一种面向驾驶工效设计的全风挡平视显示界面构建技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人机系统设计与仿真的技术领域，涉及一种面向驾驶工效设计的全风挡平视显示界面构建技术。
【背景技术】
[0002]平视显示(Head Up Display，简称HUD) 20世纪50年代最早是为军机开发的一项新技术，之后逐渐开始在民机和汽车上得到应用。最初开发HUD的目的是作为军机的一种简单武器系统瞄准具，随着HUD性能的不断提高和功能的不断完善，其显示的信息种类和数量也不断发生变化，旨在使驾驶员不需要低头就能够看到其驾驶操纵所需要的重要信息，从而达到降低驾驶员低头查看仪表频率、减少丧失情景意识发生可能性的目的。
[0003]典型的HUD系统主要由组合仪、投影装置、HUD计算机和HUD显示控制板等组成，平视显示界面是由HUD计算机生成、投影装置投射的并经组合仪反射的信息显示界面。平视显示界面的设计直接影响着驾驶员对HUD信息的感知和判断。
[0004]目前，HUD主要针对在航空及汽车领域相应的应用环境条件，以小视域为主，对于全风挡的HUD涉及较少，由于全风挡HUD的大视域范围的特点，在工效设计的层面，缺少支持全风挡HUD界面的工效设计的有效技术手段，难以确定全风挡HUD界面对驾驶员行为绩效的影响程度。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提供了一种面向驾驶工效设计的全风挡HUD显示界面构建技术。
[0006]本发明的技术方案是:一种面向驾驶工效设计的全风挡平视显示界面构建技术，其特征在于:包括以下步骤:
步骤A:对全风挡HUD显示界面的驾驶工效设计需求进行分析，开展基于功能驱动的全风挡HUD显示界面驾驶工效设计需求定义；
步骤B:根据步骤A的需求定义，针对全风挡HUD显示界面的对象，确定全风挡HUD显示界面的各类显示对象的工效设计约束；
步骤C:在满足全风挡HUD各类显示对象的工效设计约束的基础上，构建全风挡HUD显示界面的对象库，对各个显示对象的各类编码方式进行参数化设计；
步骤D:对全风挡HUD显示界面的构建方案进行工效综合评价，使全风挡HUD显示界面满足驾驶工效需求。
[0007]步骤A所述对全风挡HUD显示界面的驾驶工效设计需求进行分析，开展基于功能驱动的全风挡HUD显示界面工效设计需求定义包括以下步骤:
(1)根据全风挡HUD的设计目标，建立HUD显示界面的工效设计目标；
(2)以HUD显示界面的工效设计目标为顶层输入，按系统进行显示功能相关的信息分类和整合； (3)求解全风挡HUD信息显示的子功能，针对HUD显示界面各个显示对象建立功能技术矩阵，明确各个显示对象的可行的编码方式。
[0008]步骤B所述根据步骤A的需求定义，针对全风挡HUD显示界面的对象，确定全风挡HUD显示界面的各类显示对象的工效设计约束包括以下步骤:
(1)针对全风挡HUD信息显示的子功能，建立HUD显示界面各显示对象位置一致性的布局约束条件，使得各类显示功能在界面相对位置关系保持一致；
(2)针对全风挡HUD信息显示的子功能，建立HUD显示界面各显示对象显示样式约束。
[0009]步骤C所述在满足全风挡HUD各类显示对象的工效设计约束的基础上，构建全风挡HUD显示界面的对象库，对各个显示对象的各类编码方式进行参数化设计包括以下步骤:
(1)构建全风挡HUD显示界面的对象库，在布局和显示样式约束范围内，对各个显示对象的各类编码方式进行参数化设计，使得各显示对象的编码方式可根据工效分析的需要进行更改，实现显示界面显示方案的快速重构；
(2)针对对象库中的各显示对象，设计各个显示对象的行为和数据接口，使得各显示对象在得到仿真数据驱动时，按照预设的行为进行信息的动态显示；
(3)生成全风挡HUD显示界面的对象代码，建立与各系统仿真模型的数据通信，实现仿真模型对显示东西的数据驱动。
[0010]步骤D所述对全风挡HUD显示界面的构建方案进行工效综合评价，使全风挡HUD显示界面满足驾驶工效需求包括以下步骤:
(1)基于显示界面的工效设计约束，确定全风挡HUD显示界面的工效评价指标集U={ul,…，ui,…，uk}和评价等级 V={ vl,…，vj,…，vm}；
(2)针对评价等级的每一个等级，构造等级模糊子集后，对相应指标采用主、客观结合的评价方法，对指标集进行量化，确定各等级模糊子集的隶属度；
(3)基于主观赋权法得到模糊权重向量集W={wl,…，wi,…，wk}，确定全风挡HUD显示界面的工效评价指标的权重值；
(4)将模糊权向量与评价指标的模糊矩阵进行复合运算S=WXR，对全风挡HUD显示界面的工效设计方案进行综合评价并得到综合评价结果。
[0011]所述信息包括速度信息、发动机信息、燃油信息、导航信息、通讯信息以及基于外环境标识指示无线传输的可读信息。
[0012]所述HUD显示界面各显示对象显示样式约束包括信息显示亮度/对比度、色度、颜色、字符格式、显示频率及响应时间。
[0013]所述设计各个显示对象的行为包括指针的旋转/摆转、指示数值的增减及指示符号根据情境的显隐藏。
[0014]本发明的有益效果为:本发明涉及的全风挡平视显示界面构建技术弥补了在全风挡HUD大视域范围工效设计层面缺少支持全风挡HUD界面工效设计的有效技术手段，确定了全风挡HUD界面对驾驶员行为绩效的影响程度，在HUD应用过程中降低了交通事故的发生，提高了驾驶的安全性。
【附图说明】
[0015]图1为全风挡HUD信息显示的子功能结构图。
[0016]图2为全风挡HUD显示界面功能技术矩阵图。
[0017]图3为典型全风挡HUD显示界面的工效评价等级图。
[0018]图4为各等级模糊子集的隶属度函数图。
[0019]图5为评价指标的模糊矩阵图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
本发明的一种面向驾驶工效设计的全风挡HUD显示界面构建技术，包括以下步骤:步骤A:对全风挡HUD显示界面的驾驶工效设计需求进行分析，开展基于功能驱动的全风挡HUD显示界面工效设计需求定义。
[0021]步骤A具体包括以下步骤:
(I)根据全风挡HUD的设计目标，建立HUD显示界面的工效设计目标；HUD显示界面的工效设计目标是对HUD显示界面的顶层要求，由于在驾驶操纵过程中，特别是在有信息判断、判断和做出动作时间限制要求的情境下，使得HUD显示界面既能显示HUD相关各系统的信息，又能使驾驶员的认知负荷、驾驶操纵效率和驾驶安全性得到保障。
[0022](2)以HUD显示界面的工效设计目标为顶层输入，按系统进行显示功能相关的信息分类和整合；全风挡HUD具有显示界面范围广、可显示信息量大的特点，显示信息分类是对可显示的系统信息进行分类，确保必要的信息得以在HUD上显示，可在全风挡HUD上显示的信息种类包括:速度信息、发动机信息、燃油信息、导航信息、通讯信息以及基于外环境标识指示无线传输的可读信息(如交通状况信息、警示标识信息等)等。
[0023](3)求解全风挡HUD信息显示的子功能，针对HUD显示界面各个显示对象建立功能技术矩阵，明确各个显示对象的可行的编码方式；全风挡HUD信息显示的子功能结构如图1所示，针对各子功能建立功能技术矩阵如图2所示。
[0024]步骤B:根据步骤A的需求定义，针对全风挡HUD显示界面的对象，确定全风挡HUD显示界面的各类显示对象的驾驶工效设计约束。
[0025]步骤B具体包括以下步骤:
(I)针对全风挡HUD信息显示的子功能，建立HUD显示界面各显示对象位置一致性的布局约束条件，使得各类显示功能在界面相对位置关系保持一致；各类显示功能在界面相对位置关系保持一致是各显示对象在实现HUD功能过程中或处于运行状态时，各显示对象在全风挡HUD显示界面的相对位置要保持不变。
[0026](2)针对全风挡HUD信息显示的子功能，建立HUD显示界面各显示对象显示样式约束，包括信息显示亮度/对比度、色度、颜色、字符格式