电子显示符号的显示特征研究

魏延岩

摘要：随着飞机设计向全面电子化方向迅速发展，驾驶舱显示控制接收到的机上各类设备的电子信息来源也更加复杂化、多样化。电子显示器为驾驶员提供了最直观的显示以及与机上设备之间的人机交互，其显示的每一参数都是实时变化的，符号显示特征鲜明易懂且无歧义性，研究采用什么字符、形狀、颜色和画面组合对这些参数进行显示最有利于飞行员快速理解飞行信息是至关重要的。本文主要针对机载显示符号的颜色设计进行研究，包括不同符号颜色的规定以及采用的颜色编码等，对机载显示符号的人机工效研究至关重要。

关键词：电子显示符号;人机工效学;显示特征;

一、引言

电子显示器作为驾驶员的人机交互窗口，其显示的画面信息主要包括飞行员在不同的飞行阶段所关注的参数信息，对单个显示页面来说，往往同时显示多种参数数据，需要分区显示，而且每一参数都是实时变化的，要达到平滑指示、不闪烁、符号特点鲜明易懂且无歧义性，需要对各种信息根据参数属性和特点分门别类的设定，如特定符号图形形状，指定符号图形颜色、根据飞行员的设计眼位、与显示器的距离以及显示器的大小设置符号的图形尺寸等。

电子显示符号是随着航空电子显示仪表的发展而诞生的，其符号的显示特征（形状、颜色、尺寸、显示范围等）是模拟各类机械仪表的表盘—图形符号的形式成像在电子显示器上，随着电子显示器的长期发展和持续改进，电子显示符号的显示特征也在逐步优化。

针对这些情况，根据人机工效学在电子显示符号设计时采取了一些措施，根据符号特征提出了一些设计方法和设计约束。

二、电子显示符号的特征

电子显示符号的基本特征如下：

a）符号形状，包括几何图形和字符;b）符号颜色;c）符号尺寸;d）符号的显示位置;e）符号刷新速率，包括平移和旋转等动态运动;f）符号闪烁频率。

（一）符号形状

电子显示符号的符号形状一般是唯一的，为了便于驾驶员判读时鲜明易懂且无歧义性，对每一种符号都进行符号形状的规定。

（二）符号颜色

在小尺寸电子显示器上使用七种以上的颜色编码可能会降低搜索性能。随着显示技术，如液晶显示器，高环境照明导致的辨别丧失可能不明显。七种颜色包括白色、红色、绿色、黄色（或琥珀色），红色（紫色），青色（或浅绿色）。

人眼观察到的电子显示符号的颜色取决于软件设定的颜色值如8位数字RGB的白色（0xff： 0xff： 0xff），和电子显示器的显示性能如屏幕的背光亮度、色域、色度一致性等密切相关，环境照度对颜色也有影响。

（三）符号尺寸

字符尺寸是一个重要的考虑因素，SAE AIR1093A标准中提出最小尺寸建议如表1所示。

（四）符号的显示位置

在电子显示器每幅显示画面中的符号都需要有规定的显示位置，其原则如下：

1）符号的显示位置应参考驾驶舱相关仪表的安装位置;2）应按各飞行任务阶段的需要，采用相应的工作状态和显示格式;3）应符合人机工程的要求，减少不必要的信息，减轻工作负荷;4）显示格式（布局）应尽量考虑传统，有一定的继承性;5）字符布局相对固定，在不同显示格式或工作状态应尽量显示在同一位置;6）重要信息的显示应有一定余度，采用多种信息编码;7）信息显示的运动规律应与操纵动作尽量协调一致;8）显示格式应能选择、转换，字符应能删减;9）重要的信息应显示在视野的中心区域;10）显示信息要清晰易见、确保判读迅速、准确;11）无论单个、组合或综合的信息都应满足飞行任务阶段的要求，并应覆盖全部飞行任务阶段。

（五）符号刷新速率

在电子显示器每幅显示画面中的符号的刷新速率应符合以下原则：

1）电子显示器不应导致视觉疲劳或其它不想要的生理效应;2）应提供适当的阻尼以确保显示器的稳定性和易读性;3）显示器元素应当平稳地进入或离开显示区域;4）读取数值的末尾数字的变化应不会分散人的注意力（比如：滚动数字）;5）不应显示没有时效价值的数据资料;6）姿态、速度、高度、升速和飞行引导显示的滞后、惯性和其它的滞后效应应不会降低驾驶员手动控制飞机飞行路线的能力;7）驾驶员选定和主飞行数据随后显示之间的滞后不应超过0.25秒。格式选择和显示之间的滞后不应超过1.0秒且系统不必要数据的演示滞后不应超过4秒。

（六）符号闪烁频率

在电子显示器中的个别符号需要高亮或者闪烁显示，例如告警通告信息。

当符号闪烁时，一般分为几种闪烁方式：

1）符号显示或者不显示;2）符号在两种颜色之间切换显示;3）符号加闪烁边框。

符号的闪烁频率需要能够起到提醒的作用，但又不能给驾驶员增加视觉负担，因此，闪烁频率建议为1Hz或者2Hz，闪烁频率可由设计师根据最佳人机工效设计决定。

三、结束语

研究采用什么字符、形状、颜色和画面组合对这些参数进行显示最有利于驾驶员快速理解飞行信息是至关重要的。信息显示格式影响飞行员的感知过程和决策速度，而飞行员对飞行信息的判读速度和准确度对飞行安全有极大影响，必须通过开展电子信息显示符号的研究，使显示的认知负荷最为合理。

参考文献：

[1]SAE AIR 1093 . Numeral， Letter and Symbol Dimensions for Aircraft Instrument Displays [S].

[2]SAE ARP 4102 . Flight Deck Panels，Controls，And Displays [S].

[3]SAE ARP 4032B  Human Engineering Considerations in the Application of Color to Electronic Aircraft Displays[S]。

[4]HB 7587-1998  飞机座舱信息显示基本要求[S]。