[发明专利]一种座舱模拟操纵试验台人机工效测评系统及测评方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟座舱人机工效测评系统及测评方法。

背景技术

座舱作为人机接口，其设计的好坏，直接关系到操作员能否做出正确的判断和决策以及能否合理的控制，从而保障产品的安全。早期的座舱的设计往往是由设计人员凭想象来进行设计，一般随意性很大，而操作人员也根据设计人员设计制作的座舱进行操作，一般只要没有发生太大的问题，座舱是不会再进行大的改进，而因此很多的安全隐患隐蔽座舱里，有时发生事故一般人们都是从操作者的失误去寻找问题，而很少去联系座舱的设计是否有误。目前随着新的显示控制技术的不断出现，自动化程度的日益广泛化，新型多功能综合显示器的不断推出，因此座舱的设计成了设计者关注的重点。

目前，座舱的设计时，人机工效的评价日益得到关注，如在飞机座舱的设计中，按照以前的做法，是需要将真实的座舱实物做出来，并由飞行员进行模拟操作才能发现一些基本问题，并加以改进，这样在施工中还需要投入大量的人力物力，并且消耗大量的验证时间。而目前的飞机模拟座舱得到广泛的应用，它能够利用各种新型的显示装置模拟飞机在飞行中的飞机舱外的环境，依靠液压系统模拟飞机的姿态，并且在触摸屏上模拟飞机座舱的操作按钮，使飞行员在模拟座舱中模拟真实的飞行驾驶，一些座舱设计中的人机工效问题在地面模拟阶段就被发现并及时改进，通过软件的改动，即可改变座舱的按钮、显示器、报警灯等的设置，大大节省了模拟座舱的实物制作时间。但是目前模拟座舱缺乏足够的客观数据和细致的定量描述，没有完善的综合指标体系和评价标准，基本上是靠检验者的感觉来进行模拟驾驶的性能，其最终的验证需要在样机搭建完成之后才能进行，那一旦飞机座舱的设计中含有重大人机工效问题时，其后带来的设计返工将造成巨大的人力、物力的浪费。设计一套座舱人机工效测评系统及方法，对于减轻飞机重量、提高开发效率，促进设计部门工效评价工作有着重要的现实意义与作用

发明内容：

本发明的目的是解决现有技术中所存在问题，提供一种座舱模拟操纵试验台人机工效测评系统及测评方法。

本发明设计一种座舱模拟操纵试验台人机工效测评系统，包括模拟操作舱，模拟操作舱内的照明装置及摄影装置，安装在模拟操作舱内的用于模拟仪表板的显示装置、模拟座舱外视景的显示装置、模拟操作板的显示装置，计算机系统，其特征在于：在模拟操作舱有操作员座椅，围绕操作员座椅设置有数据采集装置，数据采集装置包括传感器、眼动仪、红外跟踪仪、3D鼠标、数据手套；用于模拟仪表板的显示装置、模拟座舱外视景的显示装置、模拟操作板的显示装置、布置有真实的按/旋钮、操作杆的操作面板、操作员座椅、各传感器、眼动仪、红外跟踪仪、数据手套和3D鼠标均由计算机控制连接；计算机系统包括有动力学仿真模快，虚拟视景仿真模块，数据采集模块，试验分析模块。其特征在于：安装在模拟操作舱内的用于模拟仪表板的显示装置、模拟座舱外视景的显示装置、模拟操作板的显示装置、布置有真实的按/旋钮、操作杆的操作面板、操作员座椅的安装底座上均设置有二维或三维移动装置和/或一维或二维转动装置。其特征在于：所述的用于模拟仪表板的显示装置和模拟操作板的显示装置为实际的仪表板和操作板。一种座舱人机工效测评方法，其特征在于：根据设计需要，确定用于模拟仪表板的显示装置、模拟座舱外视景的显示装置、模拟操作板的显示装置、布置有真实的按/旋钮、操作杆的操作面板、操作员座椅的多维位置和或转动位置，在试验人员身体上需要检测位移处安装传感器，手上套有数据手套，驾驶评估人员戴上眼动仪或者利用仪表台上的固定眼动仪，计算机系统根据测评要求，动力学仿真模块将模拟出各种驾驶状态，并将对应的参数传送到模拟仪表板的显示装置和模拟操作板的显示装置上，虚拟视景仿真模块将模拟的外视景图像传送到模拟座舱外视景的显示装置上，试验人员根据所见到的模拟座舱外视景的显示装置上的图像和模拟仪表板的显示装置所显示的数据进行对应的手脚眼的操作，试验人员身体各部位的移动及手指的动作及眼睛注视点的观测数据由数据采集模块采集，并由试验分析模块分析。基于任务及工作量的人机工效评估方法,其包括了一种试验过程记录与管理模块，行为分析模块，以及虚拟人体模型模块；试验过程记录及管理模块可以与数据采集系统相连，并将整个测试过程录制下来（包含飞行过程、驾驶者眼动、手脚运动、测试者面部表情等），虚拟人体模型软件模块可以提供部分用户-系统交互数据，行为分析软件模块可以对以上记录和计算的眼动、手动等行为进行编码，同时将从数据采集系统提取的视频文件，以及由信号合成的同步仿真文件处理后导入行为分析模块后，综合评判针对飞行操作的不同任务、座舱尺寸、显示系统设计条件下的驾驶人员的工作量，从而给出科学和定量的设计方案的评估数据。