空管自动化系统人机界面用户体验研究

孙奇伟，王敏（中国电科28所，空中交通管理系统与技术国家重点实验室，江苏南京，210014）

空管自动化系统人机界面用户体验研究

孙奇伟，王敏
（中国电科28所，空中交通管理系统与技术国家重点实验室，江苏南京，210014）

该文以用户体验为中心，结合空管自动化系统人机界面交互实际，研究用户体验模型。以该模型为基础，从空管专业实际应用背景出发进行人机界面设计，努力提升管制员对系统的使用体验，旨在为新一代空管自动化系统界面设计提供新的思路。关键词：用户体验；空管自动化系统；人机界面；模型

0 引言

空管自动化系统作为空管部门实施对空指挥的核心系统和国家空防系统的重要组成部分，是为管制员提供全面、准确的航空器飞行信息的重要工具，为提高航空运输效率、促进空中交通安全提供了重要保障[1]。系统一般由前台态势计划显示和后台业务数据处理两部分组成。对于管制员日常值班，接触和感受最多的是前台人机界面部分。人机界面实现了系统与人之间最直接的交互，它不仅仅是业务功能的直接展现，更是用户体验的感官来源。

在以往工业化的设计模式中，产品的实用性是设计的重点。现如今，用户体验成为当前设计的关键，产品设计需要更多地关注用户使用时体验到的便捷性和舒适性[2]。

1 概述

1.1 用户体验定义

对于软件系统来说，用户体验是指用户通过与系统交互时获得的直接感官体验在经过思考分析后产生的对软件的界面和基本性能和操作感受的一个主观的综合评价。这种主观的评价会影响用户的行动进而产生相关的行为，并且会对其他人产生影响[3]。例如，用户在使用空管自动化系统时，首先会对界面有个直接的视觉感受，界面的设计是否清晰简洁，层次分明，色彩搭配合理等因素会直接决定用户的第一印象。然后经过直接操作空管自动化系统来对系统的操作体验进行评价，操作简单容易上手，反馈及时的系统更容易获得用户的青睐。通过直观的视觉体验和操作体验之后，用户会理性的对系统的优缺点进行分析，进而得出对该系统肯定或否定的主观评价。之后用户会和其他的用户交流感受，进而对其他的用户产生影响，这就是关联体验。因而“感官—情感—思考—行为—关联”这一连串的反应是用户使用产品或享受服务时的整个体验流程。

总而言之，研究用户体验的目的，是为了最大程度的保证产品界面设计的人性化[3]。只有把以用户为中心的原则作为评判的标准[4]，在用户使用的过程中对于产品的操作体验做正确的评估，充分了解用户的真实想法和期望，收集好评估意见，对现有产品的操作流程进行修正和改进，才能保证产品的每一次迭代更新都是真正从用户的需求出发，确实提高产品的易用性和人机交互体验的满意度。

1.2 空管自动化系统界面设计原则

基于用户体验的空管自动化系统界面设计，即依据个体或群体需要、经验、技能、知识面等，对空管自动化系统的用户界面进行综合性设计，以达到更好的视觉效果和使用效果。一般来讲，基于用户体验的空管自动化系统界面设计遵循一致性，美观协调，容错性好等原则。

通过建立用户体验模型，深入研究空管自动化系统人机界面用户体验问题。将用户隐性知识外显化，呈现设计人员建立的用户体验模型[4]，从而应用于空管自动化系统用户体验设计实践环节，增强系统的易用性和体验愉悦性。

2 用户体验模型

在日常生活、学习和工作中，人们的行为意识与产品自身的特性存在互通的可能性。设计人员通过分析研究获取用户行为规律，再根据以行为意识为主导的交互设计，归纳总结出用户体验模型，将设计元素融入到产品设计中，赋予产品更好的用户体验，最终使产品市场竞争优势得到提升[3]。人机界面用户体验模型主要由功能范围层、综合框架层、视觉表现层组成。

2.1 功能范围层

功能范围层的主要内容是根据用户需求进行分析设计系统具体功能的过程。通过详细解读用户的具体要求，弄清楚用户想通过该系统完成什么样的工作，期待获得什么样的界面等一系列具体的问题。该阶段是决定用户满意度的重要阶段，只有最终实现的功能和用户的期望高度一致的系统才会得到用户的肯定。通过对用户的需求进行分析，会使软件的功能设计更有目的性和针对性，功能范围层的界定对上层数据可视化设计具十分重要的意义[5]。

2.2 综合框架层

综合框架层主要包括数据处理和人机交互设计。数据是系统数据分别进行分析、加工，用可感知的空管符号来代替坐标或抽象地名，构造直观的卡片列表数据结构等。然后在数据映射和交互式设计时，用点、线、面、图、颜色以及动态效果加以诠释。最终，在视觉表现层以最柔和直观的方式将以上几类数据呈现给管制员，其效果如图1所示。处理的核心，通过对原始数据进行加工、筛选、处理，提取出对用户需要的有效数据。还可以通过数据挖掘，大数据分析等方法找出数据间的内在联系和规律，进一步满足用户的需求。人机交互主要是指用户通过鼠标和键盘或是触屏直接对系统进行操作，并从屏幕上得到系统反馈的过程。良好的人机交互设计和创意，可以有效减少用户操作负担，让用户直观的获取所需内容，并带给用户愉悦畅快的操作体验。空管自动化系统针对的是特定专业人群，在人机交互方面应注重信息呈现性、互动性、专业性等特点[5]。

图 1 实例效果

2.3 视觉表现层

视觉表现层充分考虑到用户的直接视觉感官体验和情感体验，通过良好的界面设计将综合框架层处理好的数据按需提直观呈现给用户[5]。不仅要做到清晰明了，还要能突出重点，集美观与实用性与一体。视觉表现层直接影响着用户的情感变化，所以高水平的视觉表现层设计应该既能让用户眼前一亮，也能让用户白看不厌，即使长时间使用也不会引起厌倦和审美疲劳。

人机界面用户体验设计模型中，功能范围层是基础，它决定了系统的总体设计方向和要求。综合框架层是功能范围层的延伸和细化实现，它将功能范围层的要求具体到一个个实际的问题处理流程。视觉表现层是整个系统的最终呈现，该层的具体实现很大程度决定于综合框架层中的交互设计和和数据映射方式。这三个层次一起构成了完整的人机体验设计模型。

3 实例分析

下面选取某一现役空管自动化系统为例，从用户体验模型的3层进行剖析说明，希望能够起到抛砖引玉的作用。功能范围层中，从管制员日常值班使用的需求角度分析软件功能，主要包括地理信息和空管数据的二/三维显示、雷达综合航迹显示、飞行计划管理、气象与航行情报管理等。在综合框架层中对以上几类

4 结束语

随着空中交通管理信息产业的迅速发展，对空管系统的人机界面设计提出了更高的要求，过去传统的空管自动化系统人机界面已经不能满足当代用户的需求。为此，应该紧密结合下一代空管系统的特点，以业务运行为背景、用户体验为基础[6]，对交互界面进行更加人性化的设计，努力为用户提供更加便捷的操作体验和舒适的视觉体验以及感官体验，这样不仅能赢得用户的忠诚度，更有利于系统最终运营目标的实现。

[1] 吴正刚. 空管自动化系统应用与维护探索[J]，测控技术，2013，32（1）：109-116.

[2] MAGGIE M. 源于自然的设计——设计中的通用形式和原理[M]. 北京：机械工业出版社，2013.

[3] 熊英，张明利. 基于用户体验的互联网产品界面设计分析[J]，包装工程，2016，37（4）：88-91.

[4] 刘丽珺. 产品中交互设计的用户体验研究综述[J]，科技与创新，2016，11：28.

[5] 陆菁，刘渊，等. 基于用户体验的数据可视化模型研究[J]，包装工程，2016，37（2）：52-56.

[6]高海超，羌凌飞. 面向服务的下一代空管系统集成设计[J]，指挥信息系统与技术，2016，7（6）：13-16.

孙奇伟，男，硕士，工程师，主要研究方向为空管自动化系统飞行计划管理及网络通信技术。

王敏，男，硕士，工程师，主要研究方向为空中交通管理业务数据处理和基于轨迹运行。

User Experience Research of Software Interface in Air Traffic Control Automation System

Sun Qiwei,Wang Min
(CETC28th, State Key Laboratory of Air Traffic Management System and Technology, Nanjing Jiangsu, 210014)

This paper which centers on the user experience and bases on the human-computer interface of air traffic control system is to research the user experience model The human-computer interface-design bases on this model has taken the practical application background of air managerment specialty into consideration This design is aim to improve user experience and provide a new idea for the new generation human-computer interface design of air traffic control control system

user experience; air traffic control system; human machine interface; model

TP391

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