基于文献可视化的智能座舱人机交互研究进展

获取智能座舱人机交互领域的知识结构研究热点及发展态势。本研究运用科学计量方法,使用Cnki数据库和Web of Science数据库作为数据来源,并使用Citespace和VOSviewer文献数据可视化软件进行关键词图绘制。分析国内外相关领域研究热点,探究国内智能座舱研究发展的优势与局限。智能座舱需要结合人因工效学理论方法、智能交互技术等构建适应多任务情境和多层次认知需求的交互模式。在实际情境中的应用与实证研究方面,国内智能座舱仍有提升空间。未来智能座舱发展应该结合多领域的交叉研究,从深度人机协同交互模式、多模态融合人机交互方式、任务-认知关联的交互信息表征等3个方面深入探究智能座舱人机交互模式。

暗夜环境下飞机显示器多维度综合评价研究

随着航空电子技术的快速发展,飞机普遍采用新型大屏显示设备取代传统的仪器仪表,大屏幕、玻璃化是驾驶舱发展的重要特征。同时无论军机还是民机都有夜间飞行的任务需求,大屏显示在为飞行员带来诸多便利的同时,也引发了新的视觉质量问题。本文以飞机主显示器为研究对象,通过光学仿真与人机工效实验相结合的方式,开展暗夜环境下显示设备的多维度综合评价研究。通过光学仿真,进行显示信息的直接眩光、可读可视性、以及显示屏幕在风挡上的反射眩光分析;通过人机工效实验,开展心理、生理、任务绩效等多维综合评价,从而为显示器的安装位置、亮度设定、眩光评测与设计优化提供参考。

轰炸机舱室颜色优选实验研究

目的 研究轰炸机飞行员对飞机舱室的颜色需求,提出基于视觉工效的颜色设计方案,为飞机舱室的内部装饰颜色设计提供依据.方法 试验对象为151 名轰炸机飞行员,平均年龄26-40 岁.要求飞行员对飞机舱壁及主要控制设备的备选颜色进行选择排列,并与其日常喜欢的颜色进行对比.结果 (1)飞行员对座舱舱壁装饰浅色系按适合程度由高到低的排序为:E,B,D、F,C,A,J、I,H,G,K,L;(2)飞行员对座舱控制设备装饰深色系适合程度由高到低的排序为:E',H'、F',A',C',B',D',G',I',J',K',L';(3)飞行员对深、浅两个色系各12 种颜色的选择度并不相同,且均具有统计学意义(P<0.001);(4)飞行员日常生活中喜欢的颜色对于本次选择结果的影响不显著(P>0.05).结论 (1)飞行员对于轰炸机内饰颜色的选择不受日常颜色偏好的影响;(2)浅色系中最适合用于轰炸机舱壁的颜色为E(FS36463)、B(FS36495),其次为D(FS36628)、F(FS36492);(3)深色系中最适合用于轰炸机控制设备的颜色为 E'(FS36173)、H'(FS36176),其次为 F'(FS36152)、A'(FS36118).

船舶智能驾驶舱人机交互设计研究

为了实现船员与船舶智能驾驶系统之间的信息交流和操作控制,研究船舶智能驾驶舱人机交互设计方法。基于认知负荷理论,构建船舶智能驾驶舱人机交互的信息加工模型,分析船员的认知资源。船员利用人机交互界面发出指令,利用卷积神经网络,选取tanh函数以及交叉熵损失函数作为激活函数与损失函数,输出人机交互界面的智能决策反馈。依据所生成的航行决策,以船员的注意资源为约束,选取视觉传达指数作为目标函数,获取符合船员操作习惯和视觉感受的人机交互界面设计结果。实验结果表明,采用该方法设计船舶智能驾驶舱人机交互界面,船员能够快速捕捉界面中的关键信息,缩短了船员获取信息到完成驾驶操作的时间成本。

某新能源公司数据驾驶舱的构建与实践

本研究以新能源公司为例,探讨了数据驾驶舱的构建和在企业管理中的应用。数据驾驶舱作为集成工具,提供实时数据分析和可视化,对企业决策至关重要。文章详述了EVE亿纬数据驾驶舱的建设,包括业务数据监控和分析。描述了数据驾驶舱的规划流程和UI设计要素,以及信息技术和数据开发的核心步骤。实践证明,EVE亿纬数据驾驶舱在多个业务领域取得成效,为未来高级管理层数据驾驶舱构建打下基础,为新能源行业提供了参考。

直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现

以开发一套直升机飞行视景仿真系统为目的,提出了一种基于Multigen Creator和Vega软件的三维视景仿真系统解决方案。利用三维图形开发软件Creator对座舱仪表模型进行可视化建模,使用自由度设置(DOF)技术实现仪表指针的动态交互。将模型加载到Vega的环境中,在VC++环境下,基于MFC实现了仪表的驱动程序,给出了具体的实现方法,设计了座舱仪表仿真界面。最后在Vega场景中仿真直升机的飞行状态,直观形象地反映直升机的飞行特性。实际仿真显示,该视景系统的仿真效果形象逼真,令人满意。

虚拟座舱实时视景仿真系统的设计与实现

本文首先阐述了虚拟现实技术在虚拟座舱视景仿真领域的应用,并通过三维可视数据库对物体及地形场景进行了建模,然后利用实时开发应用程序对场景动画进行驱动,最后实现了虚拟座舱的实时视景仿真系统。该系统可以完全满足虚拟座舱实时性的要求,为研究座舱仿真系统的视景实时生成问题提出了新的解决方案。

飞机座舱显示界面编码方式

针对飞机座舱信息显示界面设计中存在的问题,建立了用于模拟飞行信息的仿真界面模型。以正确反应率和反应时间来评价和分析被试在不同脑力负荷和编码方式下对目标的辨识情况,为信息显示界面设计的适人性提供科学依据。实验结果表明:脑力负荷大小不影响颜色编码方式,而影响文字编码方式;采用中文和英文进行编码差异不显著,颜色编码差异显著;不同颜色的中、英文信息辨识情况相同,红色和黄色宜作为需准确辨识信息的编码,淡绿和黄色宜作为需要快速辨识信息的编码。蓝色不适于作为颜色编码方式。

基于Creator的飞行视景三维模型数据库优化技术

根据飞行视景仿真中三维建模的特点和要求,利用Creator强大的可视化建模功能和模型数据库优化技术,从调整模型数据库层级结构、减少模型复杂度和减小模型文件尺寸等几个方面着手,创建飞行视景仿真中所必需的飞机/导弹、座舱仪表和地形等典型对象的三维模型,在模型的复杂度和逼真度之间进行平衡,通过某飞行模拟训练系统软件开发中三维模型优化前后运行性能参数的对比,表明了优化建模的必要性和该建模技术在普通PC平台上支持飞行视景实时仿真的可行性。

民机驾驶舱在恶劣光环境下的飞行员视觉工效研究

科学合理的光环境设计可以优化驾驶舱人机工效、提高飞机的安全可靠性,尤其对飞行员视觉、心理等方面,起到积极的指导作用。驾驶舱光环境在大型飞机人机工效综合设计研究中有重要的地位和意义,该报告首先指出了航空视觉问题的特殊性及其与人—机—环境系统的交互作用。然后从光亮度范围、光色的选择、辅助照明、眩光控制、亮度水平与易读性的关系等方面阐述了驾驶舱光环境设计的研究的意义和现状,并展望了民机驾驶舱光环境的研究方向。其次,介绍了相关的视觉理论,并从视觉工效学和实验心理学角度分析了视锐度的定义及测试手段,以及反应时间的特征及其影响因素。针对闪电、太阳直射等恶劣光环境下飞行员视觉功能受到的影响以及应对措施进行了视觉工效学研究。总结了恶劣自然光环境对飞行员视觉功能的影响,将"雷暴雨"和"穿云层"两种典型恶劣光环境的视觉特点抽象为脉冲型和阶跃型的亮度变化,以不同光环境为自变量,视锐度、反应时间和判读准确率为因变量,在全尺寸模拟驾驶舱中对10名被试进行了视觉工效学实验。以判读准确率作为参数,对视锐度和反应时间进行了速度-准确性平衡修正。数据分析结果表明,两种典型的恶劣光环境对视锐度有显著的负面影响;阶跃型光环境变化场景下的反应时间会显著增加,而脉冲场景下的反应速度会所有提高。这些影响都可以被雷暴雨灯提供的背景亮度所消除。两两对比分析后,建议飞行员应该在遇到恶劣光环境之前打开雷暴灯,这样其视觉功能将始终不受光环境突变的影响。针对夜间飞行眩光对飞行员视觉绩效的影响展开研究,选取探测驾驶舱外界目标的反应时间、对于显示器出现视标的探测和识别的阈值尺寸3个因变量作为视觉绩效的评价指标,研究了眩光源亮度、眩光源立体角,背景亮度3个变量对于反应时间的影响以及眩光源表面亮度、显示器视标亮度两个变量对于显示器视标识别绩效的影响。实验结果显示,眩光源表面亮度的提高会增大显示器视标的探测和识别阈值尺寸,但该增量会随着视标亮度的提高而减小,而视标亮度的升高则会减小对于视标的探测和识别阈值尺寸,当视标亮度大于9 cd/m2,阈值尺寸随眩光源表面亮度和视标亮度的变化率趋近于0。该实验结果可以对驾驶舱和飞机场照明的防眩光设计提供一定的理论依据。

基于视觉意象的飞机座舱内塑料材质设计方法研究

为增加飞行员驾驶时的视觉舒适性,根据感性工程学的设计流程提出了基于视觉意象的飞机座舱内塑料材质设计方法。首先,选取拟采用的材质,利用虚拟现实技术结合正交实验法渲染生成材质样本;其次,收集描述视觉意象的意象词汇,设计调查问卷,以勾选频率为指标对意象词汇进行初步筛选;再次,利用多元尺度法及阶层聚类确定出代表性的意象词汇;然后利用语义差分法量化代表性视觉意象词汇与材质视觉意象的符合程度;最后构建材质的渲染参数与材料质感视觉意象的关联模型,并进行泛化能力检验,最终基于该模型进行材质设计。以不透明塑料材质为例对座舱左右操纵台进行设计,说明了方法的可行性与适用性。为座舱内部装饰设计提供参考。

虚拟战场视景仿真

分析了虚拟战场仿真中包含的各项关键技术，并特别介绍了虚拟战场视景仿真中出现的新问题。重点讨论了虚拟战场视景系统构造的关键问题：建模、模型驱动及视点的选择。

虚拟座舱系统地形显示算法视觉评价机制研究

主要讨论了基于视点地形模型的多分辨率表示机制、动态地形简化算法等问题,通过分析人眼视觉敏锐度模型,将凝视效应、动态视觉加入地形误差评价函数,提出的新算法可以有效地适应虚拟座舱系统的需求.算法在建立人眼模型模拟人眼特性时避开了复杂的生物学特性,视觉评价函数结构简单,计算量小,优化三维引擎同时代入的附加消耗很小.经实验验证算法是有效的.

飞行座舱人因设计中的眼动追踪技术应用

目的结合飞行人机交互设计和视觉认知特征,提出了基于眼动追踪技术的人因设计与评估方法,使驾驶舱仪表显示设计更符合人的认知需求,提高人机工效。方法通过对国内外相关文献的研究和分析,总结归纳了飞行仪表布局的认知交互机制、界面设计评估机理及人因设计构思的生成机制,分析了眼动追踪技术在航空仪表设计认知和创新技术上的变化及未来发展趋势。结论系统探讨了眼动追踪技术在飞行座舱仪表设计认知与创新过程中存在的问题和解决思路,分析了适应飞行员视觉认知特征的座舱仪表显示方式,以及采用眼动追踪技术评估触控交互仪表设计的方法体系。同时,在眼动技术运用过程中融合多感觉通道信息参数,提升了设计师的主观认知和不确定性的定量建模方法,为驾驶舱仪表的人因设计提供了科学依据。

基于JACK的民机驾驶舱可视性评估研究

针对JACK在民机驾驶舱可视性评估中的不足,提出了一种在JACK环境下计算飞行员视角度数的算法,并利用Tc l/Tk和Python语言按照该算法开发了一个视角计算模块。最后经过与CATIA软件计算结果的对比证明了所提算法的正确性。开发的模块弥补了JACK软件的不足。

基于视觉注意力分配的飞机驾驶舱人机界面布局优化

以优化飞机驾驶舱人机界面布局设计为目的,提出了一种基于飞行员视觉注意力分配的布局优化模型。首先分析了计算机辅助三维交互应用软件(Computer aided three-dimensional interactive application,CATIA)中的可视域分析模块,给出不同视野区域的可视性等级,并对驾驶舱人机界面所在的视野范围进行栅格化处理;然后用G1法分析人机界面上各个设备的重要程度,并给予定量赋值;最后建立以飞机驾驶舱人机界面布局的视觉注意分配达到最优为目标函数的优化模型,并引入带有惯性权重的粒子群算法进行模型的求解。利用飞机模拟驾驶舱的人机界面布局为例,进行模型验证,结果表明该模型具有一定的可行性。

飞行模拟训练分布交互视景仿真系统研究

创建了具有LOD(Levels of Detail)层次细节优化的三维地形模型、飞行器模型和环境物体模型,采用Vega软件的Sym-bology(仪表)模块、Creator建模中的DOF(Degrees Of Freedom)技术和Opengl程序设计技术,开发了精细的虚拟座舱仪表模型,并完成了基于飞行器视点和地面多视点的各视景仿真联邦成员的软件开发,构建了符合HLA标准的飞行模拟训练分布交互视景仿真系统,为飞行员和地面工作人员协同配合训练提供了先进的环境仿真实验平台。

时间压力下驾驶舱界面视觉搜索绩效研究

为探究不同时间压力下飞机驾驶舱界面搜索特征从而提升任务绩效,通过模拟飞机飞行状态下的任务搜索过程,采用眼动追踪、绩效评估及量表测量等方法来获取被试的视觉搜索轨迹与任务绩效数据并对所获取的多通道数据进行分析.结果表明:在不同时间压力(无、低、高)与不同界面复杂度(简单、复杂)下被试的视觉搜索特征存在显著差异;高时间压力与复杂界面显示都会给被试带来较高的心理认知负荷;时间压力在简单界面显示中存在倒“U”型关系.研究为飞机驾驶舱复杂人机界面设计提供了科学的理论依据.

基于VAPSXT的虚拟座舱人机界面仿真设计与实现

人机界面是虚拟座舱的重要组成部分,本文采用VAPS XT对虚拟座舱人机界面进行了仿真设计与实现,主要包括界面开发、动作逻辑设定、数据通信设计和代码生成四个主要步骤,实现了座舱人机虚拟交互的效果。该人机界面仿真系统性能稳定,画面清晰逼真,状态信息显示准确,具有良好的实时性,能够完全满足飞行实时仿真的要求。

基于表面肌电信号的虚拟座舱动作模式识别

在虚拟座舱交互头部运动中,长时间使用虚拟现实头盔时仿真参与者会出现了失去方向、恶心呕吐等仿真病。其中,仿真病产生的最重要的原因是视觉延迟。针对突然的头部运动产生的视觉延迟问题,提出了一种基于表面肌电(s EMG)信号的头部动作模式识别的算法。运用算法可成功地从胸锁乳突肌和头夹肌中识别出上仰、旋转和侧弯3种头部运动动作。实验结果表明,径向基函数神经网络具有识别能力强和学习速度快等优点,在模式识别领域具有广阔的发展前景。