运行控制通信应用中与飞行管理系统的飞行计划、性能数据等有关的操作， 应与飞行管理系统集成。但相关内容在数据链报文列表中留有备份。

　　e) 如果一条报文需要飞行员响应，则应同时给出相关适用的响应选项。

　　5.7 自动化程度

　　自动化程度要求包括：

　　a) 为确保通信能力，数据链系统应能自动管理和控制通信媒介，包括网络选择、通信台站、频率频道等，此外，也应为飞行员提供超控的能力。

　　b) 通过选择代码下行一些紧急事件时，下行报文应自动包含相关必要信息，例如，位置、燃油状态等。同时，应考虑避免误操作的设计。

　　c) 只要机载数据链系统工作正常，无需额外操作，飞机即可接收上行报文，同时无需额外操作，即可被飞行机组识别，直到已对其响应。

　　d) 正常情况下，数据链系统应能自动识别相关系统的工作参数。例如， 机场国际民航组织四字代码、航班号、飞机尾号(注册号)等信息。同时也应保留手动操作的方法。

　　e) 经飞行员确认操作后，数据链报文内与其他系统相关的数据应直接转发给飞行管理、飞行导引、机载信息等系统。

　　f) 当飞行员正在读取一条报文时，系统不能自动超控飞行员而切换到最新上行的报文内容。

　　6 设计内容

　　6.1 显示

　　6.1.1 显示分配

　　机载数据链系统各个应用应集中在显示器的多功能显示区内，按需分时显示。

　　数据链系统内的具有关联性的信息和控制应足够集中，例如，同时在同一个页面内，以方便飞行员对其操作后的效果提前比较和估计。进而防止飞行员在各关联信息和控制间的切换，影响其操作效率，增加工作负担。

　　在同一个数据链应用内，页面层次一般不应超过两级。

　　管制员飞行员数据链通信应用覆盖飞行机组的通信和导航责任，且具有一定的时间紧迫性。因此，在驾驶舱的公共显示区内应至少能显示一条完整的管制员飞行员数据链通信报文，方便飞行机组成员间的交叉确认。

　　6.1.2 布局与格式

　　报文列表内应至少包括上下行标识、世界协调时、标题、应答状态。

　　报文的相关操作(例如，应答、打印)应尽量与报文保持在同一页面层次内。

　　报文排列规则：

　　a) 未应答状态的报文应按照报文种类的优先级排在报文队列的前面;

　　b) 相同应答状态的报文以较近的世界协调时顺序排列。

　　如果一条数据链报文的内容由多行文本组成，则必须以空格或者分界符分行。尽量使一条完整的报文显示在一页内，如果必须分页显示时，则必须有提示符表明文本未完。

　　6.1.3 信息编码

　　6.1.3.1 应使用图形符号作为特别意义的指示，方便飞行员快速识别信息的属性。例如， 上下行方向、已处理等。图形符号的使用必须在驾驶舱内保持一致。

　　6.1.3.2 数据链报文中相关色彩的使用应与驾驶舱内的色彩使用规则保持一致。例如，青色代表提示或者通告，白色代表正常状态或者一般读数。

　　6.1.3.3 数据链系统应慎用红色和黄色(琥珀色)，以免不必要地吸引飞行员的注意力。

　　6.1.3.4 为方便飞行员迅速准确识别紧急事件，在报文文本中的警告词语应标准化，并应凸显出来。例如，使用背景色，增大字号，加框等。

　　6.1.3.5 在数据链报文中应明确标出需要传输给其他相关系统的数据。应在数据链报文中使用国际通用标准的缩略语描述报文。

　　6.1.3.6 数据链报文状态应持续、明确地反馈给飞行员， 例如等待处理、已发送、已接受或者已拒绝。

　　6.2 控制

　　6.2.1 对报文的控制应至少包括发送、应答、拒绝、待定、删除、打印。

　　6.2.2 一步操作即可浏览新上行报文内容。

　　6.2.3 当飞行员确认了所需发送的下行报文后，只需要一个动作即可发送该报文。

　　6.2.4 飞行员应能够快捷地发送常用数据链报文(例如，申请放行等)，方便实现报文格式的标准化，减轻工作负担。

　　6.2.5 应为飞行机组提供管制员飞行员数据链通信报文的物理和虚拟控制两种方式。

　　6.2.6 应为左右每个飞行机组成员提供管制员飞行员数据链通信报文控制，并应布置在方便各自飞行员操作的位置上。

　　6.2.7 从飞行员按下数字字母按键到数据链系统反馈该输入的时间延迟不得大于 0.5 秒。

　　6.2.8 从飞行员触发操作指令到数据链系统响应(例如，提示正在处理、正在发送、发送完成等)的时间延迟不得大于 1 秒。

　　6.3 防差错设计

　　6.3.1 数据链系统应具备判断飞行员是否读取过报文再做响应的能力，例如，至少在表征飞行员完成读取全部报文的操作 5 秒钟后才可以再响应该报文。因此， 所有报文的响应都需要飞行员完成读取操作方可实施。

　　6.3.2 报文必须全部被浏览过，才能传输给其他系统，例如，分页显示一条报文的情况。

　　6.3.3 只有飞行机组的主动操作才能响应或者拒绝数据链报文。

　　6.3.4 飞行员应能先编辑(包括，修改、清除)数据链报文，经确认后再发送。数据链系统也应具备自纠错能力，避免下行编辑错误的报文。

　　6.3.5 对飞行机组手动输入的数据和数据链系统自动识别的数据，从外观上应加以区分，例如使用不同颜色、字体字号或者前缀。如果数据链报文中包含改变飞行轨迹参数的数据， 则应先经过飞行机组交叉确认，再由飞行机组明显的操作动作才能交给飞行导引系统执行。

　　6.4 告警与提示

　　6.4.1 在关键飞行阶段中(例如，起飞、最终进近、着陆)，应能自动抑制数据链相关的告警。

　　6.4.2 当数据链系统无法工作时，应为飞行员提供适当的告警。例如，已超出通信台站的范围。

　　6.4.3 数据链系统应为飞行员提供快速报告紧急事件的能力，该报告将为接收方触发特定的告警。

　　6.4.4 在接收到上行报文时，应伴随适当的音响告警或音响加目视告警。该告警应与其他信息能明显区分，且方便飞行员直接观察。

　　6.4.5 当接收到新的上行报文时应能提示飞行机组，并使其了解报文种类。

　　6.4.6 数据链系统丧失通信后应提示飞行机组。

　　6.4.7 下行报文发送失败时应提示飞行机组。