多色头盔显示界面概念设计

摘要

飞速发展的航空航天技术使得数字界面在复杂系统中得到了普遍的应用，而现代武器装备的自动化程度也得到了巨大的提高，然而现代武器装备的高性能使得显示系统信息大量增加，从而大大增加了飞行员的认知负荷，对飞行员的战场态势感知(SA:situational Awareness)能力提出了极高的要求，导致飞行员的失误也随之增加，严重的甚至会导致飞行事故。头盔显示系统(HMDs)的发展给空战带来了新的技术革命，精准无误地界面呈现能给飞行员提供可靠的作战信息，然而由于现今头盔显示界面的单色显示导致界面层次过于单一，使飞行员不能够快速准确感知周固态势，无法实现高效信息的识别、判断并做出正确决策。
　　因此头盔界面原有的单色显示可能被多色显示替代，头盔显示界面上所需要显示的的参数可能以新的形态展示给飞行员，人机交互的效率有可能得到大的提升。经过研究发现飞机起飞阶段是飞机事故发生概率最高的阶段之一，如何设计新的头盔显示界面为飞行员提供更加高水平的态势感知，提高起飞阶段飞机驾驶的安全是本文所要研究的重点内容。
　　本论文从交互设计五要素的角度以及态势感知的理论方法分析飞行员起飞整个过程。将起飞阶段分为9个过程或临界点，对飞行员起飞阶段的用户、场景、目标、行为和工具进行分析，并结合飞行员起飞阶段态势感知的过程，分析出飞行员的需求。研究了头盔显示界面信息类型与色彩，结合用户需求，将界面分为背景层、状态层、环境层、任务层、行为层以及告警层六个层次。最终基于态势感知的设计原则以及交互设计原则，完成了各个界面层的设计并整合制作最终的多色头盔显示界面。并通过实验对新设计的界面的态势感知水平进行评估，验证设计的有效性和可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 头盔显示器国内外研究现状

1．2．2 头盔瞄准界面色彩的国内外研究现状

1．2．3 显示界面信息编码和信息优化布局领域

1．3 论文研究内容及意义

1．4 论文组织结构

第二章 头盔显示界面的用户需求分析

2．1 飞机起飞阶段事故分析

2．2 基于态势感知的飞行员认知分析

2．2．1 飞行员态势感知的过程

2．2．2 感知循环理论

2．2．3 影响态势感知的因素

2．3 飞行员起飞阶段任务模型分析

2．3．1 军用飞机起飞阶段

2．3．2 侧风对飞机起飞的影响

2．3．3 军用飞机的操作

2．3．4 影响军用飞机的操作的因素

2．4 起飞阶段交互设计五要素分析

2．4．1 基于交互设计五要素的设计方法

2．4．2 起飞阶段交互设计五要素分析

2．5 本章小结

第三章 头盔显示界面的信息类型与色彩分析

3．1 头盔显示界面的信息类型

3．2 头盔显示界面的色彩分析

3．3 本章小结

第四章 头盔界面设计与决策

4．1 基于态势感知的头盔显示界面的设计策略

4．2 多色头盔界面设计方案

4．2．1 头盔界面的层次的划分

4．2．2 背景层设计

4．2．3 状态层设计

4．2．4 环境层设计

4．2．5 任务层设计

4．2．6 行为层设计

4．2．7 警告层设计

4．3 头盔显示界面呈现

4．4 本章小结

第五章 制作原型与实验测试

5．1 基于Sketch的交互界面原型制作

5．2 头盔界面的态势感知实验与分析

5．2．1 实验背景

5．2．2 态势感知测量方法

5．2．3 实验设计

5．2．4 实验设备和材料

5．2．5 实验被试人员

5．2．6 实验步骤

5．2．7 实验分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介