飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)和方法，包括參數(shù)輸入模塊、情境意識水平計(jì)算模塊、影響特性的表征模塊三部分。參數(shù)輸入模塊讀入各飛行階段顯示對象的重要度等級及參于測定的界面布局方案的物理屬性等參數(shù)。情境意識水平計(jì)算模塊計(jì)算飛行員在各飛行階段中各參與測定的界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平。影響特性的表征模塊模擬確定各個(gè)界面布局方案的部分物理屬性對飛行員情境意識水平產(chǎn)生的影響。利用該系統(tǒng)能夠快速有效地測定不同飛行階段中不同信息顯示界面布局方案對情境意識水平的影響特性，可用于飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面適人性特性的表征和比較，改善和優(yōu)化界面設(shè)計(jì)，保障飛行安全。
【專利說明】飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)駕駛艙是一個(gè)典型的人在回路復(fù)雜人機(jī)交互系統(tǒng)，飛行員的工作績效會受到駕駛艙界面布局設(shè)計(jì)的極大影響。飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面是飛行員與飛機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的關(guān)鍵裝置；在對駕駛艙顯示界面布局進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，飛行員的情境意識水平是關(guān)鍵測定指標(biāo)之一。相關(guān)研究表明，飛行員的情境意識和飛行安全有直接的關(guān)系:情境意識水平越聞，飛行員就能夠越迅速有效地進(jìn)行操縱，飛行就越安全。情境意識的概念之所以在過去十幾年中受到廣泛重視，是因?yàn)榍榫骋庾R與支持的顯示器界面布局、設(shè)置有關(guān)，而且情境意識的缺乏與導(dǎo)致災(zāi)難和事故的人為因素有關(guān)。因此，在對駕駛艙顯示界面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對顯示界面布局的物理屬性對飛行員情境意識水平的影響特性進(jìn)行量化確定，其確定結(jié)果可應(yīng)用于對飛機(jī)信息顯示界面適人性特性的表征，有助于優(yōu)化界面設(shè)計(jì)提高飛行安全。
[0003]目前，對飛行員情境意識水平的測定主要從實(shí)驗(yàn)測量法及數(shù)學(xué)建模法兩個(gè)角度展開。其中實(shí)驗(yàn)測量法常采用:
[0004]①基于主觀測量的情境意識測定技術(shù)(Situation Awareness RatingTechnique, SART)。該方法采用測定量表或問卷調(diào)查的形式，基于操作者對自己完成實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感受來測量情境意識，優(yōu)點(diǎn)是易于使用、成本較低，也比較實(shí)用，可用于模擬情境，也可用于實(shí)際的任務(wù)環(huán)境。
[0005]②基于作業(yè)績效的測量。研究表明高情境意識水平可能是良好績效的必要條件，但不是充分條件。因此最大問題是可能并不能真正反映操作者的情境意識水平。這種測量方法屬于間接測量的客觀方法，利用任務(wù)表現(xiàn)來推測操作者的情境意識水平。該方法的優(yōu)點(diǎn)是客觀、無干擾，且易于使用。
[0006]③基于記憶探查的情境意識全球評估技術(shù)(Situation Awareness GlobalAssessment Technique, SAGAT)。該方法采用凍結(jié)方法對仿真任務(wù)中的操作者進(jìn)行實(shí)時(shí)提問探查其認(rèn)知狀態(tài)的客觀方法。即模擬任務(wù)進(jìn)行時(shí)，在某些隨機(jī)時(shí)刻被凍結(jié)，同時(shí)顯示界面所有信息被清除，并立刻出現(xiàn)與模擬任務(wù)情境相關(guān)的問題，考察操作者對當(dāng)前時(shí)刻模擬任務(wù)的認(rèn)知情況，統(tǒng)計(jì)所有回答問題的正確率以反映情境意識水平。
[0007]④基于生理指標(biāo)的情境意識測量方法。很長時(shí)間以來，人們便開始使用人體一些生理指標(biāo)直接用于情境意識的研究還比較少，最關(guān)鍵的問題是尚不清楚生理測量能否直接觸及包含情境意識的高水平的認(rèn)知過程，但是通過操作者的生理指標(biāo)，對操作者的情境意識水平進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐茢嗪吞剿餍缘难芯渴怯袃r(jià)值的。
[0008]實(shí)驗(yàn)測量法用于對飛行員的情境意識水平進(jìn)行分析，成本高昂，而且難以用于初期預(yù)測與方案篩選。在人機(jī)交互系統(tǒng)中，操作者的算法模型被有效用于對各種系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)過程。由于飛行任務(wù)及飛行環(huán)境的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，對飛行員的認(rèn)知行為進(jìn)行全面而深入的數(shù)學(xué)建模研究，歷來都受到航空工效學(xué)界的重視。在之前的研究中，用于預(yù)測界面布局方案中信息顯示的物理屬性對飛行員所產(chǎn)生情境意識水平影響的量化數(shù)學(xué)模型研究并不多，同時(shí)也缺乏將模型中的數(shù)學(xué)機(jī)理轉(zhuǎn)化為可直接應(yīng)用于航空工程實(shí)踐的技術(shù)手段，從而限制了其應(yīng)用價(jià)值。
[0009]基于上述考慮，需要開發(fā)一種更為直接便捷的工具，用于對界面信息顯示部分的物理屬性對飛行員情境意識的影響特性進(jìn)行模擬確定和表征。該模擬確定結(jié)果能夠應(yīng)用于對飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面適人性特性的表征和比較，改善和優(yōu)化界面設(shè)計(jì)，從而為航空領(lǐng)域的安全高效及未來飛機(jī)的研制提供必要的技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供了一種飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面對飛行員情境意識水平的影響特性的測定系統(tǒng)。在該測定系統(tǒng)中，將飛行員作為數(shù)學(xué)模型考慮，針對具體界面布局方案中信息顯示部分的物理屬性對飛行員情境意識的綜合影響特性進(jìn)行模擬確定，該模擬確定結(jié)果可為飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識水平的影響特性的測定系統(tǒng)包括:
[0012]參數(shù)輸入模塊，用于針對待測定的駕駛艙顯示界面布局在選定飛行任務(wù)階段條件下的一組飛行顯示信息，提供情境意識水平計(jì)算模塊進(jìn)行的計(jì)算所必需的參數(shù)；
[0013]情境意識水平計(jì)算模塊，用于利用參數(shù)輸入模塊所采集到的參數(shù)，根據(jù)飛行員情境意識模型，針對界面布局方案對飛行員情境意識影響特性進(jìn)行量化計(jì)算；
[0014]影響特性的表征模塊，用于利用情境意識水平計(jì)算模塊所獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理，針對各界面布局方案的物理屬性對飛行員情境意識水平的影響特性，即與各界面布局方案對應(yīng)的飛行員情境意識水平，進(jìn)行定量表征及比較。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例，參數(shù)輸入模塊包含兩個(gè)子模塊:
[0016]自定義模塊，用于系統(tǒng)根據(jù)用戶所掌握的飛行顯示對象數(shù)據(jù)，讀入情境意識水平計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算所需的自定義參數(shù)，
[0017]經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫模塊，用于系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫調(diào)用的方式選擇自定義模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)所需的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，以及情境意識計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算所需的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例，情境意識水平計(jì)算模塊包括:
[0019]計(jì)算準(zhǔn)備子模塊，用于讀入儀表監(jiān)視任務(wù)所需要關(guān)注的顯示對象，并載入計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值；
[0020]注意資源計(jì)算子模塊，用于計(jì)算計(jì)算所監(jiān)視各顯示對象獲得的注意資源，
[0021]注意資源分配比例計(jì)算子模塊，用于計(jì)算所監(jiān)視各顯示對象的注意力分配比例；
[0022]顯示對象認(rèn)知激活量計(jì)算子模塊，用于計(jì)算認(rèn)知某顯示對象的激活量水平；
[0023]情境意識水平中間值計(jì)算子模塊，用于保存情境意識模型計(jì)算的中間值；
[0024]情境意識水平終值計(jì)算子模塊，用于生成所選定飛行任務(wù)階段的待測定界面布局方案對應(yīng)的情境意識水平值。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例，影響特性表征模塊包括:[0026]計(jì)算結(jié)果處理子模塊，用于對從情境意識水平計(jì)算模塊獲得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理；
[0027]界面布局方案的適人性特性表征及比較子模塊，用于通過計(jì)算界面布局方案的物理屬性所對應(yīng)的飛行員情境意識水平，來模擬確定各個(gè)界面方案的物理屬性對飛行員情境意識水平產(chǎn)生的影響大小，從而對不同界面布局方案在適人性特性上的優(yōu)劣進(jìn)行表征和比較。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:借助數(shù)據(jù)庫技術(shù)將基于飛行任務(wù)階段的顯示對象的重要度等級(與飛行任務(wù)相關(guān)的物理參數(shù)值)、顯示對象的顏色、尺寸、類型(與界面方案布局相關(guān)的物理參數(shù)值)、飛行員作為數(shù)學(xué)模型考慮的其認(rèn)知過程中所涉及的相關(guān)參數(shù)值(可定義為經(jīng)驗(yàn)值常數(shù)的非物理參數(shù))等進(jìn)行存儲，能夠快速有效地計(jì)算出不同駕駛艙界面布局方案在不同飛行任務(wù)階段條件下對情境意識水平影響特性的變化情況。此外，采用本情境意識影響特性測定系統(tǒng)可避免基于工效實(shí)驗(yàn)的情境意識測定過程中的不穩(wěn)定、不確定因素，可用于飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局設(shè)計(jì)的初期階段對具體顯示界面布局對飛行員情境意識的影響特性的測定，從而能夠有效地縮短研制周期，提高效率，降低設(shè)計(jì)成本和實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，等等。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，提供了一種飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定方法，其特征在于包括:
[0030]參數(shù)輸入步驟，針對在選定飛行任務(wù)階段條件下待測定的駕駛艙顯示界面布局上的一組飛行顯示對象，提供情境意識水平計(jì)算步驟進(jìn)行計(jì)算的必要參數(shù)。
[0031]所述情境意識水平計(jì)算步驟，將飛行員作為操作者的數(shù)學(xué)模型考慮，利用參數(shù)輸入模塊所提供的所需參數(shù)，根據(jù)預(yù)定的飛行員情境意識模型進(jìn)行計(jì)算。
[0032]影響特性的表征步驟，通過對情境意識水平計(jì)算模塊所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理，對由于不同界面布局方案的物理屬性對飛行員情境意識所產(chǎn)生的不同影響特性，即對不同界面布局方案所對應(yīng)的不同飛行員情境意識水平，進(jìn)行定量表征及比較。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的參數(shù)輸入模塊中的用戶自定義子模塊工作流程圖；
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的參數(shù)輸入模塊中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊工作流程圖；
[0036]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的情境意識水平計(jì)算模塊工作流程圖；
[0037]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的影響特性的表征模塊工作流程圖；
[0038]圖6A-6F根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)的界面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)的總體配置包括:參數(shù)輸入模塊(I)、情境意識水平計(jì)算模塊(2)、影響特性的表征模塊(3)。
[0040]參數(shù)輸入模塊(I)包括自定義子模塊(11)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12 )，均用于載入情境意識水平計(jì)算模塊(2)中注意資源計(jì)算子模塊(22)所需要的顯示對象的重要度等級參數(shù)、顯示對象的儀表判讀難易程度參數(shù)、和顯示對象的目標(biāo)與底色對比顏色匹配視認(rèn)讀參數(shù)，以及顯示對象的認(rèn)知激活量計(jì)算子模塊(24)所需要的飛行員作為操作者的數(shù)學(xué)模型在認(rèn)知過程中所涉及的相關(guān)參數(shù)。
[0041]情境意識水平計(jì)算模塊(2)包括:計(jì)算準(zhǔn)備子模塊(21)，用于讀入飛行員在儀表監(jiān)視任務(wù)中所需要關(guān)注的顯示對象，并載入計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值；注意資源計(jì)算子模塊(22)，用于計(jì)算計(jì)算所監(jiān)視各顯示對象獲得的注意資源；注意資源分配比例計(jì)算子模塊(23)，用于計(jì)算對所監(jiān)視各顯示對象的注意力分配比例；顯示對象的認(rèn)知激活量計(jì)算子模塊(24)，用于計(jì)算飛行員認(rèn)知某對象的激活量水平；情境意識水平中間值計(jì)算子模塊
(25)，用于保存情境意識模型計(jì)算的中間值；情境意識水平終值計(jì)算子模塊(26)，用于生成選定任務(wù)條件下的待測定界面方案所對應(yīng)的情境意識水平值，并將計(jì)算最終值輸出到影響特性的表征模塊(3)以進(jìn)一步的處理和分析。
[0042]影響特性的表征模塊(3)包括:計(jì)算結(jié)果處理子模塊(31)，用于對情境意識水平計(jì)算模塊(2)所獲得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理；界面布局方案的適人性特性表征及比較子模塊(32)，用于通過計(jì)算界面布局方案的物理屬性所對應(yīng)的飛行員情境意識水平，來模擬確定各個(gè)界面布局方案的物理屬性對飛行員情境意識水平產(chǎn)生的影響，從而對各個(gè)界面布局方案在適人性特性上的優(yōu)劣進(jìn)行表征及比較。
[0043]如圖2所示的，是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的參數(shù)輸入模塊(I)中的用戶自定義子模塊(11)的處理模塊構(gòu)成和相應(yīng)的操作流程。首先，系統(tǒng)進(jìn)行自定義初始化(1101)。然后，系統(tǒng)讀入通過用戶界面所設(shè)定的飛行任務(wù)情境相關(guān)的顯示對象類型及其總數(shù)L( 1102)，并進(jìn)行兩條通路的讀入工作。
[0044]其中，一條通路是系統(tǒng)讀入待測定的界面布局方案D (1103)，讀入顯示對象的界面物理屬性(1104)，然后通過調(diào)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，讀入顯示對象所呈現(xiàn)的儀表類型t (1105)和顯示對象所呈現(xiàn)的顏色匹配視認(rèn)度c (1106)，并直接由用戶界面中讀入顯示對象所呈現(xiàn)的儀表尺寸s (1107)，以及顯示對象與其它各對象間的位移和(1108)，進(jìn)而分別計(jì)算顯示對象的突顯性Sa (1109)以及顯示對象被獲取所需付出的努力值E (1110)。之后，系統(tǒng)需要判斷所有共L個(gè)顯示對象的界面物理屬性(包括突顯性及努力值)是否均計(jì)算完畢(1111)，如果“否”則返回繼續(xù)讀入下一個(gè)顯示對象的界面物理屬性(1104)，如果“是”則進(jìn)一步判斷所有共N個(gè)待測定界面布局方案是否均自定義完畢
(1112)。如果步驟1112的判斷結(jié)果是“否”則返回繼續(xù)讀取下一個(gè)界面布局方案(1103)，如果“是”則將所有定義結(jié)果輸出至情境意識水平計(jì)算模塊(2)以供調(diào)用。
[0045]在其中的另一條通路，系統(tǒng)讀取選定的任務(wù)階段類型C (1113)，然后讀取顯示對象的任務(wù)物理屬性(1114)，通過調(diào)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，讀入顯示對象在待測定任務(wù)階段的重要隸屬度等級ω (1115)，以及直接由用戶界面讀入顯示對象出現(xiàn)的概率β (1116);之后系統(tǒng)需判讀所有共L個(gè)顯示對象的任務(wù)物理屬性(包括重要隸屬度等級和出現(xiàn)概率)是否均計(jì)算完畢(1117)，如果“否”則返回繼續(xù)讀取下一個(gè)顯示對象的任務(wù)屬性(1113)，如果“是”則進(jìn)一步判斷所有共M個(gè)待測定任務(wù)階段是否均自定義完畢(1118);如果步驟1118的判斷結(jié)果是“否”則返回繼續(xù)讀入下一個(gè)任務(wù)階段(1113)，如果“是”則將所有定義結(jié)果輸出到情境意識水平計(jì)算模塊(2)以供調(diào)用。
[0046]如圖3所示的，是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12)的處理模塊構(gòu)成和相應(yīng)的操作流程。首先，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取初始化(121)，然后讀取自定義模塊(11)和情境意識水平計(jì)算模塊(2)定義和計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值，包括不同飛行任務(wù)階段顯示對象的重要度等級ω (122)，不同顯示對象的儀表判讀難以程度t (123)，不同顯示對象目標(biāo)與底色對比顏色匹配的視認(rèn)度c (124)，認(rèn)知激活量AC的相關(guān)參數(shù)設(shè)定值C、S、h、fanj(125)，以及情境意識水平計(jì)算中間值Midi的相關(guān)參數(shù)值s、T、m、U、Θ (126)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫是通過查文獻(xiàn)發(fā)掘的方法構(gòu)建的。例如，不同飛行任務(wù)階段顯示對象的重要度等級(122)數(shù)據(jù)庫的建立過程如下所述。首先，系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)飛行任務(wù)表，如表1所示，表中存放各飛行任務(wù)階段對應(yīng)的飛行顯示對象重要度等級，以供用戶根據(jù)測定需求選擇飛行任務(wù)階段。針對某一特定飛行任務(wù)階段，一組飛行顯示對象的相對重要度按照其信息優(yōu)先級別被劃分為10個(gè)等級，取值范圍為I至10之間的整數(shù)，I表示某飛行顯示對象的重要度等級最低，10表示某飛行顯示對象的重要度等級最高。由于不同的飛行任務(wù)階段對應(yīng)不同的對象信息需求，因此各飛行任務(wù)階段下需要顯示的飛行顯示對象的類型、數(shù)量，以及重要度等級也是不同的。例如系統(tǒng)讀入起飛階段顯示對象轉(zhuǎn)速的重要度等級，則系統(tǒng)首先讀取表1的縱坐標(biāo)定位“起飛”，然后讀取橫坐標(biāo)定位“轉(zhuǎn)速”，可讀取該顯示對象的重要度等級ω (起飛，轉(zhuǎn)速)=10。
[0048]表1基于飛行任務(wù)類型的飛行顯示對象的重要度等級經(jīng)驗(yàn)值
[0049]
【權(quán)利要求】
1.飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)，其特征在于包括: 參數(shù)輸入模塊(I)，包括自定義子模塊(11)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12 )，均用于載入情境意識水平計(jì)算模塊(2)中注意資源計(jì)算子模塊(22)所需要的顯示對象的重要度等級參數(shù)、顯示對象的儀表判讀難易程度參數(shù)、和顯示對象的目標(biāo)與底色對比顏色匹配視認(rèn)讀參數(shù)，以及顯示對象的認(rèn)知激活量計(jì)算子模塊(24)所需要的飛行員作為操作者的數(shù)學(xué)模型在認(rèn)知過程中所涉及的相關(guān)參數(shù)， 所述情境意識水平計(jì)算模塊(2)，包括: 計(jì)算準(zhǔn)備子模塊(21)，用于讀入飛行員在儀表監(jiān)視任務(wù)中所需要關(guān)注的顯示對象，并載入計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值； 所述注意資源計(jì)算子模塊(22)，用于計(jì)算計(jì)算所監(jiān)視各顯示對象獲得的注意資源；所述注意資源分配比例計(jì)算子模塊(23)，用于計(jì)算對所監(jiān)視各顯示對象的注意力分配比例； 所述顯示對象的認(rèn)知激活量計(jì)算子模塊(24)，用于計(jì)算飛行員認(rèn)知某對象的激活量水平; 情境意識水平中間值計(jì)算子模塊(25)，用于保存情境意識模型計(jì)算的中間值； 情境意識水平終 值計(jì)算子模塊(26)，用于生成選定任務(wù)條件下的待測定界面方案所對應(yīng)的情境意識水平值，并將計(jì)算最終值輸出到影響特性的表征模塊(3)以進(jìn)一步的處理和分析， 所述影響特性的表征模塊(3)包括: 計(jì)算結(jié)果處理子模塊(31)，用于對情境意識水平計(jì)算模塊(2)所獲得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理； 界面布局方案的適人性特性表征及比較子模塊(32)，用于通過計(jì)算界面布局方案的物理屬性所對應(yīng)的飛行員情境意識水平，來模擬確定各個(gè)界面布局方案的物理屬性對飛行員情境意識水平產(chǎn)生的影響，從而對各個(gè)界面布局方案在適人性特性上的優(yōu)劣進(jìn)行表征及比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)，其特征在于用戶自定義子模塊(11)包括: 讀入通過用戶界面所設(shè)定的飛行任務(wù)情境相關(guān)的顯示對象類型及其總數(shù)L (1102) 讀入待測定的顯示界面布局方案D (1103)， 讀入顯示對象的界面物理屬性(1104)， 通過調(diào)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，讀入顯示對象所呈現(xiàn)的儀表類型t(1105)和顯示對象所呈現(xiàn)的顏色匹配視認(rèn)度c (1106)， 直接由用戶界面中讀入顯示對象所呈現(xiàn)的儀表尺寸s (1107)， 顯示對象與其它各對象間的位移和(1108)， 計(jì)算顯示對象的突顯性Sa (1109), 計(jì)算顯示對象被獲取所需付出的努力值E (1110)， 判斷所有共L個(gè)顯示對象的界面物理屬性(包括突顯性及努力值)是否均計(jì)算完畢(1111)，如果“否”則返回繼續(xù)讀入下一個(gè)顯示對象的界面物理屬性(1104)，如果“是”則進(jìn)一步判斷所有共N個(gè)待測定界面布局方案是否均自定義完畢(1112) 如上述“所有共N個(gè)待測評界面布局方案是否均定義完畢”的判斷結(jié)果是“否”，則返回繼續(xù)讀取下一個(gè)界面布局方案(1103)，如果“是”則將所有定義結(jié)果輸出至情境意識水平計(jì)算模塊(2)以供調(diào)用， 在另一條通路讀取任務(wù)階段類型C (1113)， 然后讀取顯示對象的任務(wù)物理屬性(1114)， 通過調(diào)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值， 讀入顯示對象在待測定任務(wù)階段的重要隸屬度等級ω (1115)， 直接由用戶界面讀入顯示對象出現(xiàn)的概率β (1116)， 判讀所有共L個(gè)顯示對象的任務(wù)物理屬性(包括重要隸屬度等級和出現(xiàn)概率)是否均計(jì)算完畢(1117)，如果“否”則返回繼續(xù)讀取下一個(gè)顯示對象的任務(wù)屬性(1113)，如果“是”則進(jìn)一步判斷所有共M個(gè)待測定任務(wù)階段是否均自定義完畢(1118); 如上述“所有共M個(gè)待測評任務(wù)階段是否均定義完畢”的判斷模塊(1118)的判斷結(jié)果是“否”，則返回繼續(xù)讀入下一個(gè)任務(wù)階段(1113)，如果“是”則將所有定義結(jié)果輸出到情境意識水平計(jì)算模塊(2)以供調(diào)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)，其特征在于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子模塊(12)包括用于執(zhí)行如下操作的處理部分: 讀取自定義模塊(11)和情境意識水平計(jì)算模塊(2)定義和計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值，包括不同飛行任務(wù)階段顯示對象的重要度等級ω (122)，不同顯示對象的儀表判讀難以程度t (123)，不同顯示對象目標(biāo)與底色對比顏色匹配的視認(rèn)度c (124)，認(rèn)知激活量AC的相關(guān)參數(shù)設(shè)定值C、S、h、farij (125)，以及情境意識水平計(jì)算中間值Midi的相關(guān)參數(shù)值S、τ、m、U、θ (126)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)，其特征在于情境意識水平計(jì)算模塊(2)包括用于執(zhí)行如下操作的處理部分: 在參數(shù)輸入完畢后按情境意識水平計(jì)算數(shù)學(xué)模型:
5.根據(jù)權(quán)利要求1的飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定系統(tǒng)，其特征在于影響特性的表征模塊(3)包括用于執(zhí)行如下操作的處理部分: 需要判斷已讀入的M個(gè)待測任務(wù)階段情境意識水平是否計(jì)算完畢(311 )，如果“否”則返回到情境意識水平計(jì)算模塊(2)繼續(xù)計(jì)算，如果“是”則將結(jié)果輸出到繼續(xù)判斷已讀入的N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平是否均計(jì)算完畢(312)， 如上述“N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平是否均計(jì)算完畢”的判斷結(jié)果為“否”，則返回到情境意識水平計(jì)算模塊(2)繼續(xù)計(jì)算，如果“是”則一方面進(jìn)行計(jì)算N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平平均值，記為0^4,H2,...,石~)(313)，及計(jì)算N個(gè)待測定的界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差,記為(化,，^。，…，^^) (314)，并將平均值及標(biāo)準(zhǔn)差同時(shí)輸出到界面設(shè)計(jì)布局方案適人性特性表征及比較子模塊(32); 如上述“N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平是否計(jì)算完畢”(312)的判斷結(jié)果為“是”時(shí)，輸出各個(gè)待測界面方案在M個(gè)任務(wù)階段所對應(yīng)的情境意識水平變化趨勢圖(323)； 界面設(shè)計(jì)布局方案的適人性特性表征及比較子模塊(32)，將N個(gè)界面布局方案所對應(yīng)的的情境意識水平平均值按照從大到小的順序排列，依據(jù)該順序?qū)⑶榫骋庾R水平對應(yīng)的界面方案記錄為De= (De1, De2,...，DeN)，并輸出該布局方案記錄在用戶界面上(321)， 將N個(gè)界面方案所對應(yīng)的的情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差按照從小到大的順序排列，依據(jù)該順序?qū)⑶榫骋庾R水平對應(yīng)的界面布局方案記錄為DS=(DSl，Ds2,Dsn)，并輸出該布局方案記錄在用戶界面上(322)； 根據(jù)輸出情境意識水平平均值從大到小順序排列的界面布局方案子模塊(321)及輸出情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差從小到大順序排列的界面布局方案子模塊(322)輸出的結(jié)果，系統(tǒng)將對界面布局適人性特性進(jìn)行表征及比較(324)，并輸出表征及比較內(nèi)容到用戶界面參考內(nèi)容文本框中，供用戶參考，其中表征及比較內(nèi)容分別依據(jù)情境意識水平平均值及情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行有Dei>De2>...>DeN，DSl>Ds2>...>DsN，其中“〉”表示“界面布局方案適人性特性優(yōu)于”。
6.飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定方法，其特征在于包括: 參數(shù)輸入步驟(1)，包括自定義子步驟(11)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子步驟(12 )，均用于載入情境意識水平計(jì)算步驟(2)中注意資源計(jì)算子步驟(22)所需要的顯示對象的重要度等級參數(shù)、顯示對象的儀表判讀難易程度參數(shù)、和顯示對象的目標(biāo)與底色對比顏色匹配視認(rèn)讀參數(shù)，以及顯示對象的認(rèn)知激活量計(jì)算子步驟(24)所需要的飛行員作為操作者的數(shù)學(xué)模型在認(rèn)知過程中所涉及的相關(guān)參數(shù)， 所述情境意識水平計(jì)算步驟(2)，包括: 計(jì)算準(zhǔn)備子步驟(21)，用于讀入飛行員在儀表監(jiān)視任務(wù)中所需要關(guān)注的顯示對象，并載入計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值； 所述注意資源計(jì)算子步驟(22)，用于計(jì)算計(jì)算所監(jiān)視各顯示對象獲得的注意資源；所述注意資源分配比例計(jì)算子步驟(23)，用于計(jì)算對所監(jiān)視各顯示對象的注意力分配比例； 所述顯示對象的認(rèn)知激活量計(jì)算子步驟(24)，用于計(jì)算飛行員認(rèn)知某對象的激活量水平; 情境意識水平中間值計(jì)算子步驟(25)，用于保存情境意識模型計(jì)算的中間值； 情境意識水平終值計(jì)算子步驟(26)，用于生成選定任務(wù)條件下的待測定界面方案所對應(yīng)的情境意識水平值，并將計(jì)算最終值輸出到影響特性的表征步驟(3)以進(jìn)一步的處理和分析， 所述影響特性的表征步驟(3)包括: 計(jì)算結(jié)果處理子步驟(31)，用于對情境意識水平計(jì)算步驟(2)所獲得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理； 界面布局方案的適人性特性表征及比較子步驟(32)，用于通過計(jì)算界面布局方案的物理屬性所對應(yīng)的飛行員情境意識水平，來模擬確定各個(gè)界面布局方案的物理屬性對飛行員情境意識水平產(chǎn)生的影響，從而對各個(gè)界面布局方案在適人性特性上的優(yōu)劣進(jìn)行表征及比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求6飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定方法，其特征在于用戶自定義子步驟(11)包括: 讀入通過用戶界面所設(shè)定的飛行任務(wù)情境相關(guān)的顯示對象類型及其總數(shù)L (1102) 讀入待測定的顯示界面布局方案D (1103)， 讀入顯示對象的界面物理屬性(1104)， 通過調(diào)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子步驟(12)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，讀入顯示對象所呈現(xiàn)的儀表類型t(1105)和顯示對象所呈現(xiàn)的顏色匹配視認(rèn)度c (1106)， 直接由用戶界面中讀入顯示對象所呈現(xiàn)的儀表尺寸s (1107)， 顯示對象與其它各對象間的位移和(1108)， 計(jì)算顯示對象的突顯性Sa (1109), 計(jì)算顯示對象被獲取所需付出的努力值E (1110)， 判斷所有共L個(gè)顯示對象的界面物理屬性(包括突顯性及努力值)是否均計(jì)算完畢(1111)，如果“否”則返回繼續(xù)讀入下一個(gè)顯示對象的界面物理屬性(1104)，如果“是”則進(jìn)一步判斷所有共N個(gè)待測定界面布局方案是否均自定義完畢(1112) 如上述“所有共N個(gè)待測評界面布局方案是否均定義完畢”的判斷結(jié)果是“否”，則返回繼續(xù)讀取下一個(gè)界面布局方案(1103)，如果“是”則將所有定義結(jié)果輸出至情境意識水平計(jì)算步驟(2)以供調(diào)用， 在另一條通路讀取任務(wù)階段類型C (1113)， 然后讀取顯示對象的任務(wù)物理屬性(1114)， 通過調(diào)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子步驟(12)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值， 讀入顯示對象在待測定任務(wù)階段的重要隸屬度等級ω (1115)， 直接由用戶界面讀入顯示對象出現(xiàn)的概率β (1116)，判讀所有共L個(gè)顯示對象的任務(wù)物理屬性(包括重要隸屬度等級和出現(xiàn)概率)是否均計(jì)算完畢(1117)，如果“否”則返回繼續(xù)讀取下一個(gè)顯示對象的任務(wù)屬性(1113)，如果“是”則進(jìn)一步判斷所有共M個(gè)待測定任務(wù)階段是否均自定義完畢(1118); 如上述“所有共M個(gè)待測評任務(wù)階段是否均定義完畢”的判斷步驟(1118)的判斷結(jié)果是“否”，則返回繼續(xù)讀入下一個(gè)任務(wù)階段(1113)，如果“是”則將所有定義結(jié)果輸出到情境意識水平計(jì)算步驟(2)以供調(diào)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定方法，其特征在于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫子步驟(12)包括: 讀取自定義步驟(11)和情境意識水平計(jì)算步驟(2)定義和計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)值，包括不同飛行任務(wù)階段顯示對象的重要度等級ω (122)，不同顯示對象的儀表判讀難以程度t (123)，不同顯示對象目標(biāo)與底色對比顏色匹配的視認(rèn)度c (124)，認(rèn)知激活量AC的相關(guān)參數(shù)設(shè)定值C、S、h、fanj (125)，以及情境意識水平計(jì)算中間值Midi的相關(guān)參數(shù)值S、τ、m、U、θ (126)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定方法，其特征在于情境意識水平計(jì)算步驟(2)包括: 在參數(shù)輸入完畢后按情境意識水平計(jì)算數(shù)學(xué)模型:
10.根據(jù)權(quán)利要求6飛機(jī)駕駛艙信息顯示界面布局對飛行員情境意識影響特性的測定方法，其特征在于影響特性的表征步驟(3)包括用于執(zhí)行如下操作的處理部分: 需要判斷已讀入的M個(gè)待測任務(wù)階段情境意識水平是否計(jì)算完畢(311)，如果“否”則返回到情境意識水平計(jì)算步驟(2)繼續(xù)計(jì)算，如果“是”則將結(jié)果輸出到繼續(xù)判斷已讀入的N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平是否均計(jì)算完畢(312)， 如上述“N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平是否均計(jì)算完畢”的判斷結(jié)果為“否”，則返回到情境意識水平計(jì)算步驟(2)繼續(xù)計(jì)算，如果“是”則一方面進(jìn)行計(jì)算N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平平均值，記為石^，...，石&) (313)，及計(jì)算N個(gè)待測定的界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差，記為(σβι，％2，...，％、)(314)，并將平均值及標(biāo)準(zhǔn)差同時(shí)輸出到界面設(shè)計(jì)布局方案適人性特性表征及比較子步驟(32); 如上述“N個(gè)待測定界面布局方案所對應(yīng)的情境意識水平是否計(jì)算完畢”(312)的判斷結(jié)果為“是”時(shí)，輸出各個(gè)待測界面方案在M個(gè)任務(wù)階段所對應(yīng)的情境意識水平變化趨勢圖(323)； 界面設(shè)計(jì)布局方案的適人性特性表征及比較子步驟(32)，將N個(gè)界面布局方案所對應(yīng)的的情境意識水平平均值按照從大到小的順序排列，依據(jù)該順序?qū)⑶榫骋庾R水平對應(yīng)的界面方案記錄為De= (De1, De2,...，DeN)，并輸出該布局方案記錄在用戶界面上(321)， 將N個(gè)界面方案所對應(yīng)的的情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差按照從小到大的順序排列，依據(jù)該順序?qū)⑶榫骋庾R水平對應(yīng)的界面布局方案記錄為DS=(DSl，Ds2,Dsn)，并輸出該布局方案記錄在用戶界面上(322)； 根據(jù)輸出情境意識水平平均值從大到小順序排列的界面布局方案子步驟(321)及輸出情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差從小到大順序排列的界面布局方案子步驟(322)輸出的結(jié)果，系統(tǒng)將對界面布局適人性特性 進(jìn)行表征及比較(324)，并輸出表征及比較內(nèi)容到用戶界面參考內(nèi)容文本框中，供用戶參考，其中表征及比較內(nèi)容分別依據(jù)情境意識水平平均值及情境意識水平標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行有Dei>De2>...>DeN，DSl>Ds2>...>DsN，其中“〉”表示“界面布局方案適人性特性優(yōu)于”。
【文檔編號】G06F19/00GK103714254SQ201310741936
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】完顏笑如, 劉雙, 莊達(dá)民 申請人:北京航空航天大學(xué)