An experimental analysis of situation awareness for cockpit display interface evaluation based on flight simulation

Aircraft cockpit display interface (CDI) is one of the most important human-machine interfaces for information perceiving. During the process of aircraft design, situation awareness (SA) is frequently considered to improve the design, as the CDI must provide enough SA for the pilot to maintain the flight safety. In order to study the SA in the pilot-aircraft system, a cockpit flight simulation environment is built up, which includes a virtual instrument panel, a flight visual display and the corresponding control system. Based on the simulation environment, a human-in-the-loop experiment is designed to measure the SA by the situation awareness global assessment technique (SAGAT). Through the experiment, the SA degrees and heart rate (HR) data of the subjects are obtained, and the SA levels under different CDI designs are analyzed. The results show that analyzing the SA can serve as an objective way to evaluate the design of CDI, which could be proved from the consistent HR data. With this method, evaluations of the CDI design are performed in the experimental flight simulation environment, and optimizations could be guided through the analysis.     

基于混合现实技术的民机驾驶舱仿真平台

为了满足民机驾驶舱设计早期多方案对比和快速优化迭代的需求,研发了面向民机驾驶舱的混合现实仿真平台。以实体场景模块、可视化模块和运行逻辑模块为依托, 构建了仿真平台的系统框架; 在此基础上, 研究了高精度动态虚实融合技术, 解决了混合现实平台中操控部件和人的数字孪生问题; 为了验证混合现实仿真平台的可行性和有效性, 在物理驾驶舱仿真平台和混合现实驾驶舱仿真平台开展相同的试验,采用主观评估和客观测量相结合的方法对驾驶舱操纵部件可达性、布局合理性、仪表显示可视性和可读性方面进行人机工效分析, 并将两组试验的试验数据进行对比。试验结果表明,混合现实平台与物理平台的测试效果基本一致,能够为驾驶舱设计早期多方案对比评估提供有效的测试平台。     

基于OpenGL的虚拟座舱显控系统快速设计与实现

以当前飞机座舱显控系统为背景,介绍座舱显控系统的组成和功能。以国内外通用的座舱显控系统为参考对象,使用VC++开发平台,应用OpenGL专业图形开发库,结合快速原型开发思想,设计并实现了一套完整的虚拟座舱显控系统。该虚拟座舱显控系统实现了数据显示、按键控制等功能。该系统能用来座舱显控系统的论证、开发和功能测试,还为飞行员的演示和培训提供了一种简单、快速、经济的选择。     

民用飞机驾驶舱照明光辐射安全问题探讨The Discussion of Civil Aircraft Cockpit Lighting light radiation safety issue 魏培坤 吴春泽

民用飞机驾驶舱照明旨在为飞行员创造一个舒适安全的视觉环境,保证飞行员能准确地操作各种控制开关和清晰地判读仪表、显示器等的显示信息。照明的安全除了传统意义上的安全外也应包括光辐射安全,随着LED在驾驶舱照明中的应用,光辐射安全问题日益突出,必须制定出一种对驾驶舱照明环境中的光辐射危害水平进行评估的方法,以保证飞行员的眼睛和皮肤不受到潜在的光辐射伤害。     

飞机驾驶舱人-机-环实验平台研究

为了在地面实验室开展系统全面的飞机驾驶舱工效学实验,提出了一套完整的人-机-环闭路仿真模拟实验系统方案.综合分析实验系统的设计指标和功能要求,基于相似理论和模块化设计方法,分别对飞机仿真平台的硬件系统和软件系统、环境模拟舱、飞行员生理和心理测量系统开展研究和方案设计.最后搭建出半物理仿真模拟实验平台,实验平台可用于飞行员工作效率的影响机理研究、飞行员工作负荷评估以及仪表显示界面布局设计等.     

Synthetic Vision-a view in the fog

A program called the Synthetic Vision Technology Demonstration Program, which is aimed at evaluating and demonstrating technologies permitting aircraft to land in very low visibilities over a wide range of airports, is described. The idea is to provide an electronic image of the runway to the pilot on a head-up display with an overlay on the display of symbology providing all the navigation and performance information needed to fly and land the aircraft. Millimeter-wave radar, infrared sensor, head-up display, and airborne computer processing technologies are being tested. The theoretical performance of the system concept at 35 GHz is compared to the actual performance of the 35-GHz experimental demonstration system for typical approach and runway intrusion detection conditions     

基于改进PMV指标的飞机驾驶舱热舒适性分析

由于飞机驾驶舱处于高空太阳辐射的狭小热环境中,现有的人体热舒适性评价指标无法准确评价其热舒适性。本文从人体热平衡方程出发,对人体热舒适性预测平均评价(PMV)指标中的辐射换热项进行了修正,提出了一种适用于飞机驾驶舱内部热舒适性评价的指标PMV_F(PMV for Fighter)。同时,采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法对驾驶舱内部气流组织进行了数值计算,并对其热舒适性进行了分析。计算结果与实验数据吻合较好,基于PMV_F指标的计算结果能够反映驾驶舱内飞行员的热舒适状况,表明该方法可以用于飞机驾驶舱的热舒适性设计与评价。     

飞机座舱显示控制界面设计

飞机座舱显示控制系统作为人机接口,一直是航空工效学关注的对象,提高飞机座舱显示控制系统的可视性和方便操作性,是其设计时所要追求的目标。综合近年来飞机座舱显示控制界面的相关研究现状,创建一种飞机座舱显示控制界面设计方法,并探讨软件设计中涉及到的一些关键技术。该方法集成在 C++系统 中,在飞机座舱设计的各个阶段分别引入飞行员三维人体几何模型和运动学模型;结合视景仿真建模理论和相 关软件,实现飞行视景及座舱显示控制界面的开发;提出飞机座舱显示控制界面设计的综合评价方法,以及各 种评价指标的筛选与评价体系的确立。该显示控制界面设计方法能够通过模拟飞行员的操作动作与计算视 角、可达性、操纵力等参数,较好地反映出飞行员的运动学和动力学特性,提高了界面友好性、操作直观性、简便性。     

民机驾驶舱扬声器啸叫成因研究与抑制方法

民用飞机驾驶舱扬声器是一个电声换能器件,安装在飞机驾驶舱中,可将电信号转为声信号输出,并将声学功率辐射到驾驶舱。驾驶舱扬声器不仅能够为驾驶舱内的机组人员提供与客舱乘务人员以及塔台管制人员的通话语音,还能够提供飞行导航音、选呼音和告警音的发声。因此,驾驶舱扬声器是飞机上不可或缺的机载设备,为飞机的飞行安全提供了保障。驾驶舱扬声器产生的尖锐刺耳啸叫让人难以忍受,导致飞行机组无法听到其他声音,甚至无法使用语音通信系统,严重时会影响到飞行安全。指出驾驶舱扬声器"啸叫"的危害,分析啸叫的成因,并在此基础上探讨驾驶舱扬声器"啸叫"的抑制方法,为民机驾驶舱音频系统的防啸叫设计提供一定的参考依据。     

Cockpits for 2010 and Beyond

Truly optimal weapon system performance is highly dependent on the level of man-machine cockpit integration resulting from the intelligent application of crew station technologies. Future cockpits will incorporate a wide range of enhancements. Heavy application of artificial intelligence techniques can be expected to encompass the entire spectrum of crew station technologies; from data fusion, to optimized display resource management, to real-time onboard maintenance and fault reporting, and even to the optimization of pilot physiological needs. Emphasis on exploiting applications of the ultimate human resource, the mind, can be expected through the use of biocybernetics; initially to control previously manual and/or automated cockpit functions, and eventually to allow bidirectional communications. Future enhancements can also be expected to improve aircrew performance by allowing the pilot to take full advantage of aircraft maneuvering capability, and to operate effectively in hostile chemical, biological and radiological environments. New high resolution, full color, three dimensional crew station display devices will complement enlarged sensor suites and enhance aircrew situational awareness. Does the pilot really need to see the outside world to fly and fight effectively? Or, can panoramic display techniques, in an encapsulated environment, coupled with 4? steradian sensor coverage, increase performance? This paper strives to illustrate some ``no holds barred' approaches to making future fighter cockpits an ``in-tune' extension of the operator, based on current and projected tactical needs.     

平视显示器的机上安装研究

由CRT中心点发出与平显光轴线平行并通过驾驶员眼点的光线是平显的零位瞄准线。平显的炮口十字线不宜称为零位瞄准线。平显的零位瞄准线被要求相对于飞机机身水平线下沉一定角度安装。平显的构造－安装方程表述了平显构造参量与安装参量间的关系。当平显在飞机上的安装要求确定后，平显的构造被方程所限定；当平显的构造确定后，平显在飞机上的安装被方程所限定。》     

基于FPGA的机载图形加速子系统设计与实现

本文设计了一种用于飞机座舱的图形显示加速子系统,该子系统支持字符和2D图形的生成显示,并具有反走样处理功能.为了避免直接读写外部DDR2存储器导致的DDR2操作瓶颈,提出增加缓存模块存储中间计算结果的方法,将计算逻辑和输出逻辑分开,对比较耗时的输出操作进行优化和集中处理以形成流水线操作,以达到实时显示的目的.实际应用结...     

飞机座舱液晶显示系统设计

分析了飞机座舱综合液晶显示系统的特点,采用数字信号处理器ADSP21060搭配FPGA设计了座舱图形液晶显示系统,并已成功应用于实际系统,具有高效、通用、灵活的特点。     

The C-17 multifunction display: a building block for avionicsystems

The multifunction display (MFD) developed for use as the primary cockpit display system on the US Air Force C-17A military air transport is described. The 6-in by 6-in color cathode ray tube (CRT) display features a self-contained 1750 processor and vector generator capable of processing MIL-STD-1553B aircraft data and raster video into any of 10 formats as selected by the pilot or copilot. The MFD can display stroke, raster, or hybrid formats in 16 colors. Raster images are driven by sensor inputs with an RS-170 or RS-343 interface. The CRT uses a taut mask delta gun design and provides the best available brightness and line-width performance. The display features small size, low weight, low power, standard interface, and adaptable software. Reconfigurability in the aircraft is enhanced by using four identical cockpit displays     

民机驾驶舱显示触控系统人机工效综合评价

未来民机驾驶舱将广泛采用触控技术,但目前尚未形成针对民机驾驶舱显示触控系统的人机工效评价体系与评价方法。针对上述问题,首先梳理民机驾驶舱显示触控系统相关的现行标准与规范,结合适航规章中人为因素考察项,提出民机驾驶舱显示触控系统人机工效评价指标体系。其次,考虑到评价指标的模糊性与灰色性,基于灰色关联分析,对传统模糊层次综合评价算法从数据集结处理和指标权重确定两个方向进行改进,通过构造专家信度系数修正秩次矩阵,实现专家认知特性的定量描述,建立民机驾驶舱显示触控系统人机工效综合评价模型。最后,结合ACROSS项目下的民机驾驶舱显示触控系统人机工效评价试验案例,分析驾驶舱显示触控系统配置策略对系统人机工效的影响,验证了评价体系与评价方法的适用性和合理性。     

飞机座舱内饰视觉仿真方法研究

讨论了飞机座舱内饰视觉仿真的研究内容及方法,建立了飞机内饰视觉仿真方法框架模型。以CATIA为平台,依据GJB、HB等有关标准建立了飞机座舱模型,并根据视线追踪算法利用SPEOS CAA V5的LM模块对驾驶员的视线进行追踪仿真,在飞机设计阶段针对座舱眩光问题开展了虚拟分析并提出了解决方案。     

民用飞机驾驶舱人机界面评估方法研究

驾驶舱人机界面(Human Machine Interface,以下简称HMI)是连接飞行员和飞机的重要桥梁,人机界面的好坏直接关系到飞机的使用效率及运行安全。以民用飞机为例,分析研究了在飞机的设计过程中驾驶舱领域的人机界面设计评估相关问题和理论,并结合实际,建立了人机界面评价指标,提出了以适航规章为基础的驾驶舱人机界面评估方法。该方法有助于设计过程中的设计评估验证活动,可提高评估效率,促进设计更为合理的符合适航规章和使用需求的驾驶舱人机界面。     

民用飞机设计驾驶舱操纵设备的评估

人机工效影响着飞行员操纵飞机的感受,因此在民用飞机设计过程中,对人机工效进行及早考虑是非常重要的。在民用飞机设计的各个阶段,都需要适时邀请具有一定资质的飞行员对驾驶舱的人机工效进行评估。对民用飞机设计中飞控驾驶舱飞行员评估方法进行介绍,对评估的要点进行总结分析,供相关工程设计人员参考。     

民用飞机座舱空气分配优化设计与试验验证

以仿真分析和试验试飞为手段,对某型客机空气分配进行优化设计。首先建立飞机座舱热载荷动态仿真模型,分析飞机驾驶舱及客舱新的供气需求;其次根据飞机空气分配管路实际构型建立Flowmaster 仿真模型,并基于模型调节管路构型,以调整各舱室空气分配流量,实现驾驶舱和客舱的流量需求;最后将优化设计应用于民用飞机空气分配系统中,仿真分析和试验试飞验证结果吻合较好,说明了仿真技术手段的合理性。     

民用飞机驾驶舱设计变革

民用飞机驾驶舱设计历经了数代的发展,从原始简单衍变至复杂集成,继而往简约智能化方向发展。同时驾驶舱设计理念也在不断进步,从"以功能为中心"的设计理念衍变为"以人为中心"的设计理念,但不同制造商对此理念的理解存在差异,体现在对使用者"驾驶员"角色的定位差异明显。从该设计理念出发,提出了基于驾驶舱运行场景的正向设计方法,通过充分识别运行场景并提取和转化设计需求,设计出人机匹配度高的驾驶舱。随着各种新技术的成熟应用,"以人为中心"设计理念为牵引,利用基于驾驶舱运行场景的驾驶舱正向设计方法,将引领新一代民用飞机驾驶舱设计的变革,并展望了民机驾驶舱在人机交互方式、驾驶舱布置和布局、驾驶舱视景和驾驶舱综合环境等方面的发展趋势。