专利名称：具有信息显示界面设计测试功能的飞行模拟系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种具有信息显示界面设计测试功能的飞行模拟系统。
背景技术：
随着航空工业的发展，越来越多的新型显示技术开始运用到飞机座舱信息显示界 面的设计中，随之产生的人机匹配问题也日益引起航空工效学界的关注。不良的信息显示 界面设计(如不合理的信息编码方式或布局方式)可能增加飞行员的视觉疲劳，改变飞行 员的注意力分配策略，进而可能影响到信息获取的速度与精度。因此，研究如何从人机工效 学角度对信息显示界面的设计方案做出合理测评，具有重要意义。为了解决飞机座舱信息显示界面设计测评面临的问题，国内外学者开展了多项相 关研究。但现有研究大都是在实验室的静态条件下，抽取或设定飞行过程中的某些环节，通 过在单一显示器上建立仿真模型而展开测评。这种抽象模拟的过程与飞行员在实际飞行 时从信息显示界面上获取信息并做出反应判断的过程有很大差异，因此测评的信度是有限 的。由于飞行活动的复杂性和危险性，这类测评的实际效用需要通过现场验证以确定是否 适用于现实的飞行环境。但在真实的飞机上进行这种现场测评的代价是昂贵的，也是危险 的。飞行模拟器的出现在精心控制的实验室研究与真正的航行之间建起了桥梁。发展至令， 飞行模拟器在沉浸感、交互性等方面已发展得比较完善。但是，目前的飞行模拟器主要用于 飞行训练或了解特定的飞行工况(如过载对人体生理影响等)，缺乏既能模拟飞行过程又 能对信息显示界面设计进行工效测评的综合功能。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种飞行模拟系统，其特征在于包括驾驶台硬件系统，用于模拟飞机座舱的物理环境；飞行任务仿真系统，用于对飞行状态与飞行环境进行实时动态仿真；人机工效测评系统，用于对座舱的信息显示方案进行测评。根据本发明的另一个方面，提供了一种用于飞行模拟系统的信息显示界面模拟系 统，其特征在于包括加载信息显示方案子模块，用于对待测评的飞机座舱信息显示界面方案进行加 载；仿真循环子模块，用于进行仿真循环；飞行任务结束判断子模块，用于判断飞行任务是否结束；飞行数据读取子模块，用于在所述飞行任务结束判断子模块判定飞行任务未结束 时读取飞行数据；显示信息绘制子模块，用于根据待测评的信息显示方案绘制显示信息，并控制信 息显示界面数据的实时变化及指针偏移；信息显示界面子模块，用于显示所述显示信息。
图1为本发明的硬件结构组成示意图；图2为本发明的飞行动力学系统模块工作流程图；图3为本发明的视景模拟系统模块工作流程图；图4为本发明的信息显示界面模拟系统模块工作流程图；图5为本发明的信息显示界面模拟系统模块中的加载信息显示方案子模块工作 流程图；图6为本发明的信息显示界面模拟系统模块中的绘制显示信息子模块工作流程 图；图7为本发明的人机工效测评系统工作流程图；图8为本发明的整体系统构成图。
具体实施例方式为提高飞机座舱信息显示界面的设计质量，缩短研制周期，降低成本，本发明提供 了一种具有飞机座舱信息显示界面设计测试功能的飞行模拟系统。该飞行模拟系统除了能 够用于飞行模拟，还能够对信息显示界面的设计方案进行工效测评。根据本发明的一个实施例的一种具有飞机座舱信息显示界面设计测试功能的飞 行模拟系统，包括(见图8)驾驶台硬件系统(1)；飞行任务仿真系统O)；人机工效测评系 统⑶。其中，如图1所示，驾驶台硬件系统(1)包括座舱外壳(101)、多台液晶显示器 (102-106)、左辅助操纵台(107)、座椅(108)、油门杆(109)、驾驶杆(110)及脚蹬(111)组 成。多台液晶显示器(102-106)包括一台用于显示视景和平显信息的液晶显示器(102) 以及多台实现前上方显示(UFD，Up-FrontDisplay)与多功能显示(MFD，Multi-Function Display)的触摸屏(103-106)。如图2至4所示，飞行任务仿真系统(2)包括飞行动力学系统模块、视景模 拟系统模块02)以及信息显示界面模拟系统模块03)；飞行任务仿真系统O)的一部分 或全部可以用计算机程序实现。其中，飞行动力学系统模块用于计算飞机的位移和 姿态变化，以模拟飞机飞行的全过程；视景模拟系统模块0 用于模拟飞机仿真模型、机 场及其附近的地形(如丘陵、公路、城镇及湖泊树木等)，完成对飞机飞行状态与飞行环境 的实时仿真，并将其显示在驾驶舱前方的32英寸显示器(102)上；信息显示界面模拟系统 模块03)用于模拟并加载待测评的飞机座舱信息显示界面设计方案。飞行任务仿真系统 (2)预留了人机工效测评接口，通过该接口，可将已设计好的待测评的飞机座舱信息显示界 面设计方案模型载入平显(10 或任一台多功能显示器(103-106)并进行显示。人机工效测评系统C3)用于对所加载的飞机座舱信息显示界面的设计方案进行 测评。人机工效测评系统C3)提出一种用于测评飞机座舱信息显示界面设计的新方法，以 使飞机工程样机制造之前，及时引入用户进行评估，尽可能的减少设计反复。人机工效测评系统(3)的基本原理是通过择近原则对待测评的飞机座舱信息显 示界面方案进行模式识别。模式识别解决的是在某类事物中有若干标准模型，而应将这类事物中的一个具体对象归为哪一种模型的问题。对信息显示界面进行工效测评的主要目的 是为了明确其在多大程度上符合现有标准，因此将其归为模式识别问题。首先根据有关标 准(军标、航标、国标、相关文献和航空部门有关专家的知识等)建立测评指标体系，并根据 测评指标来对显示系统性能进行分级，作为标准模型库；然后根据模糊理论构建模式识别 数学模型；将所要测评的飞机座舱信息显示界面方案作为待识别对象，使用择近原则来进 行模式识别。使用该人机工效测评系统的具体程序是选定某一具体的飞行任务仿真(起 飞、巡航或降落)作为测评背景，测试人员通过所加载的飞机座舱信息显示界面获取飞行 信息，完成飞行模拟任务。之后通过人机功效测评系统对飞机座舱信息显示界面的设计方 案进行适人性测评，并将综合测评结果反馈用户。人机工效测评系统C3)采用模糊模式识别方法来对信息显示界面设计方案的合 理性进行测评。作为一个实例，把飞机座舱信息显示界面的设计水平划分为I、II、III、IV、 V 5个等级。其中，等级I代表“设计水平满足要求，不需要改进”；等级II表示“设计水平 基本满足要求，有少许缺陷”；等级III代表“设计水平有缺陷，需要部分改进”；等级IV表示 “设计水平有较大缺陷，需要较大改进”；等级V表示“设计水平完全不符合要求，需要重新 设计”。在显示信息的可飞性、仪表形状的适人性、字符设计的可读性、信息布局的合理性和 颜色匹配的舒适性等5个测评指标上，按上述I、II、III、IV、V 5个等级来确定。其中，“显 示信息的可飞行”指显示信息内容是否足够充分，是否有助于飞行员判断控制飞机；“仪表 形状的适人性”指表盘大小、刻度间距、刻度标记、刻读方向、指针数量、指针形状；指针长 度、指针宽表盘大小、刻度间距、刻度标记、刻读方向、指针数量、指针形状；指针长度、指针 宽度、指针运动速度等的设计是否使人感觉舒适；“字符设计的可读性”指图形、文字和数字 等信息的显示格式能否使飞行员快速、准确的获取需要的信息；“信息布局的合理性”指不 同信息的呈现位置是否便于飞行员获取；“颜色的匹配性”指显示界面的颜色搭配是否有利 于信息的获取，是否使飞行员感觉舒适。表1为量化后得到的标准模型参数表。表1标准模型参数值
权利要求
1.一种飞行模拟系统，其特征在于包括驾驶台硬件系统(1)，用于模拟飞机座舱的物理环境；飞行任务仿真系统O)，用于对飞行状态与飞行环境进行实时动态仿真；人机工效测评系统(3)，用于对座舱的信息显示方案进行测评。
2.如权利要求1所述的飞行模拟系统，其特征在于所述飞行任务仿真系统(2)包括 飞行动力学系统模块(21)，用于计算飞机的位移和姿态变化，以模拟飞机飞行的过程；视景模拟系统模块(22)，用于完成对飞机飞行状态与飞行环境的实时仿真，并将其显 示在驾驶舱前方的显示器(10 上；信息显示界面模拟系统模块(23)，用于模拟并加载待测评的飞机座舱信息显示界面设 计方案。
3.如权利要求2所述的飞行模拟系统，其特征在于所述信息显示界面模拟系统模块 (23)包括加载信息显示方案子模块031)，用于对待测评的飞机座舱信息显示界面方案进行加载；仿真循环子模块(2207)，用于进行仿真循环； 飞行任务结束判断子模块032)，用于判断飞行任务是否结束； 飞行数据读取子模块033)，用于在所述飞行任务结束判断子模块(23 判定飞行任 务未结束时读取飞行数据；显示信息绘制子模块034)，用于根据待测评的信息显示方案绘制显示信息，并控制信 息显示界面数据的实时变化及指针偏移；信息显示界面显示子模块035)，用于显示所述显示信息。
4.如权利要求3所述的飞行模拟系统，其特征在于所述加载信息显示方案子模块 (231)进一步包括ADF应用文件创建子模块(2311)，用于创建一个用Lynx定制的ADF应用文件； 多通道显示子模块0312)，用于利用Vega的多通道功能在所述ADF应用文件中设置外 景通道和驾驶员通道的多通道显示，并且这两个通道之间可以通过按键进行互相切换；驾驶员通道子模块(2313)，用于模拟驾驶员在飞机座舱内透过挡风玻璃观察到的外景 场景；外景通道子模块(2314)，用于显示外景和飞机；驾驶员通道的仿真子模块(2315)，用于接收加载的已设计好的待测评的飞机座舱信息 显示界面方案0316)并进行相应的仿真；以及相关属性设置子模块(2317)，用于设置其它相关属性。
5.如权利要求4所述的飞行模拟系统，其特征在于所述外景通道和驾驶员通道之间可以通过按键操作进行互相切换， 所述外景通道是一个辅助显示通道，可以通过这个通道观察飞机的具体位置和姿态。
6.如权利要求3所述的飞行模拟系统，其特征在于所述绘制显示信息子模块(234)包括Vega应用程序子模块(2341)，用于在Visual C++中建立基于MFC的Vega应用程序，CALLBACK回调函数添加子模块(2342)，用于在Vega应用程序Q341)的视类结构中添 加类实例级别的CALLBACK回调函数，vgChannel类实例事件判断子模块(2343)，用于在运行过程中判断事件是否为驾驶员 通道的vgChannel类实例事件，若“是”则调用OpenGL绘图函数，并根据飞行数据和待测评 的飞机座舱信息显示界面方案进行绘图，得到所需要的显示效果，若“否”则返回进行所述 CALLBACK回调函数添加子模块0342)的操作；绘图函数子模块(2345)，用于进行上述调用OpenGL绘图函数的操作，通过结合飞行数 据0344)和待测评的飞机座舱信息显示界面方案0316)的绘图操作，从而得到所需要的 显示效果。
7.如权利要求1所述的飞行模拟系统，其特征在于所述人机工效测评系统(3)包括 读入设计水平等级数据子模块(31)，用于读入设计水平等级数据，读入测评指标数据子模块(32)，用于读入测评指标数据，标准模型库组建子模块(33)，用于根据读入的所述设计水平等级数据及测评指标数据 组建出标准模型库，测评数据采集子模块(34)，用于采集测评数据， 待识别模型库建立子模块(35)，用于建立待识别模型库， 贴近度计算子模块(36)，用于计算待识别模型库与标准模型库之间的贴近度， 设计水平等级计算子模块(37)，用于根据所述贴近度计算出所述飞机座舱信息显示界 面设计方案的设计水平等级。
8.用于飞行模拟系统的信息显示界面模拟系统(23)，其特征在于包括加载信息显示方案子模块031)，用于对待测评的飞机座舱信息显示界面方案进行加载；仿真循环子模块(2207)，用于进行仿真循环； 飞行任务结束判断子模块032)，用于判断飞行任务是否结束； 飞行数据读取子模块033)，用于在所述飞行任务结束判断子模块(23 判定飞行任 务未结束时读取飞行数据；显示信息绘制子模块034)，用于根据待测评的信息显示方案绘制显示信息，并控制信 息显示界面数据的实时变化及指针偏移；信息显示界面显示子模块035)，用于显示所述显示信息。
9.如权利要求8所述的信息显示界面模拟系统(23)，其特征在于所述加载信息显示方 案子模块031)包括ADF应用文件创建子模块(2311)，用于创建一个用Lynx定制的ADF应用文件； 多通道显示子模块(2312)，用于利用Vega的多通道功能在所述ADF应用文件中设置外 景通道和驾驶员通道的多通道显示，并且这两个通道之间可以通过按键进行互相切换；驾驶员通道子模块(2313)，用于模拟驾驶员在飞机座舱内透过挡风玻璃观察到的外景 场景；外景通道子模块(2314)，用于显示外景和飞机；驾驶员通道的仿真子模块(2315)，用于接收加载的已设计好的待测评的飞机座舱信息 显示界面方案0316)并进行相应的仿真；以及相关属性设置子模块(2317)，用于设置其它相关属性。
全文摘要
本发明提供了一种飞行模拟系统，其实验台的组成包括驾驶台硬件系统、飞行任务仿真系统以及人机工效测评系统三部分。该人机工效测评实验台将对信息显示界面工效测评与传统的飞行任务仿真这两项功能进行了集成。通过将飞机座舱信息显示界面设计方案载入该飞行模拟系统，并令测试人员在模拟飞行后，利用人机工效测评系统对信息显示界面设计方案进行测评，从而对飞机座舱信息显示界面的适人性做出评定。利用该人机工效测评实验台，可以提高飞机座舱信息显示界面的设计质量，缩短研制周期，降低开发成本。
文档编号G06F17/50GK102087675SQ20101021224
公开日2011年6月8日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者完颜笑如, 庄达民, 张磊, 马春霞, 魏蘅阳 申请人:北京航空航天大学