基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则

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1、2015年2月第41卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2015V01．4lNo．2http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0087基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则范晓丽1，周前祥“，柳忠起1，解芳2(1．北京航空航天大学生物与医学工程学院，北京100191；2．中国北方车辆研究所，北京100072)摘要：对飞行

2、员在飞行中通过视觉搜索监视各种仪表信息的过程进行研究，探索时间压力和搜索难度两个因素对视觉搜索绩效的影响，从而为飞机座舱显示界面的工效学设计提供科学依据．设计视觉搜索程序来模拟飞机显示界面，并通过预实验确定时间压力水平和搜索难度水平的典型分级范围，在此基础上进行正式实验并记录反应正确率和反应时间．采用SPSS19．0对实验结果进行双因素分析、简单效应、回归分析等，得到如下结论：不同水平的时间压力和搜索难度对反应正确率的影响具有显著性差异；不同水平的搜索难度对反应时间的影响具有显著性差异，并且在一定条件下反应时间和干扰项数目成线性递增

3、关系；在保证较高正确率的状态下，即在人的认知能力范围之内，不同的时间压力水平对反应时间的影响没有显著性差异．因此，在飞机座舱显示界面视觉搜索的工效学设计中，要将时间压力和搜索难度进行最佳匹配才能取得较好的工作绩效．关键词：工效学；界面；视觉搜索；时间压力；搜索难度中图分类号：V215．5“；TBl8；B842．1文献标识码：A文章编号：1001-5965(2015)02-0216-06随着航空科学技术的发展，尽管现代飞机设计中充分利用了高科技成果，使自身的设计日渐完善，从而使固有的故障大幅度减少，但是随着飞行高度、速度、巡航时间的不

4、断增加以及显示系统、操作系统的自动化，任务都逐渐集中到一人或少数几个人来完成，使飞行员的生理、心理承受的负荷越来越大，因工效学问题考虑不当而导致飞行故障成为制约飞行安全的主要因素¨。2·．视觉是人重要的信息获取渠道，大约80％～90％的信息来自于视觉．飞行员在飞行过程中，中枢神经和视觉器官始终处于注意力集中的紧张状态：不断进行信息收集、分析、判断、发出指令等处理过程．信息接收-分析一处理过程是引起眼疲劳和中枢神经系统疲劳的主要因素¨1．因此，在飞机座舱界面设计时应考虑飞行员的视觉认知特点M1．在飞行活动中，飞行员除了需要监视外部环境

5、的变化，还要了解自身战机的飞行状况．系统的工作条件参数、输入参数、工作状态参数等，大多数都是由显示仪表传递给飞行员的．飞行员需要时刻通过视觉搜索座舱显示界面的仪表群，对目标仪表信息进行监视判断，进而实施对系统的操纵与控制．但是，随着飞机性能的提高，座舱仪表明显增多，搜索难度增大，虽然目前综合显示仪表被广泛应用，对减少座舱仪表起了很大的作用，但没有从根本上改善这一状况．飞行员视觉搜索的过程还受时间限制，不能随心所欲搜索到任何时刻，即面临着一定的时间压力．时间限制和搜索难度构成的综合压力会对人的生理和心理产生影收稿日期：2014-03-

6、04；录用日期：2014-06·12；网络出版时间：2014-07-0809：36网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0087．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(31170895)；国防预研基金资助项目(A0920132003)；中国航天员中心人因工程重点实验室开放课题资助项目(HF2013一K-06)作者简介：范晓丽(1985一)，女，山西朔州人，博士生，fanfanl9851414@163．cam}通讯作者：周前祥(1969一)，男，湖南新

7、宁人，教授，zxqg@buaa．edu．cn，主要研究方向为航空航天人因工程．引用格式：范晓丽，周前群，柳忠起，等．基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则ⅣJ．北京航空航天大学学报，2015，41(2)：216．221．FanxL，ZhouQx，LiuZQ，eta1．PrlncipleofplanedisplayinterfacedesignbasedonvisualsearchfJl．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautjcs．2015，41f2J：216—221(in

8、Chinese)．第2期范晓丽，等：基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则217响，进而导致搜索绩效改变瞰1．1．3实验条件控制目前国内外关于座舱视觉显示界面工效的研究多集中于如何对信息进行编码(字符种类、符号形状、大小、颜色、背景色、亮