民机驾驶舱人机界面综合评价方法
【专利摘要】本发明提供了一种民机驾驶舱人机界面综合评价方法，使用综合法、分析法、复合法或指标属性分组法选取人机界面的评价指标，然后确定民机驾驶舱人机界面综合评价指标体系，对民机驾驶舱人机界面评价的各项指标进行等级划分，确定其初始评分值，对给定的人机界面样本进行数据采集，将准备好的检验数据代入，计算输出的实际值与预期值的相对误差，检验其准确性，将待评价的民机驾驶舱人机界面的各项指标数据输入，通过建立好的BP神经网络模型进行计算，得出最终的评价结果。本方法能够对民机驾驶舱人机界面做出客观准确地评价。
【专利说明】民机驾驶舱人机界面综合评价方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及民机驾驶舱人机界面自动化设计技术。
【背景技术】
[0002]人机界面作为一个涉及计算机科学、人工智能、人类工程学、计算语言学、认知科学、社会心理学等学科的多学科交叉领域，在人与机器、环境之间的信息交流中发挥着重要的桥梁作用。人与机器和环境的信息交互通道是否自然、顺畅、高效、准确，对于改善人机界面的可用性和用户体验，对于挖掘人员工作兴趣和潜能、减少人员工作疲劳和操作失误、提高生产效率和经济效益都至关重要。民机驾驶舱人机界面作为连接飞机系统和飞行员的纽带，成为飞行员与飞行系统进行交互的主要媒介，飞行员通过操控人机界面完成飞行任务。传统的飞机驾驶舱人机界面设计主要关注与硬件设备空间布局相关的人机工程学问题，而较少考虑界面信息的认知与交互问题。随着高速处理芯片、计算机图形技术和多媒体技术的迅速发展，使用高清晰大屏幕的计算机综合显示设备和触敏式控制界面取代传统的机械式界面已成为新一代飞机驾驶舱设计的必然趋势。具有灵活数据综合和图形显示能力的数字化显控技术一方面为优化人机界面和人机交互提供了条件，但另一方面，如果对界面的信息内容、信息组织和显示方式的设计不合理，将增添飞行员的认知负荷，影响飞行安全。因此人们对驾驶舱人机界面的设计越来越重视，在设计过程中人类的想象也越来越大胆，但这一切的应用都是基于人机界面评价的程度，是否真的合理、如何综合评价人机界面，既是一个难题也是一个必须研究的重要问题。
[0003]人机界面评价属于系统工程的范畴，其实质是对大系统进行评价，是要结合所描述系统的特点，构造一个能从多个视角和层次客观地反映系统的整体水平。民机驾驶舱人机界面评价是依据相关的设计准则及飞行员自身的体会判断人机界面中飞行员与相关的显示器、控制器以及辅助部件(如座椅等)的匹配关系的设计是否符合人机工程学的要求，进行人机界面评价既能帮助判断现有人机界面的总体及各构成要素的状态，也能借此发现设计中存在的问题，以便及时反馈给设计部门进行修改。由于民机驾驶舱涉及众多因素且各因素之间存在复杂关系，而常见评价方法中的因素往往只是根据经验或者从收集的相关资料中进行选择，这将导致评价因素的选择过程产生可信度不高、人机环三大要素很难全部列出、列出的部分因素与人机界面评价无关等问题。因此，要使人机界面系统达到合理的要求，必须要有一个合适的评价手段。目前，民机驾驶舱人机界面的评价在国外得到了充分的应用和发展，波音和空客公司已有一套成型和配套的人机界面评价方法，但鉴于技术敏感性未见公开报道。国内关于人机界面的评价多采用定性分析和虚拟仿真的方法，定量的分析研究较少，没有形成系统综合的评价方法。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术在评价过程存在决策过程的随机性、参评人员主观上的不确定性以及其认识上的模糊性等不足，本发明提出了一种基于BP神经网络(Back-PiOpagationNeural Network)的民机驾驶舱人机界面综合评价方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:
[0006]I)使用综合法、分析法、复合法或指标属性分组法选取人机界面的评价指标，评价指标包括总体布局、显示信息、显示画面、控制器及重要性原则、功能相近性、使用频率原贝U、使用顺序一致性、视角合理性、准确性、信息数量、重要信息的突出性、信息易理解性、信息可接受性、险情信号易察觉性、画面布局合理性、颜色合理性、字符设计的合理性、图标设计的合理性、刻度仪表的形式尺寸、仪表刻度设计的合理性、元件极限操作位置的科学性、功能分区明确性、重要操纵器放置的合理性和操纵舒适性；
[0007]2)确定民机驾驶舱人机界面综合评价指标体系，包括:E—民机驾驶舱人机界面评价，B1 一总体布局，B2一显不彳目息，B3一显不画面，B4一控制器，C1 一重要性原则，C2一功能相近性，C3—使用频率原则，C4一使用顺序一致性，C5—视角合理性，C6—准确性，c7—信息数量，C8一重要彳目息的突出性，C9一彳目息易理解性，Cltl一/[目息可接受:性，C11 一险情/[目号易察觉性，C12—画面布局合理性，C13—颜色合理性，C14一字符设计的合理性，C15—图标设计的合理性，C16—刻度仪表的形式尺寸，C17—仪表刻度设计的合理性，C18—元件极限操作位置的科学性，C19一功能分区明确性，C2tl—重要操纵器放置的合理性，C21—操纵舒适性；
[0008]3)采用5级评语集优、良、中、差、劣对民机驾驶舱人机界面评价的各项指标进行等级划分，确定其初始评分值；
[0009]4)根据民机驾驶舱人机界面评价体系对给定的人机界面样本进行数据采集，各个指标的打分为输入，评价结果为输出，并将采集的N个数据样本作为BP神经网络的学习样本
【权利要求】
1.一种民机驾驶舱人机界面综合评价方法，其特征在于包括下述步骤: 1)使用综合法、分析法、复合法或指标属性分组法选取人机界面的评价指标，评价指标包括总体布局、显示信息、显示画面、控制器及重要性原则、功能相近性、使用频率原则、使用顺序一致性、视角合理性、准确性、信息数量、重要信息的突出性、信息易理解性、信息可接受性、险情信号易察觉性、画面布局合理性、颜色合理性、字符设计的合理性、图标设计的合理性、刻度仪表的形式尺寸、仪表刻度设计的合理性、元件极限操作位置的科学性、功能分区明确性、重要操纵器放置的合理性和操纵舒适性； 2)确定民机驾驶舱人机界面综合评价指标体系，包括:E—民机驾驶舱人机界面评价，B1 一总体布局，B2一显示信息，B3一显示画面，B4一控制器，C1 一重要性原则，C2—功能相近性，C3—使用频率原则，C4一使用顺序一致性，C5—视角合理性，C6—准确性，C7—信息数量，C8一重要信息的突出性，C9一信息易理解性，C10一信息可接受:性，C11 一险情信号易察觉性，C12—画面布局合理性，C13—颜色合理性，C14一字符设计的合理性，C15 —图标设计的合理性，C16—刻度仪表的形式尺寸，C17—仪表刻度设计的合理性，C18—元件极限操作位置的科学性，C19一功能分区明确性，C2tl—重要操纵器放置的合理性，C21—操纵舒适性； 3)采用5级评语集优、良、中、差、劣对民机驾驶舱人机界面评价的各项指标进行等级划分，确定其初始评分值； 4)根据民机驾驶舱人机界面评价体系对给定的人机界面样本进行数据采集，各个指标的打分为输入，评价结果为输出，并将采集的N个数据样本作为BP神经网络的学习样本
【文档编号】G06N3/02GK103761581SQ201310754544
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】曹璐, 张安, 汤志荔, 徐海玉 申请人:西北工业大学