4. Основные характеристики и требования, предъявляемые к системам отображения информации.

В процессе управления полетом между оператором и ЛА происходит непрерывное информационное взаимодействие, характер и содержание которого определяют задачи навигации и пилотирования самолета.

В основе организации процесса взаимодействия пилот - ЛА лежит обмен информацией между человеком и машиной, «посредником» В котором является СОИ, входящая в приборный комплекс и предназначенная для выдачи оператору в процессе эксплуатации ЛА информации о состоянии самолета и окружающей среды.

В состав СОИ входят два типа приборов: индикаторы и сигнализаторы.

Все характеристики СОИ ЛА можно разделить на две группы: статические и динамические. Первые определяют СОИ как конечный результат (продукт) процесса производства, вторые — как объект с заданными функциональными свойствами и назначением

Статические характеристики СОИ в процессе эксплуатации ЛА оставляются постоянными и определяют технические аспекты реализации систем отображения на борту самолета. К ним относятся: масса, стоимость разработки и внедрения СОИ, размещение в кабине ЛА, конструкция, компоновка, потребляемая мощность.

Характеристики рассматриваемого типа зависят от типа самолета, его назначения, правил эксплуатации, формы кабины и др. Наличие различных факторов обусловливает широкий диапазон изменения статических характеристик. Так, масса приборных досок изменяется от нескольких десятков килограмм для спортивных самолетов до сотен килограмм для пассажирских.

Динамические характеристики СОИ ЛА отражают содержание процесса информационного взаимодействия оператора и ЛА, условия эксплуатации СОИ, формы и методы представления информации, ее обработки и в процессе управления ЛА могут изменяться в зависимости от состояния бортовых систем управления и показателей работоспособности оператора. К динамическим характеристикам относятся: информационная емкость СОИ, быстродействие, вид индикации, точность воспроизведения информации, надежность функционирования и разрешающая способность СОИ.

Информационная емкость (ИЕ) СОИ определяется как максимальное число воспроизводимых символов и рассчитывается по формуле

,где L₁ и L₂ - линейные размеры экрана; ₁ и ₂ - линейные размеры одного знакоместа. Тогда количество информации, отображаемой оператору, будет определяться произведением ИЕ log₂N, (2.4)

где N - число различных отображаемых знаков.

Поле зрения оператора включает три зоны; центральную (примерно 4°), ясного видения (30...35°) и периферического зрения (75...90°).Если в центральной зоне оператор четко различает детали изображения, то в периферической зоне предмет обнаруживается, но не опознается.

Это обстоятельство учитывается в компоновке СОИ, когда расстояние от центра приборной доски до устройства отображения выбирается в зависимости от важности предъявляемой оператору информации.

Под разрешающей способностью глаза понимают свойство человека различать мелкие детали изображения. При нормальном комнатном освещении глаз человека в состоянии различать параллельные темные линии, разделенные интервалами, равными толщине этих линий, что соответствует угловой разрешающей способности 40 оптических линий на 1⁰.

Быстродействие (Б) СОИ различают для двух основных режимов ее функционирования; реакции на запрос и обновления данных.

Быстродействие СОИ Б = Т₁ + Т₂ + Т₃, где Т₁ - время формирования сообщения информации; Т₂ - время выдачи отображаемой информации на экран; Т₃ - время восприятия человеком-оператором информации с СОИ. Т₃ характеризуется пропускной способностью летчика, рассчитываемой по формуле , здесьI - количество информации, бит; t_э - время экспозиций; t_в - время восприятия считываемых показаний приборов.

При выборе цвета необходимо учитывать чувствительность человеческого глаза к волнам различной длины. Оптимальным цветом является желто-зеленый, наиболее простым - белый. Это два основных цвета, используемых в СОИ. Каждый из используемых в СОИ цветов имеет свою эмоциональную окраску. Так, красный цвет - опасность; оранжевый - предупреждение; желтый - внимание; зеленый - безопасность; голубой - действие не начинать. При выборе цвета в СОИ ЛА необходимо учитывать:

• освещенность в кабине;

• уровень адаптации зрительного аппарата к темноте или свету;

• частоту световых импульсов, от которых зависит правильность

восприятия индикации;

• размер изображения, зависящий от его цвета;

• фоновое освещение.

Рассмотрим требования к СОИ, вызванные ограничениями зрительного аппарата человека-оператора.

1. Угловой размер изображений, используемых в СОИ, должен рассчитываться по формуле, гдеh - линейный размер наблюдаемого объекта; l - расстояние от наблюдателя до наблюдаемого объекта по линии взора.

2. Уровень адаптирующей яркости изображений (уровень яркости, к которому приспособлен глаз человека) должен удовлетворять соотношению

, где L(А) - мгновенное значение яркости элементарного участка dA светящейся поверхности наблюдаемого объекта; А — воспринимаемая глазом суммарная площадь светящейся поверхности наблюдаемого объекта.

3. Критическая частота мелькания изображений в СОИ (частота появления различимого глазом сигнала) должна рассчитываться по формуле

.

4. Временные характеристики используемых в СОИ изображений должны быть выбраны с учетом времени инерции глаза (времени, в течение которого свет после выключения продолжает действовать на глаз) и времени задержки восприятия световых сигналов.

5. Слепящая яркость изображений определяется размером светящейся поверхности наблюдаемого объекта, яркостью сигнала и уровнем адаптации глаза:, гдеL_c, L_a - слепящая и адаптирующая яркость соответственно; - телесный угол наблюдения светящейся поверхности.

6. Относительная видность цветных изображений в СОИ оценивается как , гдеR – зрительное ощущение, вызываемое источником излучения длинной волны 550 км; - зрительное ощущение, вызываемое источником при той же мощности, но генерирующим излучения, длинна волны которых равна.

7. Количество воспринимаемой зрительным анализатором информации I и его пропускная способность С рассчитываются по формулам

; ,

Рассмотрим требования к СОИ, вызванные особенностями психологии оператора при обработке визуальной информации в контуре управления ЛА.

1. Все количественные и качественные показатели функционирования СОИ должны удовлетворять необходимым и достаточным условиям эффективного решения оператором задач управления ЛА.

2. Структура и принципы функционирования СОИ должны отвечать условиям выборочного анализа оператором информации, отображаемой в СОИ по запросу.

3. Характеристики отображаемой информации должны зависеть от психо-физиологических возможностей контингента, группы и отдельных членов экипажей и в процессе эксплуатации ЛА меняться для различных полетных ситуаций.

4. В структуре СОИ необходимо учитывать алгоритмы работы операторов для различных режимов полета в штатных и нештатных ситуациях.

5. СОИ должна строиться из подсистем, дающих оператору обобщенную информацию по множествам связанных параметров с необходимой точностью и надежностью визуализации. Текущая информация должна дополняться прогнозом по группе или отдельным параметрам состояния ЛА.

6. Для разгрузки зрительного канала оператора в СОИ должны использоваться другие виды информационного взаимодействия; звуковые сигналы, речь, тактильные сигналы и т.д.

7. Информация, отображаемая в СОИ, должна быть предварительно логически обработана. Оператор сохраняет за собой приоритет решения задач повышенной сложности.

8. В целях повышения достоверности и надежности выдаваемой в СОИ информации необходимо обеспечить структурную и информационную избыточность СОИ с элементами диагностики параметров состояния бортовых систем и членов экипажей.

9. Вид индикации контролируемых в СОИ параметров должен обеспечить условия эффективного кодировании отображаемой информации по критериям: скорости считывания данных, наглядности восприятия, лаконичности и выразительности используемой символики.

10. Структура СОИ должна строиться с учетом приоритетности выдаваемых оператору сигналов для различных режимов эксплуатации ЛА.

11. Информация отображаемая в СОИ, должна иметь иерархическую структуру, где каждый уровень иерархии определяет степень обобщенности контролируемых оператором параметров состояния ЛА.