平视显示器与下视显示器相容性问题实验研究
发布时间：2020-12-28 17:15
显示器作为飞行员飞行信息的重要视觉来源,一直以来在飞机驾驶舱人为因素研究中都作为重要研究对象。平视显示器(HUD)作为新显示技术的应用平台,在飞行任务中与下视显示器的相容性成为安全飞行的关键。由于HUD中各个飞行信息重要程度不同,找到合适的信息显示位置与字符大小,有利于突显信息差异性,有效提高机组人员的信息搜索效率。基于模拟飞行仿真平台,本文研究不同飞行任务下,显示布局及字符比例对HUD和HDD相容性影响研究。研究内容主要包含以下几点:(1)对驾驶舱人为因素相关适航条款和HUD设计标准进行解读,明确国内外民航局对HUD显示布局设计、字符比例范围以及飞行员进行显示器转换过程中HUD和HDD相容性的要求。(2)依据适航规章,运用模拟仿真平台开展关于字符的显示布局及字符比例对平视显示器和下视显示器相容性影响研究的实验。为避免单维度评估不显著的问题,本文从眼动、绩效、主观评价三个方面获取指标,以用于评估不同显示布局和字符比例条件下被试人员的情景意识、工作负荷水平。(3)采用多因素方差分析法,对各项指标进行统计学分析,从眼动、绩效和主观评价三个方面评估情景意识和工作负荷,用以探究不同显示布局与字...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Klopfstein的HUD符号体系
中国民航大学硕士学位论文3图1-21980-2019民用客运航空年事故数飞行操纵过程中，飞行员的大量关键信息是通过视觉通道获取，而飞行仪表则承担着实时飞行信息的显示任务。随着人机交互理念的发展，复杂的民航驾驶舱环境使得驾驶舱设计人员不愿意任何一点飞行员注意资源的浪费，由此平视显示器开始整合进入民航飞机中。由于平视显示器可将飞行信息映射到飞行员前方视野处，使得飞行员在查看外部场景时也能同时兼顾飞行信息获取，极大提高了飞行效率，降低了飞行员的工作负荷。但是，由于飞行信息的重要程度不同，设计HUD时，显示布局以及字符比例与下视显示器应有所差异，避免因显示器设计不合理造成飞行员认知困难、失误操作等严重影响飞行安全的问题，本文的研究意义主要包括：（1）基于FAA25.1321条款关于民用飞机驾驶舱显示布局和MIL-STD-1472[8]中对字符比例的建议，借鉴SAE5288[9]以及Newman[10]提到的相容性问题设计实验，针对显示布局和字符比例对HUD和HDD相容性影响筛选出有效的工效学指标，为人为因素实验设计提供一定的参考。（2）总结传统飞行仪表与HUD的发展历程以及驾驶舱人为因素相关的规章标准，为国内开展工效学实验的研究者提供参考。（3）针对HUD显示布局及字符比例对HUD和HDD相容性展开深入研究，通过数据分析，寻找合适的显示布局和字符比例，力图为后续国内平视显示器方面适航条款的编写提供实验依据。
中国民航大学硕士学位论文41.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状早在1983年，Wickens和sandry[11]等人提出了刺激-中枢加工-反应兼容性原则（stimulus/central-processing/responsecompatibility），其中刺激指听觉或视觉等感官手段，中枢加工指言语和空间两种加工代码，反应指手控和言语两种反应方式。图1-3是根据代码和通道确定的四种不同的信息显示方式。其中，视觉空间形式对空间信息是最优的，但当空间关系非常复杂时，言语表达就没那么有效。图1-3显示形式与工作记忆代码的最佳配合刺激-反应相容性包括位置相容性和运动相容性。对于位置相容性原则，主要遵循一致性原则,基于控制器的空间排列应该与显示器的空间排列一致，Fitts等人[12]通过研究不同灯刺激模式，发现对于每种刺激排列所获得的最好绩效均来自空间上一致的反应排列，这一研究结验证了一致性原则的正确性。运动相容性方面，Roscoe[13]等人提出符合运动部分原则，即显示中指示器的运动方向与操作员关于该变量的心理模型的运动方向相容。Hutchins[14]等人采用描述性研究方法进行了大量实验研究，提出了一种分布式认知理论。Hutchins认为应该需要把整个工作系统看成一个认知系统，而不是单独的人或机器。这个认知系统只有不断地通过个体内部表征和外部表征之间的传播和转移才能顺利工作。例如，驾驶舱这个认知系统中，个体内部表征代表飞行员的个体记忆，外部表征代表仪表传递信息。因此，为了保证不同表征之间的高效转移，内外表征需要保持一致性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞机驾驶舱显示界面脑力负荷判别预测生理模型[J]. 陆崑,卫宗敏,庄达民,完颜笑如. 北京航空航天大学学报. 2016(04)
[2]基于注意资源分配的情境意识模型[J]. 刘双,完颜笑如,庄达民,吕诗晨. 北京航空航天大学学报. 2014(08)
[3]显示界面字符编码工效设计与分析[J]. 周颖伟,庄达民,吴旭,完颜笑如. 北京航空航天大学学报. 2013(06)
[4]近十年中国民航事故及事故征候的统计分析[J]. 霍志勤,罗帆. 中国安全科学学报. 2006(12)
[5]飞行员扫视、操作绩效及工作负荷的实验研究[J]. 刘伟,袁修干,柳忠起,康卫勇,马锐. 航天医学与医学工程. 2005(04)
[6]可用性测试中的视线追踪技术[J]. 张光强,沈模卫,陶嵘. 人类工效学. 2001(04)
[7]视网膜与阅读:眼动控制的理想观察者模型[J]. 沈模卫,张光强. 华东师范大学学报(教育科学版). 2000(04)
硕士论文
[1]字符的颜色编码对平视显示器和下视显示器相容性影响研究[D]. 杜晶.中国民航大学 2018
[2]眼动研究在网站可用性测试中的应用[D]. 燕保珠.北京邮电大学 2011
本文编号：2944108
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Klopfstein的HUD符号体系
中国民航大学硕士学位论文3图1-21980-2019民用客运航空年事故数飞行操纵过程中，飞行员的大量关键信息是通过视觉通道获取，而飞行仪表则承担着实时飞行信息的显示任务。随着人机交互理念的发展，复杂的民航驾驶舱环境使得驾驶舱设计人员不愿意任何一点飞行员注意资源的浪费，由此平视显示器开始整合进入民航飞机中。由于平视显示器可将飞行信息映射到飞行员前方视野处，使得飞行员在查看外部场景时也能同时兼顾飞行信息获取，极大提高了飞行效率，降低了飞行员的工作负荷。但是，由于飞行信息的重要程度不同，设计HUD时，显示布局以及字符比例与下视显示器应有所差异，避免因显示器设计不合理造成飞行员认知困难、失误操作等严重影响飞行安全的问题，本文的研究意义主要包括：（1）基于FAA25.1321条款关于民用飞机驾驶舱显示布局和MIL-STD-1472[8]中对字符比例的建议，借鉴SAE5288[9]以及Newman[10]提到的相容性问题设计实验，针对显示布局和字符比例对HUD和HDD相容性影响筛选出有效的工效学指标，为人为因素实验设计提供一定的参考。（2）总结传统飞行仪表与HUD的发展历程以及驾驶舱人为因素相关的规章标准，为国内开展工效学实验的研究者提供参考。（3）针对HUD显示布局及字符比例对HUD和HDD相容性展开深入研究，通过数据分析，寻找合适的显示布局和字符比例，力图为后续国内平视显示器方面适航条款的编写提供实验依据。
中国民航大学硕士学位论文41.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状早在1983年，Wickens和sandry[11]等人提出了刺激-中枢加工-反应兼容性原则（stimulus/central-processing/responsecompatibility），其中刺激指听觉或视觉等感官手段，中枢加工指言语和空间两种加工代码，反应指手控和言语两种反应方式。图1-3是根据代码和通道确定的四种不同的信息显示方式。其中，视觉空间形式对空间信息是最优的，但当空间关系非常复杂时，言语表达就没那么有效。图1-3显示形式与工作记忆代码的最佳配合刺激-反应相容性包括位置相容性和运动相容性。对于位置相容性原则，主要遵循一致性原则,基于控制器的空间排列应该与显示器的空间排列一致，Fitts等人[12]通过研究不同灯刺激模式，发现对于每种刺激排列所获得的最好绩效均来自空间上一致的反应排列，这一研究结验证了一致性原则的正确性。运动相容性方面，Roscoe[13]等人提出符合运动部分原则，即显示中指示器的运动方向与操作员关于该变量的心理模型的运动方向相容。Hutchins[14]等人采用描述性研究方法进行了大量实验研究，提出了一种分布式认知理论。Hutchins认为应该需要把整个工作系统看成一个认知系统，而不是单独的人或机器。这个认知系统只有不断地通过个体内部表征和外部表征之间的传播和转移才能顺利工作。例如，驾驶舱这个认知系统中，个体内部表征代表飞行员的个体记忆，外部表征代表仪表传递信息。因此，为了保证不同表征之间的高效转移，内外表征需要保持一致性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞机驾驶舱显示界面脑力负荷判别预测生理模型[J]. 陆崑,卫宗敏,庄达民,完颜笑如. 北京航空航天大学学报. 2016(04)
[2]基于注意资源分配的情境意识模型[J]. 刘双,完颜笑如,庄达民,吕诗晨. 北京航空航天大学学报. 2014(08)
[3]显示界面字符编码工效设计与分析[J]. 周颖伟,庄达民,吴旭,完颜笑如. 北京航空航天大学学报. 2013(06)
[4]近十年中国民航事故及事故征候的统计分析[J]. 霍志勤,罗帆. 中国安全科学学报. 2006(12)
[5]飞行员扫视、操作绩效及工作负荷的实验研究[J]. 刘伟,袁修干,柳忠起,康卫勇,马锐. 航天医学与医学工程. 2005(04)
[6]可用性测试中的视线追踪技术[J]. 张光强,沈模卫,陶嵘. 人类工效学. 2001(04)
[7]视网膜与阅读:眼动控制的理想观察者模型[J]. 沈模卫,张光强. 华东师范大学学报(教育科学版). 2000(04)
硕士论文
[1]字符的颜色编码对平视显示器和下视显示器相容性影响研究[D]. 杜晶.中国民航大学 2018
[2]眼动研究在网站可用性测试中的应用[D]. 燕保珠.北京邮电大学 2011
本文编号：2944108
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