头盔显示界面信息布局优化研究

摘要

头盔瞄准显示系统作为现代战斗机的新型作战装备，对提升空军国防力量具有十分重要的意义。头盔瞄准显示系统界面的布局形式，对增强飞行员的态势感知能力，提高操作绩效，降低生理以及心理负荷等方面有显著影响。因此通过研究界面元素，优化设计界面布局以减轻飞行员的心理和生理负荷，使飞行员能够快速并且正确的识别信息并做出反应，降低飞行事故中人为失误率，提高目标的搜索、探测、捕获、跟踪、瞄准等效率以及提高飞行作业任务安全性具有十分重大的意义。
　　本文以头盔瞄准显示系统本机状态显示界面为主要研究对象，通过对现有文献的分析与研究，总结出了当前国内外几种主流的头盔显示器本机状态显示界面，主要分为四种，即分布式飞行参考系，基准线式飞行参考系，非分布式飞行参考系，改进非分布式飞行参考系。此四种界面主要的区别在于两点:飞行数据分布式分布与非分布式分布，飞行姿态直线式表示与圆弧式表示。为了较为科学的研究几种界面的优劣势，通过行为认知/眼动实验设计，在三种飞行任务下对四种界面进行了详细的比较研究，最终从四种界面的眼动轨迹，热区图进行定性分析，再通过实验任务反应时，实验任务正确率进行定量研究。经过整理分析实验数据，非分布式飞行数据布局方式和圆弧态势参考系能够取得更好的操作绩效（操作反应时更短，操作正确率更高），因此最终认为在飞行数据分布形式上宜采用非分布式形式;在飞行姿态表示符号上，宜采用圆弧式态势参考系。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 战机界面发展历史

1．1．2 国内外研究现状

1．2 主要研究内容及目的

第二章 HMD设计分类及发展趋势

2．1 HMD的几种分类

2．2 HMD的优劣势

2．3 HMD的发展趋势

2．4 本章小结

第三章 人的视觉及认知系统

3．1 人的视觉系统

3．1．1 眼睛的生理结构及成像原理

3．1．2 视觉功能研究

3．2 人的认知系统

3．2．1 认知心理学的产生及发展

3．2．2 人的信息处理系统结构

3．2．3 感知系统的信息加工与传递

3．3 本章小结

第四章 几种典型HMD界面研究

4．1 分布式飞行参考系(Distributed Flight Reference，DFR)

4．2 非分布式飞行参考系(Non-Distributed Flight Reference，NDFR)

4．2．1 早期非分布式飞行参考系

4．2．2 各种改进后非分布式飞行参考系

4．3 基准线飞行参考系(Baseline-plus，BL+)

4．4 几种典型HMD界面的差异

4．5 本章小结

第五章 不同飞行参考系界面布局设计操作绩效实验设计

5．1 实验研究目的

5．2 实验素材准备

5．3 实验条件以及实验环境

5．4 实验仪器

5．5 实验被试

5．6 实验方法与流程

5．7 实验数据记录表格

5．8 本章小结

第六章 实验数据分析

6．1 实验数据分析基础

6．2 被试眼动数据分析

6．2．1 飞行数据识读任务眼动轨迹图分析

6．2．2 眼动热区图分析

6．3 被试反应时实验数据分析

6．3．1 反应时总趋势分析

6．3．2 飞行数据识读任务反应时趋势分析

6．3．3 飞行姿态判断任务反应时趋势分析

6．4 被试正确率实验数据分析

6．4．1 飞行数据识读任务正确率

6．4．2 飞行姿态判断任务正确率

6．5 实验数据分析小结

6．6 建议方案

第七章 总结与展望

7．1 工作内容总结

7．2 工作不足及展望

致谢

参考文献

作者简介