CN103714254A - 飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统和方法，包括参数输入模块、情境意识水平计算模块、影响特性的表征模块三部分。参数输入模块读入各飞行阶段显示对象的重要度等级及参于测定的界面布局方案的物理属性等参数。情境意识水平计算模块计算飞行员在各飞行阶段中各参与测定的界面布局方案所对应的情境意识水平。影响特性的表征模块模拟确定各个界面布局方案的部分物理属性对飞行员情境意识水平产生的影响。利用该系统能够快速有效地测定不同飞行阶段中不同信息显示界面布局方案对情境意识水平的影响特性，可用于飞机驾驶舱信息显示界面适人性特性的表征和比较，改善和优化界面设计，保障飞行安全。

Description

飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统和方法

技术领域

本发明涉及一种飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统和方法。

背景技术

飞机驾驶舱是一个典型的人在回路复杂人机交互系统，飞行员的工作绩效会受到驾驶舱界面布局设计的极大影响。飞机驾驶舱信息显示界面是飞行员与飞机进行人机交互的关键装置；在对驾驶舱显示界面布局进行设计时，飞行员的情境意识水平是关键测定指标之一。相关研究表明，飞行员的情境意识和飞行安全有直接的关系：情境意识水平越高，飞行员就能够越迅速有效地进行操纵，飞行就越安全。情境意识的概念之所以在过去十几年中受到广泛重视，是因为情境意识与支持的显示器界面布局、设置有关，而且情境意识的缺乏与导致灾难和事故的人为因素有关。因此，在对驾驶舱显示界面进行设计时，需要对显示界面布局的物理属性对飞行员情境意识水平的影响特性进行量化确定，其确定结果可应用于对飞机信息显示界面适人性特性的表征，有助于优化界面设计提高飞行安全。

目前，对飞行员情境意识水平的测定主要从实验测量法及数学建模法两个角度展开。其中实验测量法常采用：

①基于主观测量的情境意识测定技术（Situation Awareness Rating Technique,SART）。该方法采用测定量表或问卷调查的形式，基于操作者对自己完成实验的真实感受来测量情境意识，优点是易于使用、成本较低，也比较实用，可用于模拟情境，也可用于实际的任务环境。

②基于作业绩效的测量。研究表明高情境意识水平可能是良好绩效的必要条件，但不是充分条件。因此最大问题是可能并不能真正反映操作者的情境意识水平。这种测量方法属于间接测量的客观方法，利用任务表现来推测操作者的情境意识水平。该方法的优点是客观、无干扰，且易于使用。

③基于记忆探查的情境意识全球评估技术（Situation Awareness GlobalAssessment Technique，SAGAT）。该方法采用冻结方法对仿真任务中的操作者进行实时提问探查其认知状态的客观方法。即模拟任务进行时，在某些随机时刻被冻结，同时显示界面所有信息被清除，并立刻出现与模拟任务情境相关的问题，考察操作者对当前时刻模拟任务的认知情况，统计所有回答问题的正确率以反映情境意识水平。

④基于生理指标的情境意识测量方法。很长时间以来，人们便开始使用人体一些生理指标直接用于情境意识的研究还比较少，最关键的问题是尚不清楚生理测量能否直接触及包含情境意识的高水平的认知过程，但是通过操作者的生理指标，对操作者的情境意识水平进行适当的推断和探索性的研究是有价值的。

实验测量法用于对飞行员的情境意识水平进行分析，成本高昂，而且难以用于初期预测与方案筛选。在人机交互系统中，操作者的算法模型被有效用于对各种系统的分析、设计过程。由于飞行任务及飞行环境的复杂性和危险性，对飞行员的认知行为进行全面而深入的数学建模研究，历来都受到航空工效学界的重视。在之前的研究中，用于预测界面布局方案中信息显示的物理属性对飞行员所产生情境意识水平影响的量化数学模型研究并不多，同时也缺乏将模型中的数学机理转化为可直接应用于航空工程实践的技术手段，从而限制了其应用价值。

基于上述考虑，需要开发一种更为直接便捷的工具，用于对界面信息显示部分的物理属性对飞行员情境意识的影响特性进行模拟确定和表征。该模拟确定结果能够应用于对飞机驾驶舱信息显示界面适人性特性的表征和比较，改善和优化界面设计，从而为航空领域的安全高效及未来飞机的研制提供必要的技术支撑。

发明内容

本发明的一个目的，是提供了一种飞机驾驶舱信息显示界面对飞行员情境意识水平的影响特性的测定系统。在该测定系统中，将飞行员作为数学模型考虑，针对具体界面布局方案中信息显示部分的物理属性对飞行员情境意识的综合影响特性进行模拟确定，该模拟确定结果可为飞机驾驶舱信息显示界面的优化设计提供技术支撑。

根据本发明的一个实施例的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识水平的影响特性的测定系统包括：

参数输入模块，用于针对待测定的驾驶舱显示界面布局在选定飞行任务阶段条件下的一组飞行显示信息，提供情境意识水平计算模块进行的计算所必需的参数；

情境意识水平计算模块，用于利用参数输入模块所采集到的参数，根据飞行员情境意识模型，针对界面布局方案对飞行员情境意识影响特性进行量化计算；

影响特性的表征模块，用于利用情境意识水平计算模块所获得的数据，经过数据统计和处理，针对各界面布局方案的物理属性对飞行员情境意识水平的影响特性，即与各界面布局方案对应的飞行员情境意识水平，进行定量表征及比较。

根据本发明的一个进一步的实施例，参数输入模块包含两个子模块：

自定义模块，用于系统根据用户所掌握的飞行显示对象数据，读入情境意识水平计算模块进行计算所需的自定义参数，

经验数据库模块，用于系统以数据库调用的方式选择自定义模块进行参数设置时所需的经验参数，以及情境意识计算模块进行计算所需的经验参数。

根据本发明的另一个进一步的实施例，情境意识水平计算模块包括：

计算准备子模块，用于读入仪表监视任务所需要关注的显示对象，并载入计算所需的相关参数值；

注意资源计算子模块，用于计算计算所监视各显示对象获得的注意资源，

注意资源分配比例计算子模块，用于计算所监视各显示对象的注意力分配比例；

显示对象认知激活量计算子模块，用于计算认知某显示对象的激活量水平；

情境意识水平中间值计算子模块，用于保存情境意识模型计算的中间值；

情境意识水平终值计算子模块，用于生成所选定飞行任务阶段的待测定界面布局方案对应的情境意识水平值。

根据本发明的另一个进一步的实施例，影响特性表征模块包括：

计算结果处理子模块,用于对从情境意识水平计算模块获得的计算结果进行数据统计和处理；

界面布局方案的适人性特性表征及比较子模块，用于通过计算界面布局方案的物理属性所对应的飞行员情境意识水平，来模拟确定各个界面方案的物理属性对飞行员情境意识水平产生的影响大小，从而对不同界面布局方案在适人性特性上的优劣进行表征和比较。

本发明与现有技术相比的优点在于：借助数据库技术将基于飞行任务阶段的显示对象的重要度等级（与飞行任务相关的物理参数值）、显示对象的颜色、尺寸、类型（与界面方案布局相关的物理参数值）、飞行员作为数学模型考虑的其认知过程中所涉及的相关参数值（可定义为经验值常数的非物理参数）等进行存储，能够快速有效地计算出不同驾驶舱界面布局方案在不同飞行任务阶段条件下对情境意识水平影响特性的变化情况。此外，采用本情境意识影响特性测定系统可避免基于工效实验的情境意识测定过程中的不稳定、不确定因素，可用于飞机驾驶舱信息显示界面布局设计的初期阶段对具体显示界面布局对飞行员情境意识的影响特性的测定，从而能够有效地缩短研制周期，提高效率，降低设计成本和实验风险，等等。

根据本发明的一个进一步的方面，提供了一种飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定方法，其特征在于包括：

参数输入步骤，针对在选定飞行任务阶段条件下待测定的驾驶舱显示界面布局上的一组飞行显示对象，提供情境意识水平计算步骤进行计算的必要参数。

所述情境意识水平计算步骤，将飞行员作为操作者的数学模型考虑，利用参数输入模块所提供的所需参数，根据预定的飞行员情境意识模型进行计算。

影响特性的表征步骤，通过对情境意识水平计算模块所获得的数据进行统计和处理，对由于不同界面布局方案的物理属性对飞行员情境意识所产生的不同影响特性，即对不同界面布局方案所对应的不同飞行员情境意识水平，进行定量表征及比较。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统的总体结构图；

图2是根据本发明的一个实施例的参数输入模块中的用户自定义子模块工作流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的参数输入模块中的经验数据库子模块工作流程图；

图4是根据本发明的一个实施例的情境意识水平计算模块工作流程图；

图5是根据本发明的一个实施例的影响特性的表征模块工作流程图；

图6A-6F根据本发明的一个实施例的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统的界面图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的一个实施例的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统的总体配置包括：参数输入模块（1）、情境意识水平计算模块（2）、影响特性的表征模块（3）。

参数输入模块（1）包括自定义子模块（11）和经验数据库子模块（12），均用于载入情境意识水平计算模块（2）中注意资源计算子模块（22）所需要的显示对象的重要度等级参数、显示对象的仪表判读难易程度参数、和显示对象的目标与底色对比颜色匹配视认读参数，以及显示对象的认知激活量计算子模块（24）所需要的飞行员作为操作者的数学模型在认知过程中所涉及的相关参数。

情境意识水平计算模块(2)包括：计算准备子模块(21)，用于读入飞行员在仪表监视任务中所需要关注的显示对象，并载入计算所需的相关参数值；注意资源计算子模块（22），用于计算计算所监视各显示对象获得的注意资源；注意资源分配比例计算子模块(23)，用于计算对所监视各显示对象的注意力分配比例；显示对象的认知激活量计算子模块(24)，用于计算飞行员认知某对象的激活量水平；情境意识水平中间值计算子模块(25)，用于保存情境意识模型计算的中间值；情境意识水平终值计算子模块（26），用于生成选定任务条件下的待测定界面方案所对应的情境意识水平值，并将计算最终值输出到影响特性的表征模块（3）以进一步的处理和分析。

影响特性的表征模块（3）包括：计算结果处理子模块（31），用于对情境意识水平计算模块（2）所获得的计算结果进行数据统计和处理；界面布局方案的适人性特性表征及比较子模块(32)，用于通过计算界面布局方案的物理属性所对应的飞行员情境意识水平，来模拟确定各个界面布局方案的物理属性对飞行员情境意识水平产生的影响，从而对各个界面布局方案在适人性特性上的优劣进行表征及比较。

如图2所示的，是根据本发明的一个实施例的参数输入模块（1）中的用户自定义子模块（11）的处理模块构成和相应的操作流程。首先，系统进行自定义初始化（1101）。然后，系统读入通过用户界面所设定的飞行任务情境相关的显示对象类型及其总数L（1102），并进行两条通路的读入工作。

其中，一条通路是系统读入待测定的界面布局方案D（1103），读入显示对象的界面物理属性（1104），然后通过调用经验数据库子模块（12）中的经验参数值，读入显示对象所呈现的仪表类型t（1105）和显示对象所呈现的颜色匹配视认度c（1106），并直接由用户界面中读入显示对象所呈现的仪表尺寸s（1107），以及显示对象与其它各对象间的位移和（1108），进而分别计算显示对象的突显性Sa（1109）以及显示对象被获取所需付出的努力值E（1110）。之后，系统需要判断所有共L个显示对象的界面物理属性（包括突显性及努力值）是否均计算完毕（1111），如果“否”则返回继续读入下一个显示对象的界面物理属性（1104），如果“是”则进一步判断所有共N个待测定界面布局方案是否均自定义完毕（1112）。如果步骤1112的判断结果是“否”则返回继续读取下一个界面布局方案（1103），如果“是”则将所有定义结果输出至情境意识水平计算模块（2）以供调用。

在其中的另一条通路，系统读取选定的任务阶段类型C（1113），然后读取显示对象的任务物理属性（1114），通过调用经验数据库子模块（12）中的经验参数值，读入显示对象在待测定任务阶段的重要隶属度等级ω（1115），以及直接由用户界面读入显示对象出现的概率β（1116）；之后系统需判读所有共L个显示对象的任务物理属性（包括重要隶属度等级和出现概率）是否均计算完毕（1117），如果“否”则返回继续读取下一个显示对象的任务属性（1113），如果“是”则进一步判断所有共M个待测定任务阶段是否均自定义完毕（1118）；如果步骤1118的判断结果是“否”则返回继续读入下一个任务阶段（1113），如果“是”则将所有定义结果输出到情境意识水平计算模块（2）以供调用。

如图3所示的，是根据本发明的一个实施例的经验数据库子模块（12）的处理模块构成和相应的操作流程。首先，系统进行数据读取初始化（121），然后读取自定义模块（11）和情境意识水平计算模块（2）定义和计算所需的相关参数值，包括不同飞行任务阶段显示对象的重要度等级ω（122），不同显示对象的仪表判读难以程度t（123），不同显示对象目标与底色对比颜色匹配的视认度c（124），认知激活量AC的相关参数设定值C、S、h、fan_j（125），以及情境意识水平计算中间值Mid1的相关参数值s、τ、m、U、θ（126）。

根据本发明的一个实施例，经验数据库是通过查文献发掘的方法构建的。例如，不同飞行任务阶段显示对象的重要度等级（122）数据库的建立过程如下所述。首先，系统创建一个飞行任务表，如表1所示，表中存放各飞行任务阶段对应的飞行显示对象重要度等级，以供用户根据测定需求选择飞行任务阶段。针对某一特定飞行任务阶段，一组飞行显示对象的相对重要度按照其信息优先级别被划分为10个等级，取值范围为1至10之间的整数，1表示某飞行显示对象的重要度等级最低，10表示某飞行显示对象的重要度等级最高。由于不同的飞行任务阶段对应不同的对象信息需求，因此各飞行任务阶段下需要显示的飞行显示对象的类型、数量，以及重要度等级也是不同的。例如系统读入起飞阶段显示对象转速的重要度等级，则系统首先读取表1的纵坐标定位“起飞”，然后读取横坐标定位“转速”，可读取该显示对象的重要度等级ω（起飞，转速）=10。

表1基于飞行任务类型的飞行显示对象的重要度等级经验值

又如，显示对象的目标与底色对比颜色匹配的视认度（124）数据库建立如下所述。首先，建立目标与底色对比的配色视认度表，如表2所示，表中存放各种底色与目标色对比的配色视认读大小值，其值越大则视认读越高，反之则越小。例如读取黑色底黄色目标的视认度时，系统首先读取纵坐标定位“黑色”，然后定位横坐标定位“黄色”，则可读取视认度c（黑色，黄色）=510。

表2目标与底色对比的配色视认度

如图4所示的，是根据本发明的一个实施例的情境意识水平计算模块（2）的各个处理模块的构成和相应的操作流程。参数输入完毕后，系统开始进行计算。情境意识水平计算数学模型为：

$\mathrm{SA}=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{e^{U_i/\mathrm{\θ}}}{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}}+0.5)\frac{e_i{f}_i}{1+e^{-({\mathrm{AC}}_i-\mathrm{\τ})/s}}---\left(I\right)$

其中，计算某一飞行任务阶段环境中情境意识水平所需要的参数，包括所划分的与当前飞行任务阶段相关的显示对象数目L、显示对象i对情境意识水平的影响系数e_i、显示对象i所获得的注意资源A_i占总注意资源的比例f_i、显示对象i的认知激活量AC_i、激活水平上存在的误差噪声s，认知激活量的阈值τ，与认知显示对象i事实匹配的m个程序性规则的可用性U，和最佳匹配的程序性规则i的可用性U_i，以及可用性的误差θ。

式（I）中显示对象类型及对象数目L是由参数输入模块（1）中的自定义模块（1102）直接读取的。影响系数e_i反映显示对象i在当前任务中的重要隶属度,即e_i=u_i，u_i是显示对象i的重要隶属度。u_i是与飞行任务阶段相关的物理参数，通过飞行显示对象的重要度等级ω_i进行换算，系统定义u_i的取值范围介于区间[0,1]内，具体计算方法如式（II）所示

u_i=ω_i/10   （II）

其中ω_i是由参数输入模块（1）中经验数据库（12）的不同飞行任务阶段显示信息的重要度等级（122）载入。

显示对象i所获得的注意资源A_i占总注意资源的比例fi计算方法如下：

$f_i=A_i/\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i---\left(\mathrm{III}\right)$

$A_i={\mathrm{\β}}_i{V}_i{\mathrm{Sa}}_i{E}_i^{-1}---\left(\mathrm{IV}\right)$

式(IV)中，β_i和V_i是与飞行任务相关的物理参数，β_i指显示对象i出现的概率，V_i指显示对象i的重要价值，当飞行任务阶段选定时，显示对象出现概率及信息重要价值即为一个定常量。且有

是显示对象潜在认知状态产生的概率，其值是由显示对象的重要隶属度函数

来计算的。

E_i和Sa_i是与飞行员所监视的驾驶舱仪表界面布局相关的物理参数，E_i指飞行员获取显示对象i所需付出的努力值，Sa_i指显示对象i的突显性。物理参数值E_i反映各显示对象的空间布局，由各仪表间的位移之和来计算求解；物理参数Sa_i反映各显示对象的显示设置，由显示对象的仪表类型属性t_i、颜色匹配属性c_i以及尺寸大小属性s_i来共同决定的，可通过下式加权求解。

${\mathrm{Sa}}_i=\frac{t_i+c_i+s_i}{3}---\left(V\right)$

β_i、u_i、Sa_i、E_i参数值都通过参数输入模块（1）自定义模块（12）载入，进行各显示对象的注意资源A_i的计算（22），再进行各显示对象注意资源分配比例f_i的计算（221）。

AC_i反映的是飞行员对显示对象i产生的认知激活量，有：

${\mathrm{AC}}_i=C+0.5\ln \left(h\right)+\underset{i}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{f}_j(S-\ln \left({\mathrm{fan}}_j\right))---\left(\mathrm{VI}\right)$

式（VI）中，f_i通过调用注意资源分配比例计算子模块（23）的计算结果，C、S、h、fan_j参数值是通过参数输入模块（1）中的认知激活量的相关参数设定值（125）直接载入经验设定常数，然后进行计算认知激活量AC_i（242），并将计算结果输出至情境意识水平终值计算子模块（26）以进行下一步计算的调用。

${\mathrm{Mid}1}_i=e^{U_i/\mathrm{\θ}}/\left(\underset{l=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}\right)---\left(\mathrm{VII}\right)$

${\mathrm{Mid}2}_i=(\frac{e^{U_i/\mathrm{\θ}}}{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}}+0.5)\frac{e_i{f}_i}{1+e^{-({\mathrm{AC}}_i-\mathrm{\τ})/s}}---\left(\mathrm{VIII}\right)$

式（VII）及（VIII）中，s、τ、m、U、θ是通过参数输入模块（1）中计算中间值相关参数设定值（126）直接载入经验设定值，以计算和保存情境意识模型的计算中间值Mid1_i，Mid2_i。

由于本发明中所考虑的是飞机驾驶舱信息显示界面布局的物理属性对飞行员情境意识的影响，将飞行员作为操作者的数学模型考虑，因此式中所涉及到的与飞行员认知特性相关的非物理参数C、S、h、fan_j、s、τ、m、U、θ设定为一般经验常数值，通过参数输入模块（1）中的经验数据库（12）载入。

${\mathrm{SA}}_{D_n{C}_m}=\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Mid}2}_i---\left(\mathrm{IX}\right)$

计算选定任务阶段C_m条件下待测定的界面布局方案D_n所对应的情境意识水平

（263），并将结果输出到影响特性的表征模块（3）。

飞行员情境意识水平可以从多个维度进行测定，作为本发明的一个实施例，以显示界面布局方案对情境意识水平的影响特性作为测定目标，从而对多个界面布局方案在适人性特性上的优劣进行表征及比较。

如图5所示，是根据本发明的一个实施例的影响特性的表征模块（3）的各个处理模块的构成和相应的操作流程。在参数输入模块（1），系统将共读入待测定的飞行任务数目为记M（M≥2），待测定的飞行任务阶段类型记为C=(C₁,C₂,...C_m...,C_M)，待测定信息显示界面布局方案数目记为N（N≥2），待测定信息显示界面布局方案类型记为D=(D₁,D₂,...D_n...,D_N)，任务所需监视的相关显示对象数量记为L（L≤16）。系统通过情境意识水平计算模块（2）计算在飞行任务阶段C_m条件下信息显示界面布局方案D_n所对应的情境意识水平

并输出至影响特性的表征模块（3）。首先，影响特性的表征模块（3）需要判断已读入的M个待测任务阶段情境意识水平是否计算完毕（311），如果“否”则返回到情境意识水平计算模块（2）继续计算，如果“是”则将结果输出到继续判断已读入的N个待测定界面布局方案所对应的情境意识是否计算完毕（312），如果“否”则返回到情境意识水平计算模块（2）继续计算，如果“是”则一方面进行计算N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平平均值，记为

（313），及计算N个待测定的界面布局方案所对应的情境意识水平标准差，记为

（314），并将平均值及标准差同时输出到界面设计布局方案适人性特性表征及比较子模块（32）；同时另一方面N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否计算完毕（312）的判断结果为“是”时，输出各个待测界面方案在M个任务阶段所对应的情境意识水平变化趋势图（323）。

界面设计布局方案的适人性特性表征及比较子模块（32），将N个界面布局方案所对应的的情境意识水平平均值按照从大到小的顺序排列，依据该顺序将情境意识水平对应的界面方案记录为De=(De₁,De₂,...,De_N)，并输出该布局方案记录在用户界面上（321）；同时将N个界面方案所对应的的情境意识水平标准差按照从小到大的顺序排列，依据该顺序将情境意识水平对应的界面布局方案记录为Ds=(Ds₁,Ds₂,...,Ds_N)，并输出该布局方案记录在用户界面上（322）。根据输出情境意识水平平均值从大到小顺序排列的界面布局方案子模块（321）及输出情境意识水平标准差从小到大顺序排列的界面布局方案子模块（322）输出的结果，系统将对界面布局适人性特性进行表征及比较（324），并输出表征及比较内容到用户界面参考内容文本框中，供用户参考，其中表征及比较内容分别依据情境意识水平平均值及情境意识水平标准差进行有De₁>De₂>...>De_N，Ds₁>Ds₂>...>Ds_N，其中“>”表示“界面布局方案适人性特性优于”。

如图6A-6F所示，为根据本发明的一个实施例的测定系统的用户界面示意图。系统进入飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统后，主界面如图6-A所示，用户可以在该界面选择参数输入按钮，待参数输入完毕之后返回主界面，然后选择影响特性的确定按钮，待影响特性确定的相关计算完毕返回主界面后，再选择影响特性的表征按钮，待表征结果输出结束后返回主界面，最后选择退出系统而完成测评若有需要增添或修改经验数值则需要在第一步参数输入之前点击修改经验数据库按钮进入系统进行操作。

具体应用流程：用户首先选择进入参数输入界面，如图6-B所示，用户点击菜单选择测定所需要关注的任务相关显示对象，若检查后显示对象类型及数目需要修改，则选择清空重选按钮，若确认无误后则选择下一步按钮进入如图6-C界面。进入如图6-C界面后，用户首先输入待测定界面布局方案的名称，然后通过下拉菜单选择一个需要关注的显示对象，对其与界面布局设计相关的物理属性值进行自定义，一方面对显示对象的突显性属性进行定义，包括通过下拉菜单选择该显示对象的显示仪表类型、下拉菜单选择该显示对象的颜色匹配（目标色和底色）情况，并输入该对象所显示仪表的尺寸大小（单位：平方米）；另一方面对其努力值属性进行定义，即输入该对象与其他各显示对象的位移之和（单位：米），之后将自定义结果选择保存到记录表，则显示对象的突显性及努力属性值定义结果显示在右侧滚动条记录表中，逐次选择各显示对象进行自定义，待所有待测评的界面布局方案的各显示对象自定义结束后，选择判断输入是否完毕来判断所有待测界面布局方案的所有显示对象的突显性及努力属性是否均定义完毕，如果“否”，则查看后继续输入，如果“是”，则确定完毕选择下一步按钮进入如图6-D的界面。进入如图6-D界面，用户通过下拉单选择一个飞行任务阶段，对各显示对象与飞行任务阶段相关的物理属性值进行自定义，一方面通过下拉菜单选择一个显示信息，系统自动通过调用经验数据库中的数据导出并显示该对象的重要隶属度等级；另一方面用户输入所选对象出现的概率，应确保一个任务阶段条件下的所有对象出现概率之和等于1，然后选择保存到记录表按钮将导出的该对象重要度隶属等级及输入的其出现概率保存并在右侧滚动条记录表中显示，待所有任务阶段的所有显示对象的重要度及概率属性自定义结束后，判断输入是否完毕，如果“否”，则查看并继续输入，如果“是”，则参数输入完成选择返回主界面按钮。返回主界面后，选择影响特性的确定按钮进入如图6-E所示的界面，用户通过下拉单选择待测定的界面布局方案，并通过下拉单选择待测定的飞行任务阶段，然后确定开始计算，则所选定的任务阶段条件下界面方案所对应的情境意识水平计算值显示在用户界面中间的计算结果滚动条记录表中，待所有待测定界面布局方案在各任务阶段条件下对应的情境意识水平均计算结束后，选择判断计算是否完毕，如果“否”，则查看并继续进行计算，如果是，则确定计算完毕，用户选择保存并返回主界面，系统则自动对计算结果进行处理和分析，以供进一步进行驾驶舱界面布局方案对飞行员情境意识影响特性的表征。返回主界面后，用户点击影响特性表征按钮进入如图6-F所示的驾驶舱界面布局方案对飞行员情境意识影响特性的表征界面，用户通过下拉菜单选择待测定的界面布局方案，点击查看按钮，系统生成该界面布局方案在各任务阶段对应的情境意识水平变化趋势图，供用户进行查看。用户可以分别通过拉动滚动条查看所有待测定界面布局方案所对应的情境意识水平的平均值及标准差，也可以从文本框中查看依据情境意识水平平均值从大到小顺序排列所对应的界面方案序列，以及依据情境意识水平标准差从小到大顺序排列所对应的界面方案序列，同时可以从适人性特性表征及比较参考文本框中查看系统所提出针对情境意识水平平均值及标准差的排列顺序，系统列出何种界面布局方案更加支持飞行员情境意识水平，具有更优的适人性特性，即该界面布局所对应的情境意识水平平均值最高标准差最小。评价内容以供用户通过非实验手段对不同界面布局设计方案的适人性特性进行表征和比较，以对界面的进一步改进和优化设计提供一定的参考。

应当理解的是，在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行

Claims (10)

1.飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统，其特征在于包括：

参数输入模块（1）,包括自定义子模块（11）和经验数据库子模块（12），均用于载入情境意识水平计算模块（2）中注意资源计算子模块（22）所需要的显示对象的重要度等级参数、显示对象的仪表判读难易程度参数、和显示对象的目标与底色对比颜色匹配视认读参数，以及显示对象的认知激活量计算子模块（24）所需要的飞行员作为操作者的数学模型在认知过程中所涉及的相关参数，

所述情境意识水平计算模块（2），包括：

计算准备子模块(21)，用于读入飞行员在仪表监视任务中所需要关注的显示对象，并载入计算所需的相关参数值；

所述注意资源计算子模块（22），用于计算计算所监视各显示对象获得的注意资源；

所述注意资源分配比例计算子模块(23)，用于计算对所监视各显示对象的注意力分配比例；

所述显示对象的认知激活量计算子模块(24)，用于计算飞行员认知某对象的激活量水平；

情境意识水平中间值计算子模块(25)，用于保存情境意识模型计算的中间值；

情境意识水平终值计算子模块（26），用于生成选定任务条件下的待测定界面方案所对应的情境意识水平值，并将计算最终值输出到影响特性的表征模块（3）以进一步的处理和分析，

所述影响特性的表征模块（3）包括：

计算结果处理子模块（31），用于对情境意识水平计算模块（2）所获得的计算结果进行数据统计和处理；

界面布局方案的适人性特性表征及比较子模块(32)，用于通过计算界面布局方案的物理属性所对应的飞行员情境意识水平，来模拟确定各个界面布局方案的物理属性对飞行员情境意识水平产生的影响，从而对各个界面布局方案在适人性特性上的优劣进行表征及比较。

2.根据权利要求1的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统，其特征在于用户自定义子模块（11）包括：

读入通过用户界面所设定的飞行任务情境相关的显示对象类型及其总数L（1102）

读入待测定的显示界面布局方案D（1103），

读入显示对象的界面物理属性（1104），

通过调用经验数据库子模块（12）中的经验参数值，读入显示对象所呈现的仪表类型t（1105）和显示对象所呈现的颜色匹配视认度c（1106），

直接由用户界面中读入显示对象所呈现的仪表尺寸s（1107），

显示对象与其它各对象间的位移和（1108），

计算显示对象的突显性Sa（1109），

计算显示对象被获取所需付出的努力值E（1110），

判断所有共L个显示对象的界面物理属性（包括突显性及努力值）是否均计算完毕（1111），如果“否”则返回继续读入下一个显示对象的界面物理属性（1104），如果“是”则进一步判断所有共N个待测定界面布局方案是否均自定义完毕（1112）

如上述“所有共N个待测评界面布局方案是否均定义完毕”的判断结果是“否”，则返回继续读取下一个界面布局方案（1103），如果“是”则将所有定义结果输出至情境意识水平计算模块（2）以供调用，

在另一条通路读取任务阶段类型C（1113），

然后读取显示对象的任务物理属性（1114），

通过调用经验数据库子模块（12）中的经验参数值，

读入显示对象在待测定任务阶段的重要隶属度等级ω（1115），

直接由用户界面读入显示对象出现的概率β（1116），

判读所有共L个显示对象的任务物理属性（包括重要隶属度等级和出现概率）是否均计算完毕（1117），如果“否”则返回继续读取下一个显示对象的任务属性（1113），如果“是”则进一步判断所有共M个待测定任务阶段是否均自定义完毕（1118）；

如上述“所有共M个待测评任务阶段是否均定义完毕”的判断模块（1118）的判断结果是“否”，则返回继续读入下一个任务阶段（1113），如果“是”则将所有定义结果输出到情境意识水平计算模块（2）以供调用。

3.根据权利要求1的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统，其特征在于经验数据库子模块（12）包括用于执行如下操作的处理部分：

读取自定义模块（11）和情境意识水平计算模块（2）定义和计算所需的相关参数值，包括不同飞行任务阶段显示对象的重要度等级ω（122），不同显示对象的仪表判读难以程度t（123），不同显示对象目标与底色对比颜色匹配的视认度c（124），认知激活量AC的相关参数设定值C、S、h、fan_j（125），以及情境意识水平计算中间值Mid1的相关参数值s、τ、m、U、θ（126）。

4.根据权利要求1的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统，其特征在于情境意识水平计算模块（2）包括用于执行如下操作的处理部分：

在参数输入完毕后按情境意识水平计算数学模型：

$\mathrm{SA}=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{e^{U_i/\mathrm{\θ}}}{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}}+0.5)\frac{e_i{f}_i}{1+e^{-({\mathrm{AC}}_i-\mathrm{\τ})/s}}---\left(I\right)$

进行计算，

其中，计算某一飞行任务阶段环境中情境意识水平所需要的参数，包括所划分的与当前飞行任务阶段相关的显示对象数目L、显示对象i对情境意识水平的影响系数e_i、显示对象i所获得的注意资源A_i占总注意资源的比例f_i、显示对象i的认知激活量AC_i、激活水平上存在的误差噪声s，认知激活量的阈值τ，与认知显示对象i事实匹配的m个程序性规则的可用性U，和最佳匹配的程序性规则i的可用性U_i，以及可用性的误差θ，

式（I）中显示对象类型及对象数目L是由参数输入模块（1）中的自定义模块（1102）直接读取的，影响系数e_i反映显示对象i在当前任务中的重要隶属度,即e_i=u_i，u_i是显示对象i的重要隶属度，u_i是与飞行任务阶段相关的物理参数，通过飞行显示对象的重要度等级ω_i进行换算，系统定义u_i的取值范围介于区间[0,1]内，具体计算方法如式（II）所示

u_i=ω_i/10   （II）

其中ω_i是由参数输入模块（1）中经验数据库（12）的不同飞行任务阶段显示信息的重要度等级（122）载入，

显示对象i所获得的注意资源A_i占总注意资源的比例f_i计算方法如下：

$f_i=A_i/\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i---\left(\mathrm{III}\right)$

$A_i={\mathrm{\β}}_i{V}_i{\mathrm{Sa}}_i{E}_i^{-1}---\left(\mathrm{IV}\right)$

式(IV)中，β_i和V_i是与飞行任务相关的物理参数，β_i指显示对象i出现的概率，V_i指显示对象i的重要价值，当飞行任务阶段选定时，显示对象出现概率及信息重要价值即为一个定常量，且有

是显示对象潜在认知状态产生的概率，其值是由显示对象的重要隶属度函数

来计算的，

E_i和Sa_i是与飞行员所监视的驾驶舱仪表界面布局相关的物理参数， E_i指飞行员获取显示对象i所需付出的努力值，Sa_i指显示对象i的突显性，物理参数值E_i反映各显示对象的空间布局，由各仪表间的位移之和来计算求解；物理参数Sa_i反映各显示对象的显示设置，由显示对象的仪表类型属性t_i、颜色匹配属性c_i以及尺寸大小属性s_i来共同决定的，可通过下式加权求解，

${\mathrm{Sa}}_i=\frac{t_i+c_i+s_i}{3}---\left(V\right)$

β_i、u_i、Sa_i、E_i参数值都通过参数输入模块（1）自定义模块（12）载入，进行各显示对象的注意资源A_i的计算（22），再进行各显示对象注意资源分配比例f_i的计算（221），

AC_i反映的是飞行员对显示对象i产生的认知激活量，有：

${\mathrm{AC}}_i=C+0.5\ln \left(h\right)+\underset{i}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{f}_j(S-\ln \left({\mathrm{fan}}_j\right))---\left(\mathrm{VI}\right)$

式（VI）中，f_i通过调用注意资源分配比例计算子模块（23）的计算结果，C、S、h、fan_j参数值是通过参数输入模块（1）中的认知激活量的相关参数设定值（125）直接载入经验设定常数，然后进行计算认知激活量AC_i（242），并将计算结果输出至情境意识水平终值计算子模块（26）以进行下一步计算的调用，

${\mathrm{Mid}1}_i=e^{U_i/\mathrm{\θ}}/\left(\underset{l=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}\right)---\left(\mathrm{VII}\right)$

${\mathrm{Mid}2}_i=(\frac{e^{U_i/\mathrm{\θ}}}{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}}+0.5)\frac{e_i{f}_i}{1+e^{-({\mathrm{AC}}_i-\mathrm{\τ})/s}}---\left(\mathrm{VIII}\right)$

式（VII）及（VIII）中，s、τ、m、U、θ是通过参数输入模块（1）中计算中间值相关参数设定值（126）直接载入经验设定值，以计算和保存情境意识模型的计算中间值Mid1_i，Mid2_i，

由于本发明中所考虑的是飞机驾驶舱信息显示界面布局的物理属性对飞行员情境意识的影响，将飞行员作为操作者的数学模型考虑，因此式中所涉及到的与飞行员认知特性相关的非物理参数C、S、h、fan_j、s、τ、m、U、θ设定为一般经验常数值，通过参数输入模块（1）中的经验数据库（12）载入，

${\mathrm{SA}}_{D_n{C}_m}=\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Mid}2}_i---\left(\mathrm{IX}\right)$

计算选定任务阶段C_m条件下待测定的界面布局方案D_n所对应的情境意识水平

（263），并将结果输出到影响特性的表征模块（3）。

5.根据权利要求1的飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定系统，其特征在于影响特性的表征模块（3）包括用于执行如下操作的处理部分：

需要判断已读入的M个待测任务阶段情境意识水平是否计算完毕（311），如果“否”则返回到情境意识水平计算模块（2）继续计算，如果“是”则将结果输出到继续判断已读入的N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否均计算完毕（312），

如上述“N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否均计算完毕”的判断结果为“否”，则返回到情境意识水平计算模块（2）继续计算，如果“是”则一方面进行计算N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平平均值，记为（313），及计算N个待测定的界面布局方案所对应的情境意识水平标准差，记为

（314），并将平均值及标准差同时输出到界面设计布局方案适人性特性表征及比较子模块（32）；

如上述“N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否计算完毕”（312）的判断结果为“是”时，输出各个待测界面方案在M个任务阶段所对应的情境意识水平变化趋势图（323）；

界面设计布局方案的适人性特性表征及比较子模块（32），将N个界面布局方案所对应的的情境意识水平平均值按照从大到小的顺序排列，依据该顺序将情境意识水平对应的界面方案记录为De=(De₁,De₂,...,De_N)，并输出该布局方案记录在用户界面上（321），

将N个界面方案所对应的的情境意识水平标准差按照从小到大的顺序排列，依据该顺序将情境意识水平对应的界面布局方案记录为Ds=(Ds₁,Ds₂,...,Ds_N)，并输出该布局方案记录在用户界面上（322）；

根据输出情境意识水平平均值从大到小顺序排列的界面布局方案子模块（321）及输出情境意识水平标准差从小到大顺序排列的界面布局方案子模块（322）输出的结果，系统将对界面布局适人性特性进行表征及比较（324），并输出表征及比较内容到用户界面参考内容文本框中，供用户参考，其中表征及比较内容分别依据情境意识水平平均值及情境意识水平标准差进行有De₁>De₂>...>De_N，Ds₁>Ds₂>...>Ds_N，其中“>”表示“界面布局方案适人性特性优于”。

6.飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定方法，其特征在于包括：

参数输入步骤（1）,包括自定义子步骤（11）和经验数据库子步骤（12），均用于载入情境意识水平计算步骤（2）中注意资源计算子步骤（22）所需要的显示对象的重要度等级参数、显示对象的仪表判读难易程度参数、和显示对象的目标与底色对比颜色匹配视认读参数，以及显示对象的认知激活量计算子步骤（24）所需要的飞行员作为操作者的数学模型在认知过程中所涉及的相关参数，

所述情境意识水平计算步骤（2），包括：

计算准备子步骤(21)，用于读入飞行员在仪表监视任务中所需要关注的显示对象，并载入计算所需的相关参数值；

所述注意资源计算子步骤（22），用于计算计算所监视各显示对象获得的注意资源；

所述注意资源分配比例计算子步骤(23)，用于计算对所监视各显示对象的注意力分配比例；

所述显示对象的认知激活量计算子步骤(24)，用于计算飞行员认知某对象的激活量水平；

情境意识水平中间值计算子步骤(25)，用于保存情境意识模型计算的中间值；

情境意识水平终值计算子步骤（26），用于生成选定任务条件下的待测定界面方案所对应的情境意识水平值，并将计算最终值输出到影响特性的表征步骤（3）以进一步的处理和分析，

所述影响特性的表征步骤（3）包括：

计算结果处理子步骤（31），用于对情境意识水平计算步骤（2）所获得的计算结果进行数据统计和处理；

界面布局方案的适人性特性表征及比较子步骤(32)，用于通过计算界面布局方案的物理属性所对应的飞行员情境意识水平，来模拟确定各个界面布局方案的物理属性对飞行员情境意识水平产生的影响，从而对各个界面布局方案在适人性特性上的优劣进行表征及比较。

7.根据权利要求6飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定方法，其特征在于用户自定义子步骤（11）包括：

读入通过用户界面所设定的飞行任务情境相关的显示对象类型及其总数L（1102）

读入待测定的显示界面布局方案D（1103），

读入显示对象的界面物理属性（1104），

通过调用经验数据库子步骤（12）中的经验参数值，读入显示对象所呈现的仪表类型t（1105）和显示对象所呈现的颜色匹配视认度c（1106），

直接由用户界面中读入显示对象所呈现的仪表尺寸s（1107），

显示对象与其它各对象间的位移和（1108），

计算显示对象的突显性Sa（1109），

计算显示对象被获取所需付出的努力值E（1110），

判断所有共L个显示对象的界面物理属性（包括突显性及努力值）是否均计算完毕（1111），如果“否”则返回继续读入下一个显示对象的界面物理属性（1104），如果“是”则进一步判断所有共N个待测定界面布局方案是否均自定义完毕（1112）

如上述“所有共N个待测评界面布局方案是否均定义完毕”的判断结果是“否”，则返回继续读取下一个界面布局方案（1103），如果“是”则将所有定义结果输出至情境意识水平计算步骤（2）以供调用，

在另一条通路读取任务阶段类型C（1113），

然后读取显示对象的任务物理属性（1114），

通过调用经验数据库子步骤（12）中的经验参数值，

读入显示对象在待测定任务阶段的重要隶属度等级ω（1115），

直接由用户界面读入显示对象出现的概率β（1116），

判读所有共L个显示对象的任务物理属性（包括重要隶属度等级和出现概率）是否均计算完毕（1117），如果“否”则返回继续读取下一个显示对象的任务属性（1113），如果“是”则进一步判断所有共M个待测定任务阶段是否均自定义完毕（1118）；

如上述“所有共M个待测评任务阶段是否均定义完毕”的判断步骤（1118）的判断结果是“否”，则返回继续读入下一个任务阶段（1113），如果“是”则将所有定义结果输出到情境意识水平计算步骤（2）以供调用。

8.根据权利要求6飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定方法，其特征在于经验数据库子步骤（12）包括：

读取自定义步骤（11）和情境意识水平计算步骤（2）定义和计算所需的相关参数值，包括不同飞行任务阶段显示对象的重要度等级ω（122），不同显示对象的仪表判读难以程度t（123），不同显示对象目标与底色对比颜色匹配的视认度c（124），认知激活量AC的相关参数设定值C、S、h、fan_j（125），以及情境意识水平计算中间值Mid1的相关参数值s、τ、m、U、θ（126）。

9.根据权利要求6飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定方法，其特征在于情境意识水平计算步骤（2）包括：

在参数输入完毕后按情境意识水平计算数学模型：

$\mathrm{SA}=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{e^{U_i/\mathrm{\θ}}}{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}}+0.5)\frac{e_i{f}_i}{1+e^{-({\mathrm{AC}}_i-\mathrm{\τ})/s}}---\left(I\right)$

进行计算，

其中，计算某一飞行任务阶段环境中情境意识水平所需要的参数，包括所划分的与当前飞行任务阶段相关的显示对象数目L、显示对象i对情境意识水平的影响系数e_i、显示对象i所获得的注意资源A_i占总注意资源的比例f_i、显示对象i的认知激活量AC_i、激活水平上存在的误差噪声s，认知激活量的阈值τ，与认知显示对象i事实匹配的m个程序性规则的可用性U，和最佳匹配的程序性规则i的可用性U_i，以及可用性的误差θ，

式（I）中显示对象类型及对象数目L是由参数输入步骤（1）中的自定义步骤（1102）直接读取的，影响系数e_i反映显示对象i在当前任务中的重要隶属度,即e_i=u_i，u_i是显示对象i的重要隶属度，u_i是与飞行任务阶段相关的物理参数，通过飞行显示对象的重要度等级ω_i进行换算，系统定义u_i的取值范围介于区间[0,1]内，具体计算方法如式（II）所示

u_i=ω_i/10   （II）

其中ω_i是由参数输入步骤（1）中经验数据库（12）的不同飞行任务阶段显示信息的重要度等级（122）载入，

显示对象i所获得的注意资源A_i占总注意资源的比例fi计算方法如下：

$f_i=A_i/\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i---\left(\mathrm{III}\right)$

$A_i={\mathrm{\β}}_i{V}_i{\mathrm{Sa}}_i{E}_i^{-1}---\left(\mathrm{IV}\right)$

式(IV)中，β_i和V_i是与飞行任务相关的物理参数，β_i指显示对象i出现的概率，V_i指显示对象i的重要价值，当飞行任务阶段选定时，显示对象出现概率及信息重要价值即为一个定常量，且有

是显示对象潜在认知状态产生的概率，其值是由显示对象的重要隶属度函数

来计算的，

E_i和Sa_i是与飞行员所监视的驾驶舱仪表界面布局相关的物理参数，E_i指飞行员获取显示对象i所需付出的努力值，Sa_i指显示对象i的突显性，物理参数值E_i反映各显示对象的空间布局，由各仪表间的位移之和来计算求解；物理参数Sa_i反映各显示对象的显示设置，由显示对象的仪表类型属性t_i、颜色匹配属性c_i以及尺寸大小属性s_i来共同决定的，可通过下式加权求解，

${\mathrm{Sa}}_i=\frac{t_i+c_i+s_i}{3}---\left(V\right)$

β_i、u_i、Sa_i、E_i参数值都通过参数输入步骤（1）自定义步骤（12）载入，进行各显示对象的注意资源A_i的计算（22），再进行各显示对象注意资源分配比例f_i的计算（221），

AC_i反映的是飞行员对显示对象i产生的认知激活量，有：

${\mathrm{AC}}_i=C+0.5\ln \left(h\right)+\underset{i}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{f}_j(S-\ln \left({\mathrm{fan}}_j\right))---\left(\mathrm{VI}\right)$

式（VI）中，f_i通过调用注意资源分配比例计算子步骤（23）的计算结果，C、S、h、fan_j参数值是通过参数输入步骤（1）中的认知激活量的相关参数设定值（125）直接载入经验设定常数，然后进行计算认知激活量AC_i（242），并将计算结果输出至情境意识水平终值计算子步骤（26）以进行下一步计算的调用，

${\mathrm{Mid}1}_i=e^{U_i/\mathrm{\θ}}/\left(\underset{l=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}\right)---\left(\mathrm{VII}\right)$

${\mathrm{Mid}2}_i=(\frac{e^{U_i/\mathrm{\θ}}}{\underset{l}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{U_l/\mathrm{\θ}}}+0.5)\frac{e_i{f}_i}{1+e^{-({\mathrm{AC}}_i-\mathrm{\τ})/s}}---\left(\mathrm{VIII}\right)$

式（VII）及（VIII）中，s、τ、m、U、θ是通过参数输入步骤（1）中计算中间值相关参数设定值（126）直接载入经验设定值，以计算和保存情境意识模型的计算中间值Mid1_i，Mid2_i，

由于本发明中所考虑的是飞机驾驶舱信息显示界面布局的物理属性对飞行员情境意识的影响，将飞行员作为操作者的数学模型考虑，因此式中所涉及到的与飞行员认知特性相关的非物理参数C、S、h、fan_j、s、τ、m、U、θ设定为一般经验常数值，通过参数输入步骤（1）中的经验数据库（12）载入，

${\mathrm{SA}}_{D_n{C}_m}=\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Mid}2}_i---\left(\mathrm{IX}\right)$

计算选定任务阶段C_m条件下待测定的界面布局方案D_n所对应的情境意识水平

（263），并将结果输出到影响特性的表征步骤（3）。

10.根据权利要求6飞机驾驶舱信息显示界面布局对飞行员情境意识影响特性的测定方法，其特征在于影响特性的表征步骤（3）包括用于执行如下操作的处理部分：

需要判断已读入的M个待测任务阶段情境意识水平是否计算完毕（311），如果“否”则返回到情境意识水平计算步骤（2）继续计算，如果“是”则将结果输出到继续判断已读入的N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否均计算完毕（312），

如上述“N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否均计算完毕”的判断结果为“否”，则返回到情境意识水平计算步骤（2）继续计算，如果“是”则一方面进行计算N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平平均值，记为（313），及计算N个待测定的界面布局方案所对应的情境意识水平标准差，记为

（314），并将平均值及标准差同时输出到界面设计布局方案适人性特性表征及比较子步骤（32）；

如上述“N个待测定界面布局方案所对应的情境意识水平是否计算完毕”（312）的判断结果为“是”时，输出各个待测界面方案在M个任务阶段所对应的情境意识水平变化趋势图（323）；

界面设计布局方案的适人性特性表征及比较子步骤（32），将N个界面布局方案所对应的的情境意识水平平均值按照从大到小的顺序排列，依据该顺序将情境意识水平对应的界面方案记录为De=(De₁,De₂,...,De_N)，并输出该布局方案记录在用户界面上（321），

将N个界面方案所对应的的情境意识水平标准差按照从小到大的顺序排列，依据该顺序将情境意识水平对应的界面布局方案记录为Ds=(Ds₁,Ds₂,...,Ds_N)，并输出该布局方案记录在用户界面上（322）；

根据输出情境意识水平平均值从大到小顺序排列的界面布局方案子步骤（321）及输出情境意识水平标准差从小到大顺序排列的界面布局方案子步骤（322）输出的结果，系统将对界面布局适人性特性进行表征及比较（324），并输出表征及比较内容到用户界面参考内容文本框中，供用户参考，其中表征及比较内容分别依据情境意识水平平均值及情境意识水平标准差进行有De₁>De₂>...>De_N，Ds₁>Ds₂>...>Ds_N，其中“>”表示“界面布局方案适人性特性优于”。

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