航空人機工程計算機仿真

所属分类:人工智能  
出版时间:2010-2   出版时间:電子工業出版社   作者:畢紅哲,莊達民 著   页数:317  

前言

  人機工程是一門運用系統科學理論和系統科學方法,正確處理人、機、環境三大要素間的關系,研究人-機-環境最優組合的工程技術科學。人機工程既是一種設計思想和理論,同時也是一種有效的系統綜合設計和評價技術,其面向工程應用的研究已經成為產業界普遍關注的問題。  在第二次世界大戰期間,人機工程的專家和學者為了提高飛機性能、減少飛行員操作失誤等,開展了大量的人素學研究。這一里程碑式的研究方法和成果奠定了航空人機工程的研究基礎。20世紀80年代,隨著計算機和電子技術在航空、航天和大型及復雜人機系統中的普及應用,對人的認知特性的研究再次引起國內外高度重視,而研究結果極大地提高了飛機等大型重要人機系統界面設計的科學性。  從人機工程研究方法和歷史來看,都是從人的因素出發,強調以人為本,進行人-機-環境最優組合。為此,人機工程有關課題必須有心理學、生理學、醫學工程和工程技術等多學科的專家協同研究。考慮到直接設計工作往往是由工程技術人員完成的,因此,發展具有一定通用性的計算機仿真技術是使該學科的研究發展走向工程應用的關鍵。航空人機工程計算機仿真試圖將人-機-環境系統工程的思想、理論以及工程應用的研究成果,用現代計算機仿真技術綜合集成起來,使其成為一種可用于工程問題定量分析、設計及評價的現代技術。  本書的結構及主要章節內容如下︰  第1章是航空人機工程概述。論述了人機工程學科的形成和發展、航空人機工程研究的內容和方法等。  第2章是人體特性與分析。其內容主要包括人的物理特性、人的生理和心理特性、生理與負荷、反應時間及人體生理和心理測量等。  第3章是認知特性與分析。其內容主要包括理解和認識、人的知覺、學習和習慣、文字和標識符號的判別和認知、音聲的知覺和傳遞、注意和注意力分配、決策、空間認知等。  第4章是大氣環境與座艙環境。其內容主要包括大氣環境,如大氣層結構、大氣成分和大氣層壓力分布;座艙環境主要介紹了座艙壓力要求、艙內溫熱環境及要求、艙內通風換氣條件及要求等;座艙照明與顏色;噪聲;艙內舒適度評價等。  第5章是人機功能分配。其內容主要包括人機功能分配概述、人機特性分析、人機特性比較、人機功能分配的原則與方法、人機功能分配的發展趨勢等。  第6章是戰斗機座艙布局與評價。其內容主要包括座艙儀表/顯示器布局的發展、操縱裝置布局的發展、彈射座椅、座艙布局原則和評價方法、基于人體模型的座艙布局與評價、飛機座艙布局工效綜合評價與評價方法。在該章中詳細推導了人體建模的理論和方法。  第7章是座艙人機顯示界面的設計與評價。其內容主要包括飛行員的信息需求及信息認知和處理特點、飛機HUD主要顯示信息的設計考慮、飛機下顯顯示信息的設計考慮、影響信息顯示辨識的環境因素、視覺編碼設計的工效評價方法、界面設計顏色匹配性、界面作業模型與工效評價、平顯界面仿真模型與信息顯示工效評價等。  第8章是空間定向與空間定向障礙。其內容主要包括飛行中空間定向、空間定向障礙概述、常見的飛行錯覺、顯示裝備帶來的SD問題、空間定向障礙的預防與克服等。  第9章是大型客機座艙布局和評價。其內容主要包括大型客機座艙布局和工效評價流程、JACK虛擬人體模型的構建、可達域和舒適域、視野、基于CATIA的座艙建模和布局、基于JACK的工效評價、工作姿態受力計算、飛機客艙座椅布局分析等。  本書由畢紅哲和莊達民編著。空軍航空醫學研究所賈宏博、謝溯江、姚欽博士和北京航空航天大學的王睿、張磊、完顏笑如和白穆等博士和碩士生參與了編寫和資料收集等工作。本書在編著過程中引用了大量國內外專家、學者的研究成果和出版著作與論文中的學術理論和方法,在此一並表示感謝。  由于作者水平有限,書中難免有遺漏和不當之處,懇請各位專家和廣大讀者批評指正。

内容概要

  《航空人機工程計算機仿真》介紹和分析了航空入機工程中人、機、環境三大要素的特性和關系,介紹了飛機座艙設計的人機功能分配方法與原則,對飛行員空間定向障礙分析了其產生原因和預防措施。結合對航空人機工程的研究,介紹了采用計算機仿真和實驗的方法對座艙布局、座艙人機顯示界面進行綜合設計和評價的方法。  《航空人機工程計算機仿真》共9章,即航空人機工稈概述、人體特性與分析、認知特性與分析、大氣環境與座艙環境、人機功能分配、戰斗機座艙布局與評價、座艙人機顯示界面的設計與評價、空間定向與空間定向障礙、大型客機座艙布局和評價。  《航空人機工程計算機仿真》對從事航空人機工程的科技人員及高等學校有關專業人員有應用或參考價值。

书籍目录

第1章 航空人機工程概述/11.1 人機工程學科的形成和發展/21.2 航空人機工程研究內容和方法/41.2.1 人機工程研究內容/51.2.2 人機工程的研究方法/61.2.3 航空人機工程的相關學科/11參考文獻/13第2章 人體特性與分析/142.1 人的物理特性/152.1.1 人體尺寸/152.1.2 人體尺寸的統計特性/192.1.3 人體各部分尺寸與身高的相關計算/212.1.4 人體數據庫管理系統設計/242.2 人的生理和心理特性/262.2.1 人的感覺特性/262.2.2 視覺特性/272.2.3 听覺特性/342.2.4 嗅覺和味覺/382.2.5 皮膚和身體感覺/402.3 生理與負荷/422.3.1 身體疲勞與影響因素/422.3.2 生理疲勞和心理疲勞/432.4 反應時間/452.5 人體生理和心理測量/47參考文獻/58第3章 認知特性與分析/603.1 理解和認識/613.1.1 理解/613.1.2 認識/623.2 人的知覺/653.2.1 知覺特征/653.2.2 知覺的種類/663.3 學習和習慣/673.4 文字和標識符號的判別和認知/743.4.1 文字/數字的判別和認知/743.4.2 標識符號的認知與評價/753.4.3 色彩認知/793.5 音聲的知覺和傳遞/823.6 注意和注意力分配/863.7 決策/873.7.1 決策的信息加工模型/873.7.2 人行為三層次控制模型/883.7.3 整合模型/903.8 空間認知/913.8.1 空間認知的形成機制/923.8.2 空間認知能力的影響因素/923.8.3 影響空間認知的生理因素/933.8.4 空間認知在航空航天領域的應用/94參考文獻/95第4章 大氣環境與座艙環境/964.1 大氣環境/974.1.1 大氣層結構/974.1.2 大氣成分/984.1.3 大氣層壓力分布/994.2 座艙環境/994.2.1 座艙壓力要求/994.2.2 艙內溫熱環境及要求/1014.2.3 艙內通風換氣條件及要求/1024.2.4 氣流速度及分布/1054.2.5 供氣潔淨度/1064.2.6 座艙空氣污染物與控制/1064.3 座艙照明與顏色/1084.4 噪聲/1114.5 艙內舒適度評價/1124.6 航空心理衛生/115參考文獻/115第5章 人機功能分配/1165.1 人機功能分配概述/1175.2 人機特性分析/1205.2.1 人的因素/1205.2.2 飛機座艙設計的發展趨勢/1315.3 人機特性比較/1335.3.2 航空作業環境下人機特性比較/1345.4 人機功能分配的原則與方法/1375.4.1 人機功能分配要求/1375.4.2 人機功能分配原則/1385.4.3 人機功能分配步驟/1405.4.4 人機功能分配層次/1425.5 人機功能分配的評價方法/1435.5 人機功能分配的發展趨勢/150參考文獻/152第6章 戰斗機座艙布局與評價/1546.1 座艙儀表/顯示器布局的發展/1556.2 操縱裝置布局的發展/1606.3 彈射座椅/1626.3.1 彈射座椅的發展歷史/1626.3.2 彈射座椅的結構組成/1636.3.3 座椅設計的工效要求/1656.4 座艙布局原則和評價方法/1686.4.1 座艙布局原則/1686.4.2 基于連接的儀表布局評價/1726.4.3 基于簡潔性法則的控制器布局評價/1736.5 基于人體模型的座艙布局與評價/1746.5.1 飛行員人體模型概述/1756.5.2 人體幾何模型/1756.5.3 人體運動學模型/1796.5.4 人體動力學模型/1846.5.5 人體力量模型/1916.5.6 操縱裝置布局與評價/1926.6 飛機座艙布局工效綜合評價與評價方法/1986.6.1 座艙工效綜合評價指標體系的構建/1986.6.2 飛機座艙人機工效綜合評價方法/200參考文獻/205第7章 座艙人機顯示界面的設計與評價/2097.1 飛行員的信息需求及信息認知和處理特點/2107.1.1 不同飛行任務和階段對信息的需求/2107.1.2 飛行員儀表掃視/2117.2 飛機HUD主要顯示信息的設計考慮/2137.3 飛機下顯顯示信息的設計考慮/2157.3.1 儀表信息顯示設計的指導思想/2157.3.2 主要信息顯示的設計/2157.4 影響信息顯示辨識的環境因素/2207.5 視覺編碼設計的工效評價方法/2217.5.1 調查研究法/2217.5.2 實驗研究法/2227.5.3 生理與心理信息測量/2237.6 界面設計顏色匹配性/2247.6.1 基于反應時間的顏色匹配客觀分析/2247.6.2 基于模糊理論的顏色匹配主觀分析/2267.7 界面作業模型與工效評價/2287.7.1 作業模型/2287.7.2 實驗方案與實驗結果/2307.7.3 實驗結果分析/2337.8 平顯界面仿真模型與信息顯示工效評價/2357.8.1 工效評價系統/2357.8.2 平顯界面仿真模型/238參考文獻/240第8章 空間定向與空間定向障礙/2438.1 飛行中空間定向/2438.1 飛行中空間定向/2448.1.1 飛行中空間定向的概念及特點/2448.1.2 飛行中空間定向生理心理學機制/2458.2 空間定向障礙概述/2528.2.1 空間定向障礙的概念與分類/2528.2.2 空間定向障礙的特點/2528.2.3 空間定向障礙的影響因素/2538.3 常見的飛行錯覺/2548.3.1 按形態分類的錯覺/2548.3.2 按知覺分類的錯覺/2568.4 顯示裝備帶來的SD 問題/2668.5 空間定向障礙的預防與克服/2708.5.1 教育與訓練/2708.5.2 空間定向信息的顯示/2748.5.3 飛行人員如何預防和克服飛行錯覺/279參考文獻/279第9章 大型客機座艙布局和評價/2859.1 大型客機座艙布局和工效評價流程/2879.2 JACK虛擬人體模型的構建/2899.3 可達域和舒適域/2929.4 視野/2979.5 基于CATIA的座艙建模和布局/3009.6 基于JACK的工效評價/3039.7 工作姿態受力計算/3069.8 飛機客艙座椅布局分析/312參考文獻/317縮略語/318

章节摘录

  在實際的工程應用中,可按照下述五個步驟進行。  1.系統功能分析  確定系統的各個功能要求之間的相互關系(即層次關系、邏輯關系及時序關系)。系統的功能分析可以用功能流程圖來表示,它是以圖形的方式描述系統設計要求的一種手段。功能流程圖一直向下展開到為確定系統的各項需求(硬件、軟件、設施、人員、資料)所必需的層次。  2.方案概要設計  提出理論上可行的人機功能分配方案。先處理那些不要求進一步判斷的功能,即已很明確或明令指定分配的功能。這些功能包括兩種︰一種是性能特性已很清楚是屬于人或機器所特有的功能;另一種是屬于航空技術限制的那些功能。這一步可能產生3種分配結果︰ヾ由于應激因素(輻射、噪聲、振動、壓力、失重等)、規則條例、作業要求超過人的能力等原因,而把有關功能明確分配給自動化系統或機器,如高速計算。ゝ把某些功能分配給飛行員。ゞ做出的分配是不可接受的,其原因主要為,當明確分配給自動化系統時,卻不存在實現此功能的可行技術,或自動化系統的費用太高而不可接受,或可靠性不滿足要求等。反之,將功能分配給人時,要麼該功能的要求超出人的能力範圍,要麼人的可靠性、技術支持費用不符合規定目標。此時就需對功能或要求重新進行定義。  對于需要進一步判斷的功能所進行的分配則需要考慮到系統的智能化程度。如果將系統功能分為感知、決策與執行三個類型,它們可能采用的智能程度描述如表5.7所示。針對每個類型的系統智能程度劃分,結合考慮人機能力,來合理確定該項功能是否應該分配給人或機器來完成。  3.獲利與費用考慮  即針對支持費用、操作者的工作效率、乘員安全以及操作負荷等建立目標函數和各方案的約束條件。一旦操作者被引入系統,就可以把某些原擬分配給機器來完成的作業交給人去完成。除了這個獲利考慮外,人對機器的相對代價也須考慮。即用所謂“投入與產出”的分析方法考慮到底使用自動化系統有利,還是使用飛行員操作更節省費用的問題。當然,這一步的分析可能修改或推翻前一步的決策。  4.進行方案比較  確定最終的人機功能分配決策。測試評估包括推理演繹測試和實驗測試(首先對單功能,然後對系統整體測試),針對支持費用、人員作業效率、乘員安全以及操作負荷等建立目標函數及各方案的約束條件。在這一步中,還要包括情感與認知的考慮。

图书封面




    航空人機工程計算機仿真下載



用户评论 (总计0条)

 
 

 

計算機與互聯網 PDF免费下载,人工智能PDF免费下载。 计算机教程网 

计算机教程网 @ 2017