Исследование обнаружения сигналов разной длительности на фоне стационарных помех (Л. М. Соловова)

Данное экспериментальное исследование является продолжением работы связанной с изучением некоторых факторов, влияющих на обнаружение визуальных сигналов в условиях помех при работе с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ).

На первом этапе исследования было установлено, что скорость и точность обнаружения визуального сигнала зависят от таких факторов, как количество помех на экране индикатора, наличие или отсутствие маркировки помех и количество используемых индикаторов. Исследование проводилось при максимальном времени предъявления сигнала 25 с^*.

^* (См.: Обнаружение визуальных сигналов в условиях стационарных помех. - В кн.: Экспериментальная и прикладная психология, вып. 3. Л." Изд-во Ленингр. ун-та, 1971, с. 124-128. Авт.: В. А. Ганзен, А. А. Крылов, Ю. С. Коробко, Г. С. Никифоров, Л. М. Соловова.)

Наше дальнейшее экспериментальное исследование осуществлялось в новом режиме предъявления сигнала. Изучался вопрос об использовании различных видов модуляций (способов кодирования информации). Экспериментальная установка и методика подробно описаны в указанной статье.

Таблица 1. Зависимость времени обнаружения сигнала от количества помех на одном экране при различных видах модуляций

На данном этапе исследования были проведены две серии опытов. В первой серии изучалась эффективность обнаружения сигнала в зависимости от вида предъявления зрительной информации на экране ЭЛТ со строчной разверткой. Помехи и релевантный сигнал были представлены в виде прямоугольных импульсов (при амплитудной модуляции) и ярко светящихся точек (при яркостной модуляции). В опыте использовались три экрана ЭЛТ с 16-строчной разверткой. Время экспозиции сигнала (т) на экране 25 с. Количество помех от 5 до 60. Средний период подачи сигнала 50 с. Опыт проводился с маркировкой помех. Основными регистрируемыми параметрами были: время реакции испытуемого, правильные ответы, пропуски и ложные тревоги. Результаты данной серии опытов представлены в таблицах и графиках.

Таблица 2. Зависимость времени обнаружения сигнала от количества помех на трех экранах при различных видах модуляций

В табл. 1 и 2 приведены значения математического ожидания времени обнаружения сигнала т при различном количестве помех на одном (табл. 1) и трех (табл. 2) экранах при использовании различных видов модуляций. Кроме этого, в них представлены величины среднеквадратического отклонения и дисперсии D.

Таблица 3. Зависимость вероятности обнаружения сигнала от количества помех на одном экране при различных видах модуляции

В табл. 3 и 4 приведены данные о величинах вероятности обнаружения сигнала при различном количестве помех на одном (табл. 3) и трех (табл. 4) экранах при различных видах модуляции. В этих же таблицах представлены величины доверительных интервалов Δ.

Таблица 4. Зависимость вероятности обнаружения сигнала от количества помех на трех экранах при различных видах модуляции

Результаты данной серии показали явное преимущество амплитудной модуляции перед яркостной как по вероятности обнаружения, так и по времени обнаружения.

Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что для индикаторов данного типа при условиях работы оператора, аналогичных нашим, следует использовать амплитудную модуляцию. Мы предположили, что при использовании амплитудной модуляции на центральном экране и яркостной на боковых увеличивается вероятность обнаружения сигнала за счет лучшей работы периферических областей зрительного поля. Однако экспериментальные результаты не подтвердили это предположение. Результаты оказались не лучшими, чем при использовании амплитудной модуляции на всех трех экранах (рис. 1, 2).

Рис. 1. Зависимость времени обнаружения сигнала от количества помех на экранах. I - при яркостной модуляции; II - при амплитудной модуляции; III - при комбинированной модуляции

Результаты данной серии опытов и предыдущего этапа показали, что обнаружение сигнала происходит в первые 7-9 с, поэтому вторая серия опытов проводилась с целью выяснения зависимости обнаружения сигнала от времени экспозиции сигнала (τ) на экране. Экспериментальными точками были 2, 4, 7 и 10 с. Переменными факторами в опытах, кроме времени экспозиции сигнала, оставались число помех на экране и количество экранов. Опыты проводились с одним, двумя и тремя экранами. При использовании двух и трех экранов они располагались горизонтально.

Рис. 2. Зависимость вероятности обнаружения сигнала от количества помех на экранах. I - при яркостной модуляции; II - при амплитудной модуляции; III - при комбинированной модуляции

Для демонстрации влияния отдельных факторов (число помех, время экспозиции сигнала и число экранов) были построены монофакторные зависимости вероятности обнаружения сигнала от количества помех, времени экспозиции и числа экранов (рис. 3) и зависимости времени обнаружения сигнала от тех же факторов (рис. 4). Указанные зависимости строились путем статистической обработки экспериментальных данных с последующим пересчетом на среднее значение остальных факторов, которые оставались фиксированными для каждой точки вычисленных зависимостей. В качестве средних точек были получены:

Рис. 3. Зависимость вероятности обнаружения сигнала от количества помех и числа экранов при среднем фиксированном значении остальных факторов. I - от количества помех; II - от времени экспозиции сигнала; III - от числа экранов

Анализ хода зависимостей вероятности обнаружения сигнала (рис. 3) от основных влияющих факторов при усредненном и стабилизированном значении остальных факторов показал следующее:

Рис. 4. Зависимость времени обнаружения сигнала от экспозиции сигнала, количества помех и числа экранов при среднем фиксированном значении остальных факторов. I - от количества помех; II - от времени экспозиции сигнала; III - от числа экранов

увеличение числа помех вызывает устойчивое снижение эффективности обнаружения сигнала в стационарной гомогенной помехе;

время пребывания полезного сигнала на экране оказывает существенное воздействие на вероятность обнаружения: при времени экспозиции, меньшем 5 с, наблюдается резкое снижение эффективности работы наблюдателя, при времени, большем 5 с, вероятность обнаружения почти линейно увеличивается;

эффективность обнаружения сигнала незначительно растет при переходе от работы с одним экраном к двум и трем;

время обнаружения сигнала по существу не меняется при работе оператора с одним, двумя и тремя экранами;

время обнаружения сигнала оказывается зависящим от произведения времени экспозиции на, число помех; при этом с ростом числа помех и времени экспозиции, время обнаружения достаточно быстро возрастает.

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать следующие выводы относительно особенностей работы человека в режиме обнаружения сигналов на фоне стационарных помех в заданных условиях.

1. Эффективность обнаружения сигнала оператором при работе в данных условиях снижается с ростом помех, особенно заметно когда число помех на экране превышает 10-15.

2. Вероятность обнаружения увеличивается при увеличении времени экспозиции сигнала: резко до интервала 5 с, а затем менее значительно. Особенную неустойчивость характеристик демонстрирует оператор при времени экспозиции 7 с. При времени экспозиции до 2 с возможно обнаружение сигнала по его исчезновению, особенно при большом количестве помех.

3. При значительном числе помех переход оператора к работе с большим числом экранов является целесообразным. Если число помех превышает 20-25, то при нескольких экранах увеличивается вероятность обнаружения сигнала, снижается напряженность в работе и повышается устойчивость характеристик обнаружения сигнала.