基于飞行任务的HMDs界面信息显示布局与呈现方式研究

摘要

目前国内所使用的头盔瞄准显示系统(HMDs)的界面设计大部分直接取自原有的平视显示器。头盔显示器(HMD)是高性能作战飞机的新型座舱显示器，可以使飞行员直接从驾驶时的平视视场中获得信息，而不用俯视仪表盘。未来飞行员执行的任务将会越来越多样化，战斗机显示系统界面的信息量将越来越大，信息复杂程度也将越来越高。这就要求飞行员对信息有快速的识别和反应能力，故HMDs显示界面的设计对飞行员高效完成飞行任务有重要作用。
　　本文首先对军事飞机的四个典型飞行阶段:起飞、巡航、作战和着陆以及各个阶段的主要飞行任务展开研究。基于其任务特性以及各个飞行状态的特点，本文对各飞行状态下的飞行任务进行了总结归纳，同时也考虑到了飞行任务重要级的不同，并针对飞行界面设计对信息元素进行了突出简化以及连贯性的设计安排。接着针对现有F-35HMDs界面的部分显示信息进行了改进设计，以降低飞行员的认知负荷，提高其认知的效率以及任务的执行质量，进而增加战斗机的战斗力。最终针对改进部分设计并实施了眼动追踪实验，通过反应时间、注视点数目、注视时间等眼动指标，深入研究对比新旧界面对于飞行员任务执行效率和正确率的影响。对于HMDs界面信息布局方面的研究，本文针对较为典型的飞行中的告警信息显示位置区域进行了深入研究。并根据四个典型的飞行状态中飞行员的任务来设计并实施行为实验，得出不同飞行状态下告警信息呈现位置区域的不同优先级。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究难点及意义

1．2 研究内容与方法

1．2．1 HMDs界面信息呈现方式研究

1．2．2 HMDs界面信息布局方式研究

1．3 研究目标

1．4 论文的组织结构

第二章 头盔瞄准显示系统(HMDs)综述

2．1 HMDs国内外研究现状

2．2 HMDs信息可视化研究

2．3 本章小结

第三章 战斗机通用显示信息分类和典型的飞行任务分析

3．1 战斗机通用显示信息分类

3．2 战斗机典型飞行状态飞行任务分析

3．3 本章小结

第四章 眼动追踪技术在航空领域的研究

4．1 应用研究常用眼动指标

4．1．1 眼动基本指标

4．1．2 眼动合成指标

4．2 眼动研究的注意模型

4．2．1 what模型

4．2．2 where模型

4．2．3 how模型

4．2．4 spotlight模型

4．3 眼动的实验范式

4．3．1 反射性跳视实验范式

4．3．2 自主控制跳视实验范式

4．4 眼动追踪技术在航空领域的应用

4．5 本章小结

第五章 HMDs界面信息呈现方式研究

5．1 针对F-35 HMDs界面的部分改进设计

5．1．1 飞行速度和飞行高度信息呈现设计

5．1．2 飞行姿态倾斜角信息呈现设计

5．2 基于眼动追踪的HMDs界面信息呈现方式研究

5．2．1 实验设计

5．2．2 实验整体流程

5．2．3 实验结果及分析

5．3 本章小结

第六章 HMDs界面信息显示布局方式研究

6．1 HMDs界面信息布局区域划分研究

6．1．1 人眼功效区分析

6．1．2 HMDs界面信息布局划分

6．1．3 HMDs数字界面告警信息显示布局研究

6．2 HMDs界面告警信息显示布局方式研究实验设计

6．2．1 实验仪器和设备

6．2．2 被试

6．2．3 实验方法

6．2．4 实验整体流程

6．3 实验结果及分析

6．3．1 起飞阶段实验结果分析

6．3．2 巡航阶段实验结果分析

6．3．3 作战阶段实验结果分析

6．3．4 着陆阶段实验结果分析

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附表