Магистерская диссертация на тему: «Повышение эффективности системы раннего предупреждения столкновения самолета с поверхностью земли» (стр. 5 )

Например, на шкале высоты специальный индекс может отмечать нужную высоту эшелона. Подобная индикация упрощает пилотирование, выдерживание нужного режима полета сводится к совмещения индекса или стрелки, показывающих измерительную информацию, с индексом заданного значения.

Индикация согласующей информации позволяет еще более упростить управление объектом. Вместо двух значений – измеренного и заданного –индицируется величина их рассогласования, т. е. величина отклонения контролируемого параметра от заданного. Подобная индикация используется, например, во время посадки для представления отклонения ЛА от глиссады.

Командная (директорная) информация объединяет несколько параметров в одном. Сопоставление показаний по отдельным параметрам в этом случае не требуется, пилот должен лишь выполнять индицируемую команду. Пилот как бы перестает управлять ЛА и управляет лишь стрелкой на индикаторе.  На современных ЛА в директорном режиме управления пилот руководствуется показаниями двух взаимно перпендикулярных планок на экране. Система автоматического управления рассчитывает необходимые маневры, которые позволят удерживать ЛА на заданной траектории полета, система индикации показывает с помощью планок, в каком направлении требуется корректирующее действие, а задачей пилота является сведение планок в строгое перекрестье в исходной точке экрана. Командная информация отличается от заданной и согласующей. Удерживая командные планки на нуле, пилот может и не находиться на заданной траектории: показания планок свидетельствуют лишь о том, что он правильно на нее выходит.

Интегральная информация объединяет группу измерительных параметров с целью создания единой обобщенной картины, непосредственно информирующей пилота о режиме полета. Примером такого параметра может служить вектор полной энергии – величина, которую невозможно непосредственно измерить, но с помощью которой можно пилотировать ЛА.

По степени детализации информации индикация делится на:

- количественную,

- качественную,

- статусную.

Количественная индикация передает информацию о величине контролируемого параметра. Информация представляется в цифровой форме или на шкале.

Качественная индикация ничего не говорит об абсолютной или относительной величине параметра, а показывает направление его изменения и близость к пороговым значениям (рис.2.9).

Статусная индикация передает информацию об объекте по типу«да/нет»: работает – не работает, включен – выключен и т. п.

По отношению свойств изображения к свойствам объекта различают изобразительную и абстрактную индикацию. Изобразительная индикация позволяет установить связь между свойствами объекта или процесса и его изображением. Примером может служить движение индекса, изображающего ЛА, по карте, изображающей пролетаемую местность (рис.2.4, слева внизу) или перемещение символа ЛА вверх-вниз в соответствии с вертикальным движением ЛА и влево-вправо в соответствии с боковым движением (рис.2.4,слева вверху). Изобразительная индикация легко воспринимается пилотом,

однако высокая степень изобразительности сама по себе не является гарантией успешной передачи информации, так как визуальное восприятие полета не обеспечивает полного получения данных, необходимых для пилотирования ЛА.

В ряде случаев гораздо проще пользоваться прибором, в который внесены упрощения и условности по сравнению с видимой картиной полета. Кроме того, изображение трехмерной картины окружающего пространства пока технически невозможно, а неудачная попытка перевода ее на двухмерный индикатор приводит к искаженному восприятию и чревата опасностями.

Рис.2.4. Примеры изобразительной (слева) и абстрактной (справа) индикации

Абстрактная индикация лишена подобной аналогии между изображением и объектом, она передает информацию в абстрактной форме.

Три основных вида абстрактной индикации – шкальная, знаковая и графическая.

При шкальной индикации значение параметра отмечается на шкале каким-либо указателем – стрелкой, индексом, ленточкой.

При знаковой индикации для передачи информации используется некоторый алфавит знаков – цифры, буквы, абстрактные фигуры, условные символы, пиктограммы. Графическая индикация изображает объекты и их связи графически, при этом в отличие от изобразительной индикации свойства объектов и процессов здесь не воспроизводятся. Информация передается пилоту в форме своеобразного пространственного кода. Вместе с тем способ восприятия пространственного кода имеет много общего с восприятием изображения: переработав эту информацию, человек оперирует пространственными образами. При этом появляется возможность решать сложные математические и логические задачи на уровне образного мышления.

К графической индикации относятся схемы, графики, диаграммы, гистограммы, блок-схемы, мнемосхемы. Из всех перечисленных видов графической индикации в авиационном применении получили распространение только мнемосхемы. Мнемосхемы позволяют упростить  контроль и управление самолетными системами, поэтому используются, в основном, для этого. [9]

  §2.2 Кодирование информации

В случае применения абстрактной индикации возникает проблема оптимального кодирования информации. По существу вся абстрактная  индикация представляет собой код, знание которого необходимо для понимания передаваемой с ее помощью информации. Поэтому восприятие такой информации состоит из двух этапов – обнаружения/распознания и декодирования, т. е. осознания ее смысла. В ряде случаев и при изобразительной индикации используются отдельные абстрактные символы, а значит тоже присутствует кодирование.

Под кодированием будем понимать преобразование передаваемой пилоту информации в визуальную форму, удобную для быстрого и надежного  восприятия, не требующую при этом значительных умственных усилий. Для кодирования используют наборы простых изображений - цифры, буквы, знаки, геометрические фигуры, линии. Дополнительная информация может передаваться путем изменения атрибутов этих первичных изображений – их  яркости, цвета, размера, ориентации и положения на экране, формы, штриховки, заливки, типа линий, длины и ширины линий, частоты мигания.

С этой же целью в состав первичных изображений включают дополнительные элементы – ярлыки (обозначения), штрихи и т. п.

Используемые для кодирования атрибуты изображения характеризуются количеством градаций, т. е. количеством уровней, возможных для данного атрибута.

Проблема оптимального кодирования заключается прежде всего в правильном выборе: 1) способа кодирования информации, 2) длины алфавита знаков 3) количества градаций изобразительных атрибутов.

Выбор этих характеристик кода определяется характером решаемой задачи: тахарактеристика, которая эффективна при решении одной задачи, может быть неэффективна при решении другой.

В большинстве случаев придание изображению некоторых черт сходства

с объектом позволяет повысить скорость и точность различения и опознания.

Нужно также учитывать привычные ассоциации человека, его житейский и профессиональный опыт.

Рис.2.5. Способы кодирования

Чаще всего размеры отображаемого символа или его яркость хорошо ассоциируются с размерами объекта или его важностью. Размер символа используют для передачи информации в том случае, если плотность информации на экране невелика. При этом соседние размеры должны отличаться не менее, чем в полтора раза.

Пространственная ориентация символа может быть использована для передачи направления движения. Однако следует учитывать, что восприятие ориентации изображения зависит от наклона головы, положения тела, действующих на человека  ускорений. Поэтому на экране следует показывать опорное направление и ориентировать изображение относительно вертикальной или горизонтальной оси экрана.

Для привлечения внимания хорошо подходит частота мигания символа.

По возможности следует использовать только два состояния символа: мигает не мигает, хотя если информация индицируется в центральной части поля зрения, человек свободно различает до 4 разных частот мигания.  Частоту мигания следует выбирать в диапазоне l-5 Гц со скважностью 2 (в каждом цикле половину времени символ индицируется, половину - нет). Текст должен мигать с частотой не более 2 Гц, при этом в каждом цикле 70% времени он должен индицироваться, а 30% - отсутствовать. Во всех случаях нужно предусматривать возможность отключить мигание, а где возможно - синхронизировать все мигающие элементы изображений в кабине для исключения стробоскопического эффекта движения.

Для улучшения распознавания символов, увеличения вероятности  безошибочного считывания информации и уменьшения времени считывания целесообразно кодирование различных элементов изображения цветом. Цвет позволяет различать символы даже в случае, если яркость символов и фона одинакова, но различен их цвет. Цвет эффективно разделяет символы в тех случаях, когда они не могут быть разделены пространственно. Цвет позволяет сократить время поиска. Результаты проведенных исследований показывают, например, что при индикации воздушной обстановки цвет помогает идентифицировать возможные угрозы более быстро и с меньшим количеством ошибок. Каждый из цветов имеет свою эмоциональную окраску. Так, красный цвет означает опасность, оранжевый – предупреждение, желтый – внимание, зеленый - покой.

При выборе цвета необходимо учитывать, что для безошибочного опознавания цветовых сигналов между ними должно быть определенное количество цветовых порогов, а количество одновременно используемых цветов не должно превышать 5, включая и белый цвет. Следует также учитывать следующие ограничения, присущие восприятию цвета у человека.

1) Цвет улучшает характеристики системы индикации только в том случае, если угол обзора соответствует зоне цветного восприятия глаза – в пределах телесного угла 30-40° относительно линии визирования глаза.

2) Цвет является эффективным средством привлечения внимания (сигнализации), но только при низкой освещенности. В условиях большой освещенности дополнительно к цвету следует использовать другие методы привлечения внимания : перемещение символа; изменение формы, например, очерчивание рамки вокруг текущего значения параметра; кратковременное мигание символов (до 10 с).