多席位多任务控制舱自适应人机界面设计方法研究

Aiming to resolve the accurate perception of synergetic cognitive state of multi-user and high-efficiency human-machine interaction problems on command and control cabin human-machine interface. The distributed cognition characteristic of coordinating cognition, synergetic control and currency control in the process of command and control cabin synergetic control will be researched in the project and the ACT-R cognitive architecture will be adopted to express the process of coordinating cognition, To reveal the evolution law of multi-user synergetic cognitive behavior in time, space and performance. The project will also research cross effect of different physiological channel before dynamic human-machine interface, analyze the adaptability and evolution of physiological channel when meet with dynamic human-machine interface, and find efficient cross-modal interactions for adaptive human-machine interface. On the basis of the above research, rules of dynamic adaptive display and control interface will be established. And the design and evaluation methods of dynamic adptive synergetic interface are proposed based on polychromatic sets theory.The objectives are to propose the methods and rules of evaluation in the field of multi-tasks synergetic human-machine interface based on human cognitive features, therefore, it can provide theoretical guidance of design and evaluation for adaptive human-machine interface of complicated mechanical and electrical equipment. In addition, enrich theoretical methods and essential data in the ordinary Man-machine Engineering.

针对多席位多任务协同控制舱自适应人机界面设计中的多用户协同认知状态精确感知及人机动态高效交互问题，本申请拟研究多个体协同人机交互中的分布式认知信息提取、认知状态感知、认知行为推理方法，建立基于生理信号、上下文以及任务环境的多个体协同认知状态实时无意识感知模型，揭示多个体协同认知行为在时间、空间、效能方面的演化规律。研究动态人机交互界面中人体不同的生理通道跨模态作用机理，分析人体生理通道在人机交互界面动态迁移中的适应和进化特性，探索自适应人机界面中的跨模态人机高效交互方法。在此研究基础上，建立动态自适应显示与控制界面设计规则，研究基于多色集合理论的动态自适应协同人机界面设计与评价方法。研究目标旨在构建基于人体认知特性的多席位多任务协同人机交互界面设计与评价的方法与规则，为复杂机电装备人机系统的自适应人机界面设计与评价提供理论指导，并丰富已有常规人机工程学的理论方法和基础数据。

针对多席位多任务协同控制舱自适应人机界面设计中的多用户协同认知状态精确感知及人机动态高效交互问题。本项目在多席位多任务协同交互中的分布式认知行为方面，从认知特性的角度提出了多人协同控制舱席位划分准则，研究了基于时序逻辑调度算法和基于协同任务规划模型的任务分配方法，为解决多个体协同认知的时间、空间分配和作战效能提升提供了支撑；基于眼动信号、脑电信号对认知行为进行了研究，探索了不同认知水平人员的认知特性，提出了基于眼动和脑电信号的人机交互意图识别方法和认知状态识别方法。在人机界面跨模态高效交互机理方面，研究了自适应人机界面跨模态高效交互机理，对信息搜索、状态监视、选择执行、参数装订多模态自适应交互机理进行了研究，得出各任务条件下的多模态最佳组合以及相应的自适应方式。在人机交互界面的显示与控制模型研究方面，构建了多席位多任务人机交互界面信息表达模型，通过实验研究了位置变化条件下信息动态自适应显示规则，探索了自适应界面增强显示规则、显示信息组合、数量与颜色复杂度设计规则，提出了自适应显示界面布局规则，研究操控界面布局方法，构建了操控界面布局设计模型，为自适应人机界面设计提供了设计准则。在动态自适应人机界面设计与评价方法研究方面，研究提出了多模态自适应人机界面设计方法，探索了基于粗集理论的自适应界面设计规则，提出了基于云模型的评价方法，为自适应人机界面设计和评价提供了理论和方法支撑；开发了多席位多任务协同自适应人机交互验证系统，并对现有地空导弹装备人机界面进行了评估验证和优化设计。. 本项目的研究成果为人机系统的自适应界面设计与评价提供理论指导，并丰富了常规人机工程学方法。在军事应用方面弥补了地空导弹装备人机显示界面领域相关标准的缺失，为现有装备人机界面以及新型装备人机界面优化设计提供了理论与技术支撑，同时研究成果还可向航空、航天、能源等行业人机交互系统推广，具有很好的应用前景。