动效设计对HMDs界面认知负荷的影响研究

发布时间：2020-06-03 06:21

【摘要】：头盔显示系统(HMDs)作为新型高性能战斗机飞行员执飞过程中的主交互界面,其优势明显且技术条件已经较为成熟,对于越来越多样化与复杂化的空中任务,HMDs在协助飞行员高效完成任务,从容应对越来越大的界面信息量等方面有重要作用,因此HMDs已被大部分国家装备于各自的先进高性能战斗机上,目前我国国内针对HMDs界面的研究主要集中于硬件设备的设计研发和相关核心技术的攻关,而较少从界面认知的角度对其界面进行设计研究,而通过动效设计等元素来探索优化HMDs界面,降低战斗机飞行员认知负荷的研究探索更是缺少。本文首先对HMDs应用过程中存在的认知角度的问题进行了研究分析与总结,发现了“飞行错觉与操作失误”这一关键问题,并总结了一套基于认知角度开展HMDs界面设计可以遵循的原则。与此同时本文也对基于意象,基于用户体验和基于信息表达等方面的多个动效设计理论方法进行了分析,针对应用于HMDs界面的设计方法展开了理论研究并总结出了一套将动效设计应用于战斗机HMDs界面设计的方法理论与主要原则。对于获得的理论方法,本文进行了实际设计实践,对“飞机姿态感知界面”这一对于解决“飞行错觉与操作失误”问题至关重要的信息界面开展了设计,并对设计成果进行了简单实验测试。经实践初步验证,本研究所得的将动效设计应用与战斗机HMDs界面设计的方法原则在降低战斗机飞行员执飞过程中的认知负荷具有积极作用。该研究成果丰富了 HMDs界面设计研究领域的理念与方向,对进一步改善HMDs使用过程中飞行员的认知情况与态势感受效率起到了推动作用。
【图文】：

够极大地提高战斗机飞行员在近距离格斗中的交互效率与操纵速度，进而发挥出更加强逡逑大的战斗力。在第一次世界大战期间（１９１６年），Ａｌｂｅｒｔ邋Ｂａｃｏｎ邋Ｐｒａｔｔ设计制作了邋“头蓝逡逑综合枪（Ｈｅｌｍｅｔ邋Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋Ｇｕｎ，，ＨＩＧ）”系统（如图１－１所示），他在这一系统中将瞄准逡逑具和枪都整合进了头盔之中，对通过头盔上的瞄准具跟随头部转动进行实时的直观瞄准逡逑这一设计理念进行了成功实践，并被广泛认为是后来出现的头盔瞄准具（Ｈｅｌｍｅｔ逡逑Ｍｏｕｎｔｅｄ邋Ｓｉｇｈｔ，ＨＭＳ）设计的前身。自此伊始，通过头戴式目苗准具直接进行实时火力目苗逡逑准控制的设计理念开始传播，至今已有超过百年的历史。而将这一理念与现代科技结合逡逑予以发扬光大，将现代电子显示技术应用于头盔之上的第一次实践成果，便是时任美国逡逑哈佛大学教授、美国ＡＲＩＡ信息处理办公室主任的Ｉｖａｎ邋Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ于２０世纪６０年代逡逑初设计并制造的一种头盔显示器系统（如图１－２所示）［２］［３］。逡逑Ｉｖａｎ邋Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ的成果具有强烈的先驱性的示范作用，美军在配备该款头盔显示器逡逑系统后的战斗力提升是明确而直观的，这也即为各国军事专家与研究机构针对军用头盔逡逑显示器的研究活动拉开了序幕。而对这一领域科研探索与实践产生更加强烈刺激与推动逡逑作用的

图１－邋２邋１９６８年第一台头盔显示器逡逑
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V271.41

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7 朱瑜;许

本文编号：2694430