Evaluation of user interfaces of various flight controllers for UAV

Abstract

Планування польотного завдання дистанційним пілотом є дуже важливим етапом у процесі підготовки польоту безпілотного повітряного судна. Найменші помилки, допущені при цьому, можуть призвести до непоправних наслідків як для самого безпілотного повітряного судна, так і для оточуючих. Кількість помилок дистанційного пілота можна зменшити за рахунок зниження ним швидкості планування польотного завдання. Однак у реальній експлуатації це може уповільнити підготовку до польоту і, як наслідок, знизити ефективність процесу виконання польотного завдання в цілому. Крім усього іншого, на швидкість планування польоту впливає сам інтерфейс користувача, який є засобом звʼязку між дистанційним пілотом і машиною – бортовим польотним контролером. Відомо, що людино-машинні комунікаційні інтерфейси дуже різноманітні, але в цілому вони повинні сприяти безперешкодному та безпомилковому уведенню в памʼять машини (польотного контролера) вхідної інформації, яка в подальшому буде служити орієнтиром для машини в її діях. У той же час, недостатньо доказів щодо застосування кількісних оцінювань інтерфейсу (оцінювань засобів, правил і методів та способів) для вже відомих польотних контролерів. Наведено результати аналізу та дослідження інтерфейсів користувача двох польотних контролерів з відкритим та закритим кодами, за критеріями простоти введення в них даних під час планування, сумарної кількості операцій під час планування всіх етапів польоту та обсягу виконаної роботи в рамках кожної операції, а також рівня візуалізації (відображення) інформації на моніторі наземної станції керування безпілотним повітряним судном. До кожного із зазначених критеріїв були застосовані відносні вагові коефіцієнти на основі рейтингових методів. Після врахування результатів оцінювання були встановлені рейтинги для таких польотних контролерів, як Pixhawk та Veronte.

Planning a flight task by a remote pilot is a very important stage in the process of preparing a flight of an unmanned aerial vehicle. The smallest mistakes made at the same time can lead to irreparable consequences for both the UAV and others. The number of remote pilot errors can be reduced by reducing the speed of flight task planning. However, in actual operation, this can slow down flight preparation and, as a result, reduce the efficiency of the process as a whole. Among other things, the speed of flight planning is influenced by the user interface itself, which is a means of communication between the remote pilot and the machine – the on-board flight controller It is known that human-machine communication interfaces are very diverse, but in general they should contribute to the smooth and error-free entry of the input information into the memory of the machine (flight controller), which will later serve as a guide for the machine in its actions. At the same time, there is insufficient evidence to apply quantitative interface assessments (assessments of means, rules and methods and techniques) to already known flight controllers. The paper presents the results of the analysis and research of the user interfaces of two flight controllers according to the criteria of ease of data entry during planning, the total number of operations during the planning of all flight stages, and the amount of work performed within each operation, as well as the level of visualization (display) of information on the monitor of the ground control station of the unmanned aerial vehicle. Relative weighting factors based on rating methods were applied to each of the mentioned criteria. After taking into account the results of the evaluation, the ratings of such dispatchers as Pixhawk and Veronte were established.