民航飞机HUD信息布局及色彩自适应设计

发布时间：2020-09-12 12:53

　　近年来随着航空航天技术的飞速发展,平视显示器(Head-up Display,HUD)已经广泛应用于民航飞机上,并逐渐成为现代飞机的主要飞行信息显示界面。HUD显示界面可以帮助飞行员更快捷更方便的获取信息,在飞行过程中发挥着至关重要的作用,而目前HUD显示界面的信息布局以及单一化的色彩呈现模式有悖于人的认知习惯,对稳定、高效地执行复杂飞行任务构成威胁。因此,本文对HUD显示界面的信息布局以及应对复杂环境色的界面呈现色彩自适应两方面进行了研究,并取得了以下成果。本文首先对航电系统人机界面信息构成以及民航飞机几种典型任务环境进行分析,研究了飞机HUD的现有信息,并对具体任务环境下所需信息进行了筛选及分类;其次对飞机HUD显示界面进行了概述,包括其发展、原理作用等,并结合航电系统中HUD显示界面的设计原则进行了界面布局设计,以及典型任务环境下所需信息的编码设计,完成了HUD显示界面信息的改进设计;在色彩自适应设计方面,本文首先通过对色彩设计理论的研究,包括色彩三要素与视觉认知之间的关系、视觉感知分层的数字界面颜色编码等,计算得到HUD显示界面主色与背景色之间的最佳匹配关系;其次,从整体、环境显著区以及色彩分层三个角度出发进行了整体色彩简化、选择性色彩简化、层次聚类色彩简化来提取复杂环境的主色相,利用HUD显示界面主色与背景色之间的匹配关系得到背景环境下HUD显示界面主色相的自适应结果。最后,运用眼动研究方法,通过对比研究现有HUD的单一绿色显示界面与本文所提出的自适应计算方式得到的HUD显示界面之间的反应时发现,人眼对于主色自适应的HUD显示界面识别性更好,其次通过对叠加在飞行环境的HUD显示界面(复色系统)、叠加在主色相上的HUD显示界面(单色系统)对比研究发现通过层次聚类色彩简化方式提取的环境主色结果最接近于真实背景环境效果,完成了HUD界面自适应系统最佳背景环境处理方式研究。本文通过对HUD界面信息布局以及界面主色相自适应的研究,为飞机HUD界面的改进提供了新思路,从设计学角度对飞机HUD界面信息及色彩两方面进行了改进,降低了飞行员对HUD界面信息的认知难度,并能提高HUD在飞机驾驶过程中的使用效率。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V243.6
【部分图文】：

技术路线图,技术路线,论文

5图 1-1 论文技术路线1.5 论文撰写安排论文一共分为 6 章，各章的主要内容具体如下：第一章（绪论）：主要对课题研究背景、意义，国内外研究现状、研究的内容进行简要概述，介绍了研究方法、论文技术路线等。第二章（飞机显示系统综述及任务环境信息分析）：主要根据当前民航飞机 HUD 综述及典型任务环境进行信息的筛选及归纳分类。第三章（飞机 HUD 显示界面的信息改良设计）：基于分析得到的不同飞行任务的必

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图 2-1 民航飞机驾驶舱平视显示器[28]机平视显示器的基本原理是将需要显示的图像准直投射到飞行行员能够同时观察到飞机外界环境和界面信息。平视显示器件、电子组件及正前方控制板。其中显示组件包括阴极射线LCD）像源、光学系统两部分；电子组件主要负责生成显示字系统相连，进行信息的交换；正前方控制板主要是用来调节数设置等。显示组件则是平视显示器的核心[25]，如图 2-2 所

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图 2-1 民航飞机驾驶舱平视显示器[28]机载飞机平视显示器的基本原理是将需要显示的图像准直投射到飞行员正前方合镜上，飞行员能够同时观察到飞机外界环境和界面信息。平视显示器主要由三部成：显示组件、电子组件及正前方控制板。其中显示组件包括阴极射线管（CRT）数字液晶（LCD）像源、光学系统两部分；电子组件主要负责生成显示字符/图像，与飞机其他系统相连，进行信息的交换；正前方控制板主要是用来调节平视显示器作模式及参数设置等。显示组件则是平视显示器的核心[25]，如图 2-2 所示。

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