[发明专利]一种基于动态人机接口的半虚拟驾驶舱构建方法

说明书

本发明公开一种基于动态人机接口的半虚拟驾驶舱构建方法，属于计算、推算或计数的技术领域。本发明将大型操纵件以外的操纵件及触摸元件集总到动态人机接口上，通过虚拟现实技术及伺服驱动技术控制动态人机接口的移动，将虚拟驾驶舱及虚拟手的视觉信息呈现给驾驶员，采集驾驶员操纵目标元件的动作信息及眼动信息，根据驾驶员操纵目标元件的动作信息、驾驶员的眼动信息预测目标元件，根据目标元件在模拟驾驶舱的位置信息移动动态人机接口直至目标元件到达其在模拟驾驶舱的位置，实现驾驶舱人机接口的动态配置，通过虚拟现实技术与机电伺服机构相结合的方式实现有效布局驾驶舱的发明目的。

技术领域

本发明涉及飞行器设计、飞行模拟设备技术，公开一种基于动态人机接口的半虚拟驾驶舱构建方法，具体是指一种应用于飞行器驾驶舱或飞行模拟设备驾驶舱的布局快速构建方法，属于计算、推算或计数的技术领域。

背景技术

飞机驾驶舱是飞行员操纵飞机执行任务的工作环境，也是飞行员与飞机信息交互的唯一界面和手段，布置有驾驶杆盘、脚蹬、各种操纵手柄、开关、按钮、旋钮、仪表等。

飞机驾驶舱的布局设计是新机研制的重要内容。随着航空科技的发展，驾驶舱集成的功能越来越多，舱内布置的各种器件、仪表繁杂无比，飞行员需精准及时获取各种仪表信息并做出准确判断，驾驶舱的设计也不仅需要考虑系统功能的集成，还要考虑环境的舒适性、舱内布置布局的合理性以及系统功能与人的匹配性等。驾驶舱设计正在从“以功能为中心”的设计理念逐渐衍变为“以人为中心”的设计理念，强调飞机驾驶舱的功能均是围绕“使用者”的功能，要结合使用场景，以人的使用需求为出发点，打破功能与功能之间的界限，优化功能逻辑和人机交互界面。

目前在驾驶舱设计中，首先对驾驶舱进行三维布局设计，借助软件进行可达性、交互性分析，完成人体工程学设计，这种方法简单、成本低但不直接、形象，效果也不够理想，作为驾驶舱的主人——飞行员无法实际体验和评价。因此需要在依据软件完成的驾驶舱布局设计之后，建立实际真实驾驶舱或模拟驾驶舱，再进行体验和评估。如果完成的实物驾驶舱效果不好、需要调整，将要付出很大的代价。虽然通过可重构设计可以减少修改和变更所需的人力、物力和时间，但可重构设计的范围是非常有限的，一旦超出该范围，代价仍然是很大的。

上世纪后期发展起来的虚拟现实技术为模拟驾驶舱构建提供了新的思路和方式，依托计算机生成沉浸式虚拟环境，但需要采用数据手套，只能对简单对象实现握力反馈和触觉模拟，无法满足实际座舱的各类复杂操纵件的需要。

为解决该问题，又发展出一种半虚拟现实技术，座舱内所有用户可触摸与操纵的设备均采用实物，保证操作良好的触觉与力觉，座舱内外所有视景均采用计算机图形技术生成。虽然简化了座舱，但仍然要配置大量实物硬件，到目前为止，半虚拟现实座舱方案一般只适用于规模较小、简化的模拟座舱。

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于动态人机接口的半虚拟驾驶舱构建方法，以较小的代价建立有效的驾驶舱环境，便于对驾驶舱设计方案进行评估和修改。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种基于动态人机接口的半虚拟驾驶舱构建方法，通过虚拟现实技术与机电伺服驱动技术相结合的动态人机接口实现有效布局驾驶舱的发明目的，解决通过软件进行飞机驾驶舱设计缺乏可体验性和完备性、建立实物驾驶舱代价较大且难以调整的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：