CN104575155A - 一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台 - Google Patents

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Abstract

一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，属于人机系统设计与仿真技术领域，该平台由外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面集成人机环路闭环仿真；根据实时采集的各种数据得到全风挡平视显示的驱动数据，实现了交通状况信息和系统信息数据的动态显示，弥补了现有技术中只能显示静态操纵数据的缺陷，实现了人在环路的闭环仿真和全风挡平视显示工效设计和综合评价，达到降低驾驶员低头查看仪表频率、减少丧失情景意识发生可能性的目的，对全风挡平视显示应用过程中降低交通事故发生、提高驾驶安全性具有重要技术支持作用。

Description

一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台
技术领域
本发明属于人机系统设计与仿真的技术领域，涉及一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台。
背景技术
平视显示（Head Up Display，HUD）最初开发的目的是作为军机的一种简单武器系统瞄准具，随着HUD性能的不断提高和功能的不断完善，其显示的信息种类和数量也不断发生变化，旨在使驾驶员不需要低头就能够看到其驾驶操纵所需要的重要信息，从而达到降低驾驶员低头查看仪表频率、减少丧失情景意识发生可能性的目的。
目前，HUD主要针对航空、地面交通等相关的应用环境条件，以小视域为主，对于全风挡的HUD涉及较少，由于全风挡HUD的大视域范围的特点，在工效设计的层面，缺少支持全风挡HUD界面的工效设计的有效技术手段，难以确定全风挡HUD界面对驾驶员行为绩效的影响程度。而全风挡平视显示工效设计平台是实现基于全风挡平视显示的人在回路驾驶操纵模拟仿真的必要操纵平台，是支持全风挡平视显示工效设计的必须软硬件条件。因此，急需一种依靠PC环境和软件仿真技术，以驾驶操纵过程仿真为数据支持和驱动实现的全风挡平视显示工效设计平台。
发明内容
本发明针对目前缺少支持全风挡平视显示界面的工效设计的有效技术手段的不足，提出一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，能使驾驶员参与到环路闭环仿真构架当中，通过该平台可根据实时采集的操纵组件操纵数据得到用于全风挡平视显示输入的驱动数据，实现了交通状况信息和系统信息数据的动态显示，弥补了现有技术中只能显示静态操纵数据的缺陷，该平台在全风挡平视显示应用中能降低交通事故的发生，提高驾驶的安全性。
本发明的技术方案是：一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：设有外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面，所述外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面连接构成人机环路的闭环仿真系统。
所述外视景系统根据驾驶模拟的交通路况和实时的驾驶操纵输入，通过外视景数据库生成。
所述数据采集系统包括驾驶员操纵行为和操纵数据的采集。
所述生理心理指标参数实时采集模块由脑电图信息采集设备、心电数据采集设备和眼动特征采集设备组成。
所述仿真计算机由系统仿真模型和视景仿真模型构建而成。
所述全风挡的平视显示通过所述投影系统进行投影显示。
所述的全风挡平视显示的驾驶工效设计平台实现全风挡平视显示的驾驶工效设计的方法，具体包括如下步骤：
(1)仿真计算机依据系统仿真模型输出行驶数据，所述行驶数据包括驱动中控仪表显示界面显示对象的数据、全风挡的平视显示界面显示对象的数据和驾驶外视景数据；
(2)操纵装置按照驾驶员的驾驶操纵行为，将相应的动作数据作为仿真模型的数据输入，驾驶员的操纵行为分别涉及以全风挡平视显示界面显示信息为输入和已中控仪表显示界面显示信息为输入两种形式；
(3)仿真计算机解算后的输出数据以预先设定的显示方案将中控仪表显示界面显示对象的编码形式和全风挡平视显示界面显示对象的编码形式将信息呈现在显示界面，其中全风挡平视显示界面的显示信息通过投影的方式显示与风挡之上；
(4)模拟仿真计算机结合驾驶员的操纵输入数据，更新行驶数据包括驱动中控仪表显示界面显示对象的数据、全风挡的平视显示界面显示对象的数据和驾驶外视景数据；
(5)驾驶员按照模拟任务，完成预定线路的模拟驾驶操纵；在完成模拟驾驶操纵任务过程中，驾驶员的生理心理指标参数实时采集模块将对驾驶员的生理心理指标参数进行采集、显示和存储，分别涉及以全风挡平视显示界面显示信息为输入和已中控仪表显示界面显示信息为输入两种形式完成模拟任务的相关数据以形成对比；
(6)驾驶员按照预定线路完成模拟任务，对驾驶模拟任务进行主观评价，给出评价结果；
(7)综合分析评价全风挡平视显示界面的显示方案对驾驶员的行为绩效的影响，满足工效设计要求，则全风挡平视显示的驾驶工效设计方案结束。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，能使驾驶员参与到由外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面构成的环路闭环仿真构架当中，该平台可根据实时采集的操纵数据得到用于全风挡平视显示输入的驱动数据，实现了交通状况信息和系统信息数据的动态显示，弥补了现有技术中只能显示静态操纵数据的缺陷，实现了人在环路的闭环仿真和全风挡平视显示工效设计和综合评价，达到降低驾驶员低头查看仪表频率、减少丧失情景意识发生可能性的目的，对全风挡平视显示应用过程中降低交通事故发生、提高驾驶安全性具有重要技术支持作用。
附图说明
图1为本发明的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台架构的人机操作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，设有外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面，所述外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面连接构成人机环路的闭环仿真系统。外视景系统根据驾驶模拟的交通路况和实时的驾驶操纵输入，通过外视景数据库生成，外视景中生成的车道、路标及设置的路障等对象信息可以与全风挡平视显示的显示对象进行交互通信；数据采集系统包括驾驶员操纵行为和操纵数据的采集；生理心理指标参数实时采集模块由脑电图信息采集设备、心电数据采集设备和眼动特征采集设备组成；所述仿真计算机由系统仿真模型和视景仿真模型构建而成；全风挡的平视显示通过所述投影系统进行投影显示，投影系统的投射范围可以覆盖整个风挡，既可以是直接的投射也可以是屏幕的反射方式，投影系统可以将仿真模型生成的车速、发动机转速、油箱油量、行驶导航、通讯、娱乐等系统信息进行集成综合显示于风挡，又可将外视景中的路面路障、行驶路标、车道等对象进行视觉增强显示。
如图1所示，全风挡平视显示的驾驶工效设计平台实现全风挡平视显示的驾驶工效设计的方法，具体包括如下步骤：
(1)仿真计算机依据系统仿真模型输出行驶数据，行驶数据包括驱动中控仪表显示界面显示对象的数据、全风挡的平视显示界面显示对象的数据和驾驶外视景数据；
(2)操纵装置按照驾驶员的驾驶操纵行为，将相应的动作数据作为仿真模型的数据输入，驾驶员的操纵行为分别涉及以全风挡平视显示界面显示信息为输入和已中控仪表显示界面显示信息为输入两种形式；
(3)仿真计算机解算后的输出数据以预先设定的显示方案将中控仪表显示界面显示对象的编码形式和全风挡平视显示界面显示对象的编码形式将信息呈现在显示界面，其中全风挡平视显示界面的显示信息通过投影的方式显示于风挡之上；
(4)模拟仿真计算机结合驾驶员的操纵输入数据，更新行驶数据包括驱动中控仪表显示界面显示对象的数据、全风挡的平视显示界面显示对象的数据和驾驶外视景数据；
(5)驾驶员按照模拟任务，完成预定线路的模拟驾驶操纵；在完成模拟驾驶操纵任务过程中，驾驶员的生理心理指标参数实时采集模块将对驾驶员的生理心理指标参数进行采集、显示和存储，分别涉及以全风挡平视显示界面显示信息为输入和已中控仪表显示界面显示信息为输入两种形式完成模拟任务的相关数据以形成对比；
(6)驾驶员按照预定线路完成模拟任务，对驾驶模拟任务进行主观评价，给出评价结果；
(7)综合分析评价全风挡平视显示界面的显示方案对驾驶员的行为绩效的影响，满足工效设计要求，则全风挡平视显示的驾驶工效设计方案结束，否则更改显示方案，重新进入步骤1。

Claims (7)

1.一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：设有外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面，所述外视景系统、驾驶操纵装置、数据采集系统、驾驶员生理心理指标参数实时采集模块、中控仪表显示界面、仿真计算机、投影系统和全风挡平视显示界面集成构成人机环路的闭环仿真系统。
2.根据权利要求1所述的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：所述外视景系统根据驾驶模拟的交通路况和实时的驾驶操纵输入，通过外视景数据库生成；所述外视景系统生成的车道、路标及设置的路障对象信息可以与全风挡平视显示的显示对象进行交互通信。
3.根据权利要求1所述的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：所述数据采集系统包括驾驶员操纵行为动作跟踪数据和操纵数据的采集，所述驾驶员操作行为动作跟踪数据包括驾驶员头部及四肢部位。
4.根据权利要求1所述的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：所述生理心理指标参数实时采集模块由脑电图信息采集设备、心电数据采集设备和眼动特征采集设备组成。
5.根据权利要求1所述的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：所述仿真计算机由系统仿真模型和视景仿真模型构建而成。
6.根据权利要求1所述的一种全风挡平视显示的驾驶工效设计平台，其特征在于：所述全风挡的平视显示通过所述投影系统进行投影显示，所述投影系统的投射范围可以覆盖整个风挡，既可以是直接的投射也可以是屏幕的反射方式，所述投影系统可以将仿真模型生成的车速、发动机转速、油箱油量、行驶导航、通讯及娱乐信息进行集成综合显示于风挡，又可将外视景中的路面路障、行驶路标和车道对象进行视觉增强显示。
7.如权利要求1所述的全风挡平视显示的驾驶工效设计平台实现全风挡平视显示工效设计的方法，具体包括如下步骤：
(1)仿真计算机依据系统仿真模型输出行驶数据，所述行驶数据包括驱动中控仪表显示界面显示对象的数据、全风挡的平视显示界面显示对象的数据和驾驶外视景数据；
(2)操纵装置按照驾驶员的驾驶操纵行为，将相应的动作数据作为仿真模型的数据输入，驾驶员的操纵行为分别涉及以全风挡平视显示界面显示信息为输入和已中控仪表显示界面显示信息为输入两种形式；
(3)仿真计算机解算后的输出数据以预先设定的显示方案包括中控仪表显示界面显示对象的编码形式和全风挡平视显示界面显示对象的编码形式，将信息呈现在显示界面，其中全风挡平视显示界面的显示信息通过投影的方式显示于风挡之上；
(4)模拟仿真计算机结合驾驶员的操纵输入数据，更新行驶数据包括驱动中控仪表显示界面显示对象的数据、全风挡的平视显示界面显示对象的数据和驾驶外视景数据；
(5)驾驶员按照模拟任务，完成预定线路的模拟驾驶操纵；在完成模拟驾驶操纵任务过程中，驾驶员的生理心理指标参数实时采集模块将对驾驶员的生理心理指标参数进行采集、显示和存储，分别涉及以全风挡平视显示界面显示信息为输入和已中控仪表显示界面显示信息为输入两种形式完成模拟任务的相关数据以形成对比；
(6)驾驶员按照预定线路完成模拟任务，对驾驶模拟任务进行主观评价，给出评价结果；
(7)综合分析评价全风挡平视显示界面的显示方案对驾驶员的行为绩效的影响，满足工效设计要求，则全风挡平视显示工效设计方案结束。
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