[发明专利]一种基于注意力分配的盾构主控室显示界面优化方法

说明书

本分明涉及一种基于注意力分配的盾构主控室显示界面优化方法，属于人机交互技术领域。其包括：根据信息的重要程度不同对显示界面模块化分解；获取驾驶员在显示界面中的最优视线范围分布；从驾驶员的视觉特性出发，建立显示界面信息布局的视觉注意力分配达到最大为目标函数的优化模型；根据模型特征引入人工鱼群与粒子群混合智能算法求解优化模型；依据驾驶员在掘进中的控制操作，进行驾驶员的眼动实验验证。本发明解决了现阶段盾构机主控室驾驶与在掘进中存在的显示界面信息读取与参数控制的问题，为驾驶员快速识别信息做出控制判断提供了一种有效的方法，并能够解决显示界面布局信息的量化处理问题，提高盾构机主控室显示界面的人机交互效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于盾构机主控室显示界面的优化方法，尤其涉及一种基于注意力分配的盾构主控室显示界面优化方法，属于人机交互技术领域。

背景技术

盾构机主要的显示系统安装在主控室内，其中包括了推进系统、铰接油缸、主驱动系统、螺旋输送机、皮带输送机、刀盘系统等部分的控制，还包括了盾构操作中主要参数的设置，因此主控室内的操作是盾构机掘进的核心。其中，显示界面的优化布局对驾驶员识别重要信息，及时做出控制反应，保证驾驶员第一时间注意到盾构机掘进状态和地质变化情况，提升驾驶员的读取效率是关键性因素，而如何量化界面的参数信息是界面优化布局的难点和关键点。

近年来，国内外诸多学者从人的认知行为出发研究显示界面的颜色和信息显示等优化布局，取得了很好的效果。通过设计界面字符大小与色彩以达到符合人的认知行为的目的，对界面布局产生着重要影响，但是对界面的信息研究仍存在不足，主要是未从驾驶员视觉注意力出发量化界面的参数信息，对于界面信息布局的主观性强，无法满足加快信息读取速度，提高操作控制效率的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于注意力分配的盾构主控室显示界面优化方法，以解决针对盾构机主控室显示界面信息读取缓慢，操作控制不及时的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于注意力分配的盾构主控室显示界面优化方法，包括如下步骤：

S1：对待处理的盾构机主控室显示界面进行模块化分解以形成多个显示信息区域模块；

S2：对待处理的盾构机主控室显示界面依据盾构机驾驶员操作时的最优视线划分为多个视线范围分布区域；

S3：根据盾构机运行过程中主控室显示界面参数信息重要性，注意力等级与面积大小，构建盾构机主控室显示界面注意力分配模型；

S4：对建立的盾构机主控室显示界面注意力分配模型利用人工鱼群与粒子群混合智能算法进行运算，以计算注意力分配模型的最优值；

S5:对已求出结果的模型采用眼动实验验证，以确定优化结果是否便于盾构驾驶员的信息读取。

进一步地，S1中盾构机主控室显示界面信息参数包括：

刀盘系统、注浆系统、土压系统、螺旋输送机系统等常规参数。千斤顶油缸的油压、行程，以及推进速度等；盾构机推进垂直、水平的的偏差和隧道里程、开累长度，推进姿态的滚动角、仰俯角数据，全站仪、激光靶、后视检核、PLC的状态；皮带机传输、砂浆管容量、渣土车情况以及管片拼装情况。

进一步地，所述界面信息进行模块化分解的原则是：

应依据相对重要程度较高的信息在显示界面布局中处于有利的视野区域的原则，按S1中的显示界面包含的所述相关信息参数，划分为大小面积各异的界面模块。

进一步地，获取S2中驾驶员操作时的最优视线，以JACK软件进行仿真分析的手段获取最优视线的精确范围，其具体操作为：