搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具及其方法技术

本发明专利技术公开了一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具及其方法，其中，搭建方法包含以下步骤：1)根据人机接口的顶层需求和接口需求，定义界面模型和逻辑模型之间、控制板模型和逻辑模型之间、逻辑模型和外部激励数据之间的数据接口，包括数据名称和数据类型；2)根据人机接口的顶层需求完成界面模型、控制板模型和逻辑模型的开发；3)为界面模型和逻辑模型之间、控制板模型和逻辑模型之间、逻辑模型和外部激励数据之间的数据接口建立通信，人机接口快速原型搭建完毕；4)根据评估需求向逻辑模型输入数据，根据人机接口快速原型运行结果完成对人机接口快速原型的动态评估。本发明专利技术使人机接口快速原型的搭建过程更加简单高效。

【技术实现步骤摘要】
搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具及其方法
本专利技术属于民用飞机驾驶舱显示系统的人机接口快速原型领域，涉及支持动态评估的民机驾驶舱显示系统人机接口快速原型方法。
技术介绍
民机驾驶舱显示系统人机接口为飞行员提供飞机姿态、通讯、导航、监视、各系统运行状态等信息的显示，同时为飞行员提供机载设备的控制输入。良好的人机接口设计能够使飞行员迅速、准确地获取各种指示飞机状态的信息，并按需发出正确的控制指令，提高其情景意识，降低其工作负荷，从而使飞行员安全、高效、舒适地完成飞行任务。目前传统的民机驾驶舱显示系统研发过程主要是基于文档传递设计需求，只有到软件和硬件系统基本开发完成后，才对人机接口进行动态评估，一旦发现问题，就必须返回到软硬件开发中进行更改，造成不必要的人力劳动和硬件设备的浪费，增加设计更改成本，延长了研发周期。此外，基于文档传递设计需求，易造成不同团队间对于文档内容的理解偏差，增加软硬件开发时的更改风险。先进的民机驾驶舱人机接口设计方法，在设计早期就对人机接口进行仿真建模，形成快速原型，基于快速原型对画面显示和控制逻辑进行动态评估，发现并消除设计中的不良因素，优化设计方案，随着设计过程的推进不断进行评估和设计的迭代，最终得到经过多轮评估确认后的设计需求，交于软硬件开发人员进行产品开发，降低后期软硬件开发时的设计更改风险，同时基于模型传递设计需求，可以通过直观的画面展示避免理解偏差。因此，如果在显示系统设计早期就对人机接口进行快速原型的搭建，基于快速原型进行设计和评估迭代，可以有效降低研发过程中的设计更改成本，缩短研发周期，优化人机接口设计，为民用飞机机载设备的研制奠定技术基础。传统的快速原型搭建方法中，界面设计人员需要根据顶层设计需求，从零开始搭建界面模型，手动从控件库中选取控件进行布局，对控件逐个进行尺寸、字号和线宽的测算等，且无法对控件样式进行快速选择或切换，整体流程较为复杂，设计和建模效率低下，同时搭建过程中很难有精力关注设计是否满足适航条款的相关规定，导致设计存在不满足适航要求的风险。此外，在界面快速原型搭建完毕后，若要实现驾驶舱快速原型搭建，传统的方法需要配合全物理模拟驾驶舱，定制相应尺寸的显示器和控制板，将界面原型部署在显示器中，对显示器和控制板原型进行物理布局，这种方法不仅成本高、不易更改而且只适用于一种飞机型号，无法满足驾驶舱快速原型能够轻松配置的要求。
技术实现思路
本专利技术的一个专利技术目的在于提供了一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具，利用界面自动布局系统和控制板自动布局系统简化了界面模型和控制板模型的搭建步骤，且搭建过程中的控件、控件样式、逻辑函数都可以保存为可复用的资源，保存在数据库中，以便以后搭建快速原型时直接调用。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供了一种支持动态评估的搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的方法，通过该方法可以搭建完整的民机驾驶舱显示系统人机接口快速原型，包括界面模型、控制板模型、驾驶舱模型和逻辑模型，该方法支持分布式开发，利用三维驾驶舱模型和宽屏触摸屏的应用简化了驾驶舱模型的搭建步骤，使民机驾驶舱人机接口快速原型的搭建过程更加简单高效。本专利技术的其中一个专利技术目的通过以下技术方案实现：一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具，包含界面自动布局系统，界面自动布局系统执行以下步骤：步骤(A.1)接收输入的界面顶层需求；步骤(A.2)根据要求的显示功能检索界面控件库，找到所需使用的界面控件；步骤(A.3)根据适航标准调用布局模板对界面控件进行布局；步骤(A.4)根据适航标准计算字符的最大值和最小值，以最大值和最小值的中值作为默认值进行字符显示；步骤(A.5)根据适航标准计算线条的线宽，并显示线条，生成初步界面模型。优选地，界面自动布局系统还执行以下步骤：优选地，搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具中还包含控制板自动布局系统，控制板自动布局系统执行以下步骤：步骤(B.1)接收输入的控制板顶层需求；步骤(B.2)根据要求的控制功能检索控制板控件库，找到所需使用的控制板控件；步骤(B.3)根据控制板尺寸、飞行员手部可达区域以及适航标准，计算控制板控件的尺寸；步骤(B.4)根据控制板控件的功能的使用频率和相关性程度，对控制板控件进行分组和布局，形成初步控制板模型。本专利技术的另一个专利技术目的通过以下技术方案实现：一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的方法，包含以下步骤：步骤(1)根据人机接口的顶层需求和接口需求，定义界面模型和逻辑模型之间、控制板模型和逻辑模型之间、逻辑模型和外部激励数据之间的数据接口；步骤(2)根据人机接口的顶层需求完成界面模型、控制板模型和逻辑模型的开发；步骤(3)为界面模型和逻辑模型之间、控制板模型和逻辑模型之间、逻辑模型和外部激励数据之间的数据接口建立通信，人机接口快速原型搭建完毕；步骤(4)根据评估需求向逻辑模型输入数据，根据人机接口快速原型运行结果完成对人机接口快速原型的动态评估。优选地，步骤(2)中界面模型的开发流程如下：(2.1.1)向界面自动布局系统输入界面顶层需求，所述界面自动布局系统用于根据界面顶层需求自动从界面控件库中选择界面控件，并对界面控件进行设置和布局，生成初步界面模型；(2.1.2)为初步界面模型中的界面控件从界面控件样式库中选择合适的样式，并进行界面布局和界面控件显示特征的微调；(2.1.3)建立界面模型和逻辑模型之间的数据接口与界面控件的接口属性值的绑定关系，生成界面模型；(2.1.4)在三维驾驶舱模型的显示器位置上放置界面导航容器控件，将该界面导航容器控件导航至界面模型，实现在三维驾驶舱中的显示系统全画面综合。优选地，步骤(2)中控制板模型的开发流程如下：(2.2.1)向控制板自动布局系统输入控制板顶层需求，,所述控制板自动布局系统用于根据控制板顶层需求自动从控制板控件库中选择控制板控件，并对控制板控件进行设置和布局，生成初步控制板模型；(2.2.2)为初步控制板模型中的控制板控件从控制板控件样式库中选择合适的样式，并进行控制板布局和控制板控件显示特征的微调；(2.2.3)为初步控制板模型中控制板控件关联事件，生成控制板模型；(2.2.4)在三维驾驶舱模型的控制板位置上放置控制板导航容器控件，将该控制板导航容器控件导航至控制板模型，实现在三维驾驶舱中的显示系统全画面综合及虚拟控制板交互仿真。优选地，步骤(2)中逻辑模型的开发流程如下：(2.3.1)通过对逻辑框图进行组合，建立正常情况下的逻辑函数；(2.3.2)为外部激励数据建立使数据无效/丢失的激活控制，建立数据无效/丢失情况下的逻辑函数，此逻辑函数执行顺序优先于正常情况下的逻辑函数；(2.3.3)为硬件设备建立虚拟故障注入的激活控制，建立硬件设备故障情况下的逻辑函数。本专利技术的有益效果在于：本专利技术解决了现有民机驾驶舱人机接口快速原型搭建方法中，设计人员需要手动布局控件并进行尺寸、字号和线宽测算等繁琐步骤，设计和建模效率低下且无法满足适航标准要求的问题，同时解决了全物理模拟驾驶舱无法轻松配置的问题，使民机驾驶舱人机接口快速原型的搭建过程更加简单高效，人机接口设计满足适航要求，从而支持从设计阶段早期就开始的基于模型的人机接口动态评估，优化设计方案，降低软硬件研制过程中的更改风险。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具，包含界面自动布局系统，所述界面自动布局系统执行以下步骤：步骤(A.1)接收输入的界面顶层需求；步骤(A.2)根据要求的显示功能检索界面控件库，找到所需使用的界面控件；步骤(A.3)根据适航标准调用布局模板对界面控件进行布局；步骤(A.4)根据适航标准计算字符的最大值和最小值，以最大值和最小值的中值作为默认值进行字符显示；步骤(A.5)根据适航标准计算线条的线宽，并显示线条，生成初步界面模型。

【技术特征摘要】
1.一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具，包含界面自动布局系统，所述界面自动布局系统执行以下步骤：步骤(A.1)接收输入的界面顶层需求；步骤(A.2)根据要求的显示功能检索界面控件库，找到所需使用的界面控件；步骤(A.3)根据适航标准调用布局模板对界面控件进行布局；步骤(A.4)根据适航标准计算字符的最大值和最小值，以最大值和最小值的中值作为默认值进行字符显示；步骤(A.5)根据适航标准计算线条的线宽，并显示线条，生成初步界面模型。2.根据权利要求1所述一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具，其特征在于所述界面自动布局系统还执行以下步骤：步骤(A.6)接收对字符的调整，并判断调整后的字符是否超出最大值和最小值的范围。3.根据权利要求1所述一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的工具，其特征在于还包含控制板自动布局系统，所述控制板自动布局系统执行以下步骤：步骤(B.1)接收输入的控制板顶层需求；步骤(B.2)根据要求的控制功能检索控制板控件库，找到所需使用的控制板控件；步骤(B.3)根据控制板尺寸、飞行员手部可达区域以及适航标准，计算控制板控件的尺寸；步骤(B.4)根据控制板控件的功能的使用频率和相关性程度，对控制板控件进行分组和布局，形成初步控制板模型。4.一种搭建民机驾驶舱人机接口快速原型的方法，包含以下步骤：步骤(1)根据人机接口的顶层需求和接口需求，定义界面模型和逻辑模型之间、控制板模型和逻辑模型之间、逻辑模型和外部激励数据之间的数据接口；步骤(2)根据人机接口的顶层需求完成界面模型、控制板模型和逻辑模型的开发；步骤(3)为界面模型和逻辑模型之间、控制板模型和逻辑模型之间、逻辑模型和外部激励数据之间的数据接口建立通信，民机驾驶舱人机接口快速原型搭建完毕；步骤(4)根据评估需求向逻辑模型输入数据，根据民机驾驶舱人机接口快速原型运行结果完成对民机驾驶舱人机接口快速原型的动态评估。5.根据权利要求4所述的一种搭建民机驾驶舱人机接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王舒宁，徐玮瞳，王菡，何潇，樊超逸，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31