CN116820379A - 基于人因工程的装备显示控制方法、服务器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于人因工程的装备显示控制方法、服务器及存储介质，属于指挥控制领域。包括如下步骤：步骤1：输入层获取外部环境数据以及人的数据；步骤2：控制层根据外部环境数据以及人的数据计算生成屏幕亮度参数、显示参数以及生理指标参数，并进行语音指令解析；步骤3：输出层根据屏幕亮度参数以及显示参数输出可视化态势，根据生理指标参数输出提示信息，根据语音指令解析对显示参数进行调整。本方法基于人因工程的设计理念，对地图层、态势层、界面层进行了针对装备特殊环境的态势显示协同性及***性设计，为装备级态势可视化提供了总体设计指南；采用自动化控制，减少手工交互操作，避免狭小空间内引起操作失误。

Description

基于人因工程的装备显示控制方法、服务器及存储介质

技术领域

本申请属于指挥控制领域，特别涉及一种基于人因工程的装备显示控制方法、服务器及存储介质。

背景技术

人因工程从应用的重点领域来看，主要集中于航天、核工业、工业设计等，着重安全性、宜人性，主要为各类***提供以人为核心的***化综合化设计指导。但是，当前在指挥控制领域的人因工程研究还比较薄弱，尤其是针对战场态势显示方向，目前基本处于研究空白。特别是，各类装备中受空间、资源、外部环境等的约束，装备级的态势显示的人因工程研究尚属空白。

各类装备（坦克、军舰、战斗机、运输车等）内部的战场态势显示有一些特殊的设计考虑：在野外环境中受外部环境光的影响较大，一定程度上干扰作战人员观察态势；野外路面引起的强烈震动，界面的按钮大小需要适当调整，保证手指的选择准确；机器的资源受限（内存、显卡等），需要考虑信息的详略显示，选用嵌入式地理信息***（GIS）等。另外，因为装备里面空间的狭小等，导致作战人员的操作不便。

因此，需要一种基于人因工程的装备显示控制方法，能够解放作战人员的双手，聚焦于驾驶、射击等关键作战任务的操作。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了一种基于人因工程的装备显示控制方法，能够基于人因工程的三元素与战场态势的三层进行整体协同控制，提出装备级态势显示智能控制模型，自动的控制机器及战场态势中的显示，解决了装备内的态势显示受空间、资源等的限制以及环境的影响，造成态势显示受影响比较大，影响作战人员的观察判断，进而造成作战人员操作不便的问题。

本申请所要达到的技术效果通过以下方案实现：

根据本申请的第一方面，提供一种基于人因工程的装备显示控制方法，包括如下步骤：

步骤1：输入层获取外部环境数据以及人的数据；

步骤2：控制层根据所述外部环境数据以及人的数据计算生成屏幕亮度参数、显示参数以及生理指标参数，并进行语音指令解析；

步骤3：输出层根据所述屏幕亮度参数以及所述显示参数输出可视化态势，根据所述生理指标参数输出提示信息，根据所述语音指令解析对所述显示参数进行调整。

优选地，所述输入层至少包括陀螺仪、光学传感器、摄像机、麦克风、血氧仪、温度传感器以及心率检测器，所述外部环境数据至少包括光线强度数据，所述人的数据至少包括血氧数据、心率数据、体温数据以及语音指令。

优选地，根据所述光线强度数据，计算强弱信息与屏幕亮度的映射转换，再计算得出屏幕亮度参数，并调用硬件编程接口发送至输出层。

优选地，所述显示参数包括态势层、地图层以及界面层三层的显示参数，其中：

所述界面层为用户界面，包括人机交互以及操作逻辑的参数；

所述地图层至少包括二维地图、三维数字地球、地磁信息以及气象水文信息，采用图层组织不同的信息并进行显隐控制；

所述态势层呈现战场态势要素，采用作战标号进行标准符号化显示。

优选地，对显示参数进行生成具体为：

根据检测到的振动幅度以及振动频率，设置界面层中的按键大小，根据当前任务，选择隐藏界面层的要素；

根据光线强度数据，采用色彩空间HSV，计算光线强度数据与态势层中标号的亮度映射转换，依据计算出的标号亮度，调用标号绘制编程接口，设置标号颜色发送至输出层；根据装备的能耗以及显卡参数，设置态势层中标号的附加文字信息的分级详略显示；

根据光线强度数据，采用色彩空间HSV，计算光线强度数据与地图层中地理符号的视觉变量的亮度映射转换，依据计算出的地图符号亮度，调用地图绘制编程接口，设置地图符号颜色发送至输出层；根据装备的能耗以及显卡参数，采用面向设备的嵌入式GIS。

优选地，计算生成生理指标参数具体为：根据摄像机、麦克风、血氧仪、温度传感器以及心率检测器采集作战人员的情绪以及身体生理状态，判断是否处于不佳状态，并根据需要发出警告信息至输出层。

优选地，进行语音指令解析具体为：根据麦克风采集到的语音信息，进行语音信息解析为指令信息，并将指令信息发送至输出层，其中：

面向地图层的指令信息至少包括：二维地图的放大及缩放、地图的上下左右移动、图层的显隐以及亮度调整；

面向态势层的指令信息至少包括：标号的亮度调整、标号的增删改查以及标号层的显隐；

面向界面层的指令信息至少包括：对地图层与态势层的对比显示、突出地图层或突出态势层、对地图层与态势层进行一致性显示。

优选地，输出层根据所述控制层的计算与处理结果，对界面层、地图层以及态势层完成自动化操作。

根据本申请的第二方面，提供一种服务器，包括：存储器和至少一个处理器；

所述存储器存储计算机程序，所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述基于人因工程的装备显示控制方法。

根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述基于人因工程的装备显示控制方法。

根据本申请的一个实施例，采用本基于人因工程的装备显示控制方法的技术效果在于，本方法基于人-机器-环境的宜人化核心设计理念，对地图层、态势层、界面层进行了针对装备特殊环境的态势显示协同性及***性设计，为装备级态势可视化提供了总体设计指南；

提出了一种面向装备级战场态势显示的自动化控制新型设计理念：a) 采用自动化控制，尽量减少非必要手工交互操作（如调节屏幕亮度、界面中按钮大小等），避免狭小空间内引起操作失误；b) 通过多模态的人机交互，采用语音命令替代减少狭小空间内的手工操作，保证双手聚焦核心作战任务：驾驶、射击等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中一种基于人因工程的装备显示控制方法的流程图；

图2为本申请一实施例中一种服务器的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请一实施例中的基于人因工程的装备显示控制方法，包括如下步骤：

S110：输入层获取外部环境数据以及人的数据；

在该步骤中，输入层至少包括陀螺仪、光学传感器、摄像机、麦克风、血氧仪、温度传感器以及心率检测器，陀螺仪用于检测当前设备（如坦克、车辆等）的水平角度、角速度等数据，光学传感器用于检测设备中环境的光照强度，摄像机用于检测人的面部表情、手势动作、肢***置等，麦克风用于采集人的语音指令，血氧仪、心率检测器、温度传感器用于采集人体的血氧数据、心率数据、体温数据等人的数据。还可以包括加速度传感器、振动传感器等，用于检测当前设备的加速度以及振动数据。

外部环境数据至少包括光线强度数据，人的数据至少包括血氧数据、心率数据、体温数据以及语音指令。

S120：控制层根据外部环境数据以及人的数据计算生成屏幕亮度参数、显示参数以及生理指标参数，并进行语音指令解析；

控制层为计算机，包括CPU、GPU、存储器以及若干接口等，能够接收数据后并根据存储至存储器中的程序进行计算处理，并将计算结果通过接口输出。

具体的，根据光线强度数据，计算强弱信息与屏幕亮度的映射转换，再计算得出屏幕亮度参数，并调用硬件编程接口发送至输出层。

显示参数包括态势层、地图层以及界面层三层的显示参数，其中：

界面层为用户界面，包括人机交互以及操作逻辑的参数，界面层主要涉及用户界面（UI），是指对软件的人机交互、操作逻辑、界面美观等的整体设计，***的界面设计要结合用户的工作和应用环境，实现人机界面的适配；

地图层至少包括二维地图、三维数字地球、地磁信息以及气象水文信息，采用图层组织不同的信息并进行显隐控制；

态势层呈现指挥员所关注的战场态势要素，采用军队特有的作战标号进行标准符号化显示。

界面层、地图层以及态势层之间需要进行协同控制处理，首先需要注意态势显示的整体协调性，形成视觉上感受的一致性。其次，也要注意根据当前的任务，设置一定的对比性，突出显示感兴趣层；人因工程中的三元素，即人-机（机器）-环（环境）存在一定的资源限制。人眼视觉存在一定的认知负荷。计算机资源如CPU、内存、显卡、显示屏都存在一定的物理限制。因此，在进行态势显示设计时要进行综合考虑，考虑整体上进行设计平衡。依据机器显卡的硬件水平，可配置地图层、态势层的自适应显示；要三元素及三层的整体融合设计。在进行战场态势显示时，既要考虑三层之间的影响，也要考虑人-机-环三元素的资源约束，通过综合，把人因工程的安全性、***化、宜人化等设计理念贯穿于战场态势显示设计中。

装备内的态势显示受空间、资源等的限制及环境等的影响，态势显示有一定的特殊性，尤其是外部环境光的影响比较大。基于人因工程的三元素与战场态势的三层的整体协同控制，提出一个装备级态势显示智能控制模型。该模型以环境光等为输入，通过模型内部处理，自动地控制机器及战场态势三层的显示等。

对显示参数进行生成需要充分考虑人因工程，即考虑人-机器-环境三元素之间的关系，在宜人化设计方面，战场态势可视化的受益者是作战指挥人员，依据人因工程以人为中心的设计理念进行宜人化设计，是可视化设计的灵魂。

在机器硬件设计方面，机器的硬件环境有显卡、显示器、CPU/GPU等。显卡对态势层、地图层有一定的性能影响；

在环境设计方面，环境指外部自然环境及地图模拟的自然环境。外部自然环境有光照、天气等，对态势的显示会有一定的干扰。地图相关数据：高程、影像等都会对显示造成一定的影响；

根据检测到的振动幅度以及振动频率，设置界面层中的按键大小，也可以根据摄像机检测到的手指位置，调整屏幕中按键的位置，以方便操作；在振动幅度过大时，自动检测手指所处位置的平均坐标，将该平均坐标与界面层中的按键的坐标做匹配，自动判断需要操作的按键，将该按键放大处理或者直接执行该按键对应的功能，以方便操作员的操作；根据当前任务，选择隐藏界面层的要素；

根据陀螺仪检测到的当前设备的侧倾角度，可以设置界面层中文字、按键的旋转角度，地图层以及态势层中各种标号的旋转角度，使操作员在倾斜的设备中能够准确分辨文字、按键以及各种标号，避免倾斜角度较大时，操作员会下意识的保持头部处于竖直状态而倾斜观看屏幕，使各种文字标号与操作员的观看角度不匹配而影响辨认的问题；

还可以将显示屏的底座设置为自动旋转结构，根据陀螺仪检测到的设备倾斜角度，对显示屏的角度进行调整，以进一步方便操作员观看。

根据光线强度数据，采用色彩空间HSV，计算光线强度数据与态势层中标号的亮度映射转换，依据计算出的标号亮度，调用标号绘制编程接口，设置标号颜色发送至输出层；根据装备的能耗以及显卡参数，设置态势层中标号的附加文字信息的分级详略显示；

根据光线强度数据，采用色彩空间HSV，计算光线强度数据与地图层中地理符号的视觉变量的亮度映射转换，依据计算出的地图符号亮度，调用地图绘制编程接口，设置地图符号颜色发送至输出层；根据装备的能耗以及显卡参数，采用面向设备的嵌入式GIS。

该处的光线强度数据为采集的设备内部的光线强度数据，根据设备内部人员操作的灯光强弱对显示进行实时调整；在设备外部还可以设置有光学传感器，根据外部环境的光线强度数据实时调整设备内部的灯光强弱，以保持操作员的最佳观察状态，例如在夜晚时调整设备内部灯光减弱，使操作员能够清楚的观察设备外的环境情况。

计算生成生理指标参数具体为：根据摄像机、麦克风、血氧仪、温度传感器以及心率检测器采集的信息，对作战人员的情绪（喜、怒、哀、乐等）及身体生理状态等进行多模态综合监控，判断是否处于疲劳状态等，如果处于不佳状态，则给出警告提醒，发出警告信息至输出层。提升安全性，减少事故隐患。

进行语音指令解析具体为：根据麦克风等采集的信息，基于语音识别，进行语音命令的解析，进行各种基于语音的人机交互操作，并将指令信息发送至输出层，其中：

面向地图层的指令信息至少包括：二维地图的放大及缩放、地图的上下左右移动、图层的显隐以及亮度调整；

面向态势层的指令信息至少包括：标号的亮度调整、标号的增删改查以及标号层的显隐；

面向界面层的指令信息至少包括：对地图层与态势层的对比显示（例如，基于色彩空间HSV，加大两层的亮度对比等）；突出地图层或突出态势层，在突出某一层时，自动隐藏另两层，以提高操作员的专注度；对地图层与态势层进行一致性显示（例如，基于色彩空间HSV，保持态势层的亮度与地图层的亮度成正比例）。

S130：输出层根据屏幕亮度参数以及显示参数输出可视化态势，根据生理指标参数输出提示信息，根据语音指令解析对显示参数进行调整。

在本步骤中，输出层根据控制层的计算与处理结果，对界面层、地图层以及态势层完成自动化操作。输出层例如是CRT显示屏（映象管显示器）和LCD显示屏(液晶显示器)；其表面覆盖有触摸控制元件，能够进行触摸操作；或者在显示屏四周设置有若干实体按键或虚拟按键，若为实体按键，则在按键中设置有灯光、触摸屏等，支持对按键进行自定义操作，以方便操作员按照自己的喜好进行设置。

通过以上基于人-机-环的宜人化核心设计理念，对地图层、态势层、界面层进行了针对装备特殊环境的态势显示协同性及***性设计，为装备级态势可视化提供了总体设计方案，具有较好的实际工程应用前景。该模型自动***化地综合处理自然外部环境与态势层、地图层、屏幕亮度、人的生理指标、面部表情、语音命令等多要素，对装备级软件的交互友好性进行了整体设计，体现了对人-机-环三元素及三层的***性协同控制，将以人为核心的人因工程设计全面贯彻于战场态势显示处理中。

如图2所示，本申请一实施例中的一种服务器，包括：存储器201和至少一个处理器202；

存储器201存储计算机程序，至少一个处理器202执行存储器201存储的计算机程序，以实现上述基于人因工程的装备显示控制方法。

根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现上述基于人因工程的装备显示控制方法。

根据本申请的一个实施例，采用本基于人因工程的装备显示控制方法的技术效果在于，本方法基于人-机器-环境的宜人化核心设计理念，对地图层、态势层、界面层进行了针对装备特殊环境的态势显示协同性及***性设计，为装备级态势可视化提供了总体设计指南；

提出了一种面向装备级战场态势显示的自动化控制新型设计理念：a) 采用自动化控制，尽量减少非必要手工交互操作（如调节屏幕亮度、界面中按钮大小等），避免狭小空间内引起操作失误；b) 通过多模态的人机交互，采用语音命令替代减少狭小空间内的手工操作，保证双手聚焦核心作战任务：驾驶、射击等。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：输入层获取外部环境数据以及人的数据，所述人的数据至少包括语音指令；

步骤2：控制层根据所述外部环境数据以及人的数据计算生成屏幕亮度参数、显示参数以及生理指标参数，并进行语音指令解析；

步骤3：输出层根据所述屏幕亮度参数以及所述显示参数输出可视化态势，根据所述生理指标参数输出提示信息，根据所述语音指令解析对所述显示参数进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，所述输入层至少包括陀螺仪、光学传感器、摄像机、麦克风、血氧仪、温度传感器以及心率检测器，所述外部环境数据至少包括光线强度数据，所述人的数据还包括血氧数据、心率数据以及体温数据。

3.根据权利要求2所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，根据所述光线强度数据，计算强弱信息与屏幕亮度的映射转换，再计算得出屏幕亮度参数，并调用硬件编程接口发送至输出层。

4.根据权利要求2所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，所述显示参数包括态势层、地图层以及界面层三层的显示参数，其中：

所述界面层为用户界面，包括人机交互以及操作逻辑的参数；

所述地图层至少包括二维地图、三维数字地球、地磁信息以及气象水文信息，采用图层组织不同的信息并进行显隐控制；

所述态势层呈现战场态势要素，采用作战标号进行标准符号化显示。

5.根据权利要求4所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，对显示参数进行生成具体为：

根据检测到的振动幅度以及振动频率，设置界面层中的按键大小，根据当前任务，选择隐藏界面层的要素；

根据光线强度数据，采用色彩空间HSV，计算光线强度数据与态势层中标号的亮度映射转换，依据计算出的标号亮度，调用标号绘制编程接口，设置标号颜色发送至输出层；根据装备的能耗以及显卡参数，设置态势层中标号的附加文字信息的分级详略显示；

根据光线强度数据，采用色彩空间HSV，计算光线强度数据与地图层中地理符号的视觉变量的亮度映射转换，依据计算出的地图符号亮度，调用地图绘制编程接口，设置地图符号颜色发送至输出层；根据装备的能耗以及显卡参数，采用面向设备的嵌入式GIS。

6.根据权利要求2所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，计算生成生理指标参数具体为：根据摄像机、麦克风、血氧仪、温度传感器以及心率检测器采集作战人员的情绪以及身体生理状态，判断是否处于不佳状态，并根据需要发出警告信息至输出层。

7.根据权利要求4所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，进行语音指令解析具体为：根据麦克风采集到的语音信息，进行语音信息解析为指令信息，并将指令信息发送至输出层，其中：

面向地图层的指令信息至少包括：二维地图的放大及缩放、地图的上下左右移动、图层的显隐以及亮度调整；

面向态势层的指令信息至少包括：标号的亮度调整、标号的增删改查以及标号层的显隐；

面向界面层的指令信息至少包括：对地图层与态势层的对比显示、突出地图层或突出态势层、对地图层与态势层进行一致性显示。

8.根据权利要求4所述的基于人因工程的装备显示控制方法，其特征在于，输出层根据所述控制层的计算与处理结果，对界面层、地图层以及态势层完成自动化操作。

9.一种服务器，其特征在于，包括：存储器和至少一个处理器；

所述存储器存储计算机程序，所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现权利要求1至8中任一项所述的基于人因工程的装备显示控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1至8中任一项所述的基于人因工程的装备显示控制方法。