整合創新設計在機載座艙人機交互中的應用碩士學位論文-資料下載頁

　　

【正文】 使用有如下特殊規則。表 通用信息顯示顏色信息類型顏色警告紅色飛行包絡面和系統極限紅色警報、異常信號琥珀色地球棕褐色/褐色天空藍綠色/藍色刻度和相關數字白色飛行指引儀/ILS偏航指示器洋紅/綠色自動駕駛儀工作模式綠色固定參考符號白色當前數據、數值白或綠色主動航跡線擬定洋紅或白色 設計工具機載座艙人機顯示界面開發工具是應用于地面工作站的機載座艙界面顯示的設計軟件，完成圖形符號的創建、編輯、輸出和管理，并可視化定義圖形顯示界面，進而為圖形處理內核提供配置文件的支持。機載座艙人機顯示界面開發工具包含圖形符號設計和圖形界面設計功能。 （1） 圖形符號設計包括：a. 圖形符號創建與編輯；b. 圖形符號模板庫管理。（2） 圖形界面設計包括：a. 編程通用語言的圖形界面定義；b. 圖形圖像對象的分層顯示與管理。機載座艙人機顯示界面開發工具需要實現圖形符號和圖形界面的設計和輸出，即在PC上可視化開發及在座艙顯示組件，編譯后生成圖形定義文件，并將該文件加載到目標機上。開發過程如圖234235所示。 圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖 機載座艙人機顯示界面開發工具IData包含綜合處理、綜合顯示等軟件，它支持可視化計算最先進的OpenGL圖形標準，涉及透明、紋理映射、蒙板遮蓋、裁剪、平滑渲染、反走樣、TrueType字體、alpha混合以及3D繪制等操作。IData中，圖形與邏輯建模以一種優化的數據庫格式呈現，它將圖形顯示和邏輯行為編碼成IData渲染引擎支持的可快速渲染的格式。圖形應用程序中內容的修改只需要改變數據，而不是改變渲染程序本身。通過IData創建的動態字節編碼（bytecode）技術，應用開發者可以提供完整的，強大的基于模型的開發來降低生命周期成本。IData也支持跨平臺運行，系統支持應用程序配置在Windows、Linux、VxWorks等多種實時操作平臺上。由于用戶交互功能不需要操作系統特定的支持就可以完成，該工具套件可以將IData HMI完整的移植到嵌入式環境當中。應用IData開發機載座艙人機顯示界面的開發流程如圖29877987897所示。 人因在航空設計中的應用 定義Human Factor is a multidisciplinary effort to generate and pile information about human Capability and limitation and apply that information to equipment, system, software, facility, procedure, job, environment, training, stuff and personal management to procedure safe fortable and effective human performance. 人因是多學科知識共同集合形成的有關人類行為的能力和限制的知識，并把這些知識應用在設備，系統，軟件，工具，流程，工作，環境，訓練，雇員和個人管理等方面去促成一個安全、舒適、高效的人因表現的學科。 組織形式人機功效的考量在實際航空工程引用中需要將以下信息進行組織研究：a) Ergonomics/HF 人機功效/人因b) Anthropometry/Biomechanics 生物力學(物理能力和限制)c) Human Factor Interaction 人機互動因素d) Graphics Function 圖形功能e) Usability Engineering/ UserCenter Design 工程可用性/以用戶為中心的設計f) Industrial Design/ Aesthetics 工業設計g) Cognitive ergonomics/ Psychology 認知心理學 實現目標The Objective of HF ProgramHumansystem capability and limit, HF are properly reflect in the system requirementIterative loop Design, close to requirementHuman system performance and safety risk are appropriate addressed in program baseline.人機功效工作內容的目標需要實際考慮到系統的能力和限制，系統地需求映射到人機因素，開發設計時反復迭代。人機因素在項目里的表現和風險需要及時反映在產品基線的記錄上。 工程應用中的前置考量252。 Workload 252。 Function252。 Staffing252。 Special Skill and Tool252。 HumanComputer252。 Visual/Aural Alert252。 Training252。 Display252。 Safety and Health252。 Work Space252。 Information252。 I/O Device252。 Communication252。 Documentation252。 Procedure252。 Environment252。 Anthropometrics 以上考量在是按經驗劃分的人因一般會涉及到的方面。在項目前期，人因工程師直接從以上這些項目為出發點，編寫初級的涉及人因的需求和操作概念。 實際設計方法Iterative Design 人機功效的設計需要反復迭代，評估是人機開發過程中重要的一環 相關規定和文件表 與人因相關適航條例文件類型編號及名稱內容SAEAIR 1093 Letter Dimension字母尺寸 SAEARP 4107 Glossy航空單詞縮寫AC(a)分析仿真AC Bench TestBench TestAC地面測試ACACACACAC(b) System Specific HF Requirement 系統人機功效需求ACAC注：AC的文檔屬于可以網絡下載的，SAE的兩份文檔，所網內沒有，并且屬于需要購買的文檔。穿插內容：1． 座艙環境Eyes Rotation Demo顯示器的布局和設計需要考慮到座艙實際使用環境，包括頭部不轉動/轉動時的情況，不同飛行階段不同任務時機組人員對顯示內容的需求。2． 顏色標準的參考CIE Chromaticity Diagram3． 人因開發成員如何參與到團隊開發中？據HoneyWell的工程師介紹，HW公司開發部門有專門的HF開發團隊，項目開始后，HF團隊會抽調人員參與到項目的開發中，共同參與評審，提出人因表現和安全隱患，并引導項目團隊進入需求、操作概念、開發、評估的HF迭代開發過程中。4． 人因部分的需求如何獲取、驗證？此部分沒有詳細筆記，個人理解如下：1． 此部分需求無上層需求，可以由工程人員通過評審和分析獲得；也可以由設計實驗等評估方法得出的結論獲得。2． 此部分需求驗證主要通過開發過程中的系統實驗和評估實驗完成。 交互方式 機載座艙人機界面評價方法 33浙江大學碩士學位論文 第6章某直升機人機交互設計第6章 某直升機人機交互設計交互設計并非僅僅指界面設計，這是人們理解時的一個誤區，特別是僅僅將交互設計局限于軟件產品的開發時更是如此，人們對于界面設計已經有了一定的關注，界面是一個靜態的詞，當我們進行界面設計時，我們關注的是界面本身，包括其組建，布局，風格等等特征，看他們是否能夠有效地支撐交互行為，因此交互行為是界面約束的源頭，當產品的交互方式確定，交互過程中所要發生的交互行為被明確定義時，界面的約束要求也就清楚了，如果存在可視化的界面的話，該界面上的元素就是交互行為的服務者，它可以用自己的個性，可以抽象化，可以藝術化，但是不可以為了這些理由破壞產品的交互行為。相較于界面設計，交互設計更加關注的是產品和使用者在行為上的互動以及交流的過程，比如現在普遍出現的電話銀行系統，在用戶使用的過程中，并沒有可以觸摸的可視界面，但是其交互方面的行為本質卻完全表現出來了。因此，機載座艙人機交互設計不僅包括可視化用戶界面設計，其他的交互方式也非常重要，比如聲音，比如觸覺，怎樣較好的應用這樣的交互方式是非常值得考慮的一點。 項目背景某直升機更換人機顯示控制系統，由原先的普通電子儀表改為綜合顯示控制系統，并且參加天津直升機航展，我加入了開發團隊，負責飛行界面的設計。這是我最初獨立設計機載座艙人機界面，非常具有挑戰性。 設計過程在已有的機載座艙人機顯示界面上進行整合創新是最為穩妥的方法，界面設計的過程其實也是信息整合的過程，因此我采取了信息收集、信息整合、信息分類、信息設計、信息圖形化、界面結構設計的過程來進行本次設計。 人機界面顯示內容每一架飛機的機載設備都不盡相同，根據實際情況我對該型號飛機的設備進行了了解，總結出該型號飛機的人機界面顯示內容：第一， 飛機姿態信息，包括飛機的橫滾角度和俯仰角度；第二， 飛機速度信息，包括飛機真空速、地速、指示空速（公制/英制）、升降速度、X坐標速度、Y坐標速度。其中X坐標速度和Y坐標速度只在飛機處于儀表著陸模式下時是重要的；第三， 飛機高度信息，包括飛機絕對氣壓高度（公制/英制）、飛機相對氣壓高度（公制/英制）、決斷氣壓高度、無線電高度。其中無線電高度只有在近地模式下的數據才是可采用的；第四， 飛機偏差信息，包括下滑垂直偏差和下滑橫向偏差，飛機偏差信息在儀表著陸模式下需要關注；第五， 導航信息，包括飛機航向、飛機預選航向、飛機預選航道、飛機待飛距離、飛機待飛時間、飛機航跡角、偏流角、飛機位置（經緯度信息）；第六， 當前飛行環境信息，包括當前風向、當前風速、當前環境總溫、當前環境靜溫、當前大氣氣壓；第七， 電臺/臺站信息，該型飛機使用兩個電臺，一個無線電自動定向儀（ADF），一個自動應答機，兩個VOR臺站，因此需要顯示兩個電臺的頻率（主頻和備頻）、ADF頻率（主頻和備頻）、ADF角度、兩個VOR臺站頻率（主頻和備頻）、兩個VOR臺站角度、自動應答機頻率和開關狀態；第八， 發動機信息：（1） PM:左、右發動機華油壓力；（2） TM:左、右發動機滑油溫度；（3） T4:左、右發動機排氣溫度；（4） △Ng:左、右發動機燃氣渦輪轉速差；（5） Nf:左、右發動機扭矩和總扭矩；（6） 郵箱油量，包括總油量和剩余油量；（7） 直流電壓、電流；（8） 交流電壓、電流；（9） Hp1,2:左、右發動機液壓系統壓力；（10） Pf1,2:左、右發動機燃油壓力；（11） Mp:主減滑油壓力；（12） Mt:主減滑油溫度（13） 左、右發動機放氣閥門狀態；（14） 左、右發動機扭矩差超值顯示，即△Q=|C1C2|=25%時顯示提示符號；（15） 左、右發動機扭矩和超值顯示，即C=|C1+C2|=105%時顯示提示符號；（16） 發動機整機狀態。 顯示方式根據以上顯示內容發現，顯示的內容被關注的時間點有所不同，分時顯示方式（Timesharing Display）是最為適合的方式，顯示界面分為兩種顯示模式在不同的時間顯示，即正常飛行狀態顯示和懸停狀態顯示。 設計結果利用IData工具進行設計，所見即所得，對應顯示內容我將其做了如下的圖形化處理。飛機姿態信息：如圖sdfsd航資界面顯示區，采用天圓地方的形式，藍色表示天空，土黃色表示打底，半圓弧表示橫滾刻度，用箭頭指示表示當前橫滾角度，垂直的刻度為俯仰數據刻度，中間的飛機符號保持靜止。飛機速度信息：如圖sdfsd空速區域，條狀刻度帶可以有效節省顯示空間，也符合速度高低的變化，在空速刻度帶上方用數字顯示真空速，底色為藍色；刻度帶中間顯示框為只是空速，大的顯示框內數字為英制指示空速，小的顯示框內數字為公制指示空速；空速刻度帶下方為數字顯示的地速信息，底色為土黃色。飛機高度信息：如圖sdfs高度信息顯示區域，同樣采用條狀刻度帶，符合高低變化的常識認知，刻度帶中間大框顯示為當前所對英制絕對/相對氣壓高度，小框顯示為對應的公制絕對/相對氣壓高度；無線電高度因為是在近地情況下才有效，所以將其顯示在懸停模式下，如圖fsdsfdfs所示。飛機偏信息：如圖esfsf所示儀表著陸信息區域，水平刻度帶表示下滑橫向偏差，垂直刻度帶表是下滑垂直偏差，這兩條刻度帶只有在儀表著陸模式下才顯示。導航信息：航向信息顯示在圓形羅盤正上方的顯示框，顯示框下有一個箭頭，箭頭所對的羅盤刻度就是當前航向，同時顯示框內也進行數字顯示；預選航向在圓形羅盤的左邊HDG下的數字表示；預選航道用圓形羅盤內的藍色指針顯示，圖 設計改進設計時沒有考慮到系統狀態信息的顯示，除了發動機狀態以外，人機界面需要顯示系統所有設備的狀態信息，因此添加了系統狀態顯示頁面，同時系統在啟動時需要進行自檢，因此增加系統上電自檢頁面，該頁面顯示5秒后自動切換為主頁面顯示。因為系統油量信息是比輪載信息更重要的提示，因此將輪載狀態顯示區域換為油量表顯示，包括總油量顯示和剩余油量顯示。