RU2199720C2

RU2199720C2 - Data display method

Info

Publication number: RU2199720C2
Application number: RU2001106502A
Authority: RU
Inventors: Г.Ф. Шитиков
Original assignee: Шитиков Герман Федорович
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: computer-aided technology. SUBSTANCE: method involves displaying current values of variable value on graduated circular indicator dial with counting index. The variable to be displayed being changed, control signal is formed in dial sector of interest to operator. Dial radius is increased during the signal duration time with interval between arc ticks being proportionally increased when radius grows. Current value of another variable is displayable on indicator information field in zone not occupied by the dial sector having arc of enlarged radius. EFFECT: high accuracy in reading values displayed variable value. 3 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области индикации измеряемых величин. Оно может быть применено в системах отображения информации, использующих электронные экранные индикаторы для отображения текущих значений переменных - параметров управляемых объектов, требующих повышенной точности восприятия оператором на отдельных этапах, временных интервалах, режимах функционирования объекта. The proposed technical solution relates to the field of indication of measured values. It can be used in information display systems that use electronic screen indicators to display the current values of variables — parameters of managed objects that require increased operator perception accuracy at individual stages, time intervals, and object operation modes.

Известны способы отображения информации, в которых для повышения точности восприятия оператором значений переменной величины применяют круговую шкалу большего радиуса, прямолинейную шкалу большей длины (в том числе подвижную), сочетание нескольких отсчетных индексов (стрелок) с соответствующими шкалами, с общей шкалой (например, высотомеры ВМ-15ПБ. ВМФ-50 [Самолет Ан-124. Руководство по технической эксплуатации. Раздел 031. Приборное оборудование, изд. АНТК им. O.K. Антонова, г. Киев, 1986 г.]), а также применение цифровых счетчиков. Known methods for displaying information in which to increase the operator's perception of variable values by the operator use a circular scale of a larger radius, a linear scale of greater length (including a moving one), a combination of several reference indices (arrows) with the corresponding scales, with a common scale (for example, altimeters VM-15PB, VMF-50 [An-124 airplane. Manual for technical operation. Section 031. Instrumentation, published by Antonov OKTK named after Antonov, Kiev, 1986]), as well as the use of digital meters.

Наиболее распространенным и, по данным инженерной психологии [Б.Ф. Ломов "Человек и техника", изд. Ленинградского Университета, 1963], оптимальным является способ отображения информации с применением круговой шкалы. Так, например, на самолете для индикации основных пилотажных переменных (параметров полета) широко применяются электромеханические индикаторы с градуированными круговыми шкалами достаточно большого радиуса, обеспечивающие необходимую точность отображения значений переменных на всех режимах полета. Однако такие индикаторы требуют для своего размещения большой площади, что не всегда приемлемо. Применение индикаторов с прямолинейными шкалами, цифровых счетчиков и их сочетаний позволяет избежать указанного выше недостатка. Однако в условиях дефицита времени оператора для восприятия информации не является оптимальным с точки зрения психологии восприятия, приводит к большим ошибкам. Применение индикаторов с несколькими отсчетными индексами для отображения одной переменной величины требует от оператора осуществления не одного отсчета по шкале, а нескольких отсчетов и последующего совместного учета всех воспринятых значений, что является существенным недостатком, исключающим возможность использования таких индикаторов при быстром изменении значений переменной. The most common and, according to engineering psychology [B.F. Lomov "Man and Technology", ed. Leningrad University, 1963], the optimal way is to display information using a circular scale. So, for example, on an airplane, to display the main flight variables (flight parameters), electromechanical indicators with graded circular scales of a sufficiently large radius are widely used, which provide the necessary accuracy in displaying the values of variables in all flight modes. However, such indicators require a large area for their placement, which is not always acceptable. The use of indicators with straight-line scales, digital counters and their combinations avoids the above drawback. However, in conditions of insufficient time for the operator to perceive information is not optimal from the point of view of psychology of perception, leads to big errors. The use of indicators with several reference indices for displaying one variable value requires the operator to carry out not one reference on the scale, but several samples and the subsequent joint accounting of all perceived values, which is a significant drawback that excludes the possibility of using such indicators when quickly changing the values of a variable.

При применении электронных экранных индикаторов для комплексного отображения нескольких переменных величин использование круговых шкал достаточно большого радиуса, как правило, не представляется возможным ввиду ограниченности площади информационного поля индикатора (например, электронного индикатора у пилота). Поэтому на таких индикаторах обычно применяются вертикальные шкалы, что при быстром изменении значения переменной и располагаемом оператором времени, составляющем доли секунды, приводит к большим погрешностям восприятия. When using electronic screen indicators for the complex display of several variables, the use of circular scales of a sufficiently large radius, as a rule, is not possible due to the limited area of the indicator information field (for example, an electronic indicator in the pilot). Therefore, vertical scales are usually used on such indicators, which, when the variable value is quickly changed and the time is available by the operator of a fraction of a second, leads to large perception errors.

Известен также способ индикации пилотажных параметров полета самолета (патент США 5359890 от 01.11.94), при котором параметры скорости и высоты полета отображаются на электронном индикаторе (ЭИ) "на вертикально-растянутых" сдвоенных шкалах в сочетании с цифровыми счетчиками. Этот способ по назначению и технической сущности является наиболее близким к предлагаемому техническому решению и по максимальному количеству сходных существенных признаков выбирается за прототип. В способе-прототипе для улучшения восприятия указанных параметров при ограниченной площади информационного поля ЭИ применяются сдвоенные вертикально-растянутые шкалы со стрелками и цифровые счетчики. При этом растянутая шкала индикатора - по замыслу авторов изобретения - обеспечивает повышение точности восприятия переменной величины, а наличие вращающейся стрелки обеспечивает пилота информацией о направлении и скорости ее изменения. There is also a method of indicating aerobatic flight parameters of an airplane (US patent 5359890 dated 11/01/94), in which the parameters of speed and flight altitude are displayed on an electronic indicator (EI) "on vertically stretched" dual scales in combination with digital meters. This method for its intended purpose and technical essence is the closest to the proposed technical solution and is selected for the prototype according to the maximum number of similar essential features. In the prototype method, to improve the perception of these parameters with a limited area of the information field of EI, double vertically stretched scales with arrows and digital counters are used. At the same time, the extended indicator scale, as conceived by the inventors, provides increased accuracy of perception of a variable, and the presence of a rotating arrow provides the pilot with information about the direction and speed of its change.

Недостатки способа-прототипа заключаются в том, что форма шкалы индикатора в основной части - прямолинейная вертикальная с подвижным индексом отсчета - является по данным инженерной психологии наихудшей из известных. Угол между отсчетным индексом (стрелкой) и очертанием шкалы изменяется с изменением величины отображаемого параметра, что не способствует удобству и точности восприятия. Для компенсации этого недостатка используются риски, имеющие различную длину в зависимости от их положения на шкале и покрывающие до половины расстояния от очертания шкалы до центра индикатора, а также частая оцифровка, что затрудняет считывание информации. Кроме того, площадь информационного поля ЭИ, занимаемая шкалой скорости, является постоянной в течение всего времени полета и достаточно большой, что не позволяет целесообразно использовать информационное поле ЭИ на режимах полета, на которых нет острого дефицита времени для восприятия скорости полета и сама скорость изменяется относительно медленнее (на режиме крейсерского полета). The disadvantages of the prototype method are that the form of the indicator scale in the main part - straight vertical with a moving reference index - is the worst known according to engineering psychology. The angle between the reference index (arrow) and the outline of the scale changes with the magnitude of the displayed parameter, which does not contribute to the convenience and accuracy of perception. To compensate for this drawback, risks are used that have different lengths depending on their position on the scale and cover up to half the distance from the outline of the scale to the center of the indicator, as well as frequent digitization, which makes it difficult to read information. In addition, the area of the EI information field occupied by the speed scale is constant throughout the flight time and is large enough that it is not possible to use the EI information field in flight modes where there is no acute time deficit for perceiving the flight speed and the speed itself changes relative to slower (in cruise mode).

Целью предлагаемого способа является повышение точности восприятия значений отражаемой переменной величины при использовании ограниченной площади рабочего информационного поля ЭИ, обеспечении удобства восприятия информации и сохранении навыка оператора по восприятию информации с круговой шкалы - как текущего значения отображаемой переменной величины, так и направления, скорости ее изменения. The aim of the proposed method is to increase the accuracy of the perception of the values of the reflected variable when using a limited area of the working information field of the EI, ensuring the convenience of perceiving information and preserving the operator’s ability to perceive information from the dial - both the current value of the displayed variable and the direction, speed of change.

При использовании градуированной круговой шкалы поставленная цель достигается тем, что при наличии управляющего сигнала радиус круговой шкалы в определенном (интересующем оператора) ее секторе на время наличия управляющего сигнала увеличивается при пропорциональном увеличении интервала между рисками круговой шкалы в секторе для одной и той же величины изменения отображаемой переменной, при этом центр круговой шкалы является центром дуги в секторе, а угол между осью символа отсчетного индекса (стрелки) и вертикальной осевой линией круговой шкалы в плоскости лицевой части электронного индикатора ("угол стрелки") для одного и того же значения переменной величины остается неизменным. When using a graduated dial, the goal is achieved by the fact that when there is a control signal, the radius of the dial in a certain sector (of interest to the operator) for the time of the presence of the control signal increases with a proportional increase in the interval between the risks of the dial in the sector for the same amount of change in the displayed variable, while the center of the dial is the center of the arc in the sector, and the angle between the axis of the symbol of the reference index (arrows) and the vertical axis traction scale in the plane of the front of the electronic display ( "arrow angle") for the same value of a variable remains unchanged.

При этом достигается:
- повышение точности восприятия значений отображаемой переменной величины, так как согласно данным инженерной психологии [К.Т. Морган, А. Чапанис, Д. С. Кук III, М.У. Ланд. Инженерная психология в применении к проектированию оборудования. Перевод с англ. - М.: "Машиностроение", 1971] с увеличением длины интервала между рисками шкалы относительная ошибка зрительной интерполяции в интервале сокращается, разрешающая способность глаза повышается с увеличением угла зрения или, другими словами, с увеличением размера объекта зрения (в рассматриваемом случае - интервала между рисками шкалы, сектора) при постоянном расстоянии от глаза до индикатора;
- сохранение навыка оператора по восприятию информации с градуированной круговой шкалы, основанного на сложившемся у него стереотипе соответствия между "углом стрелки" и значением отображаемой переменной, поскольку при общем для круговой шкалы и для дуги сектора центре одному и тому же значению переменной при ее считывании как по круговой шкале, так и по дуге сектора соответствует один и тот же "угол стрелки"; при этом сохраняется навык восприятия как текущего значения переменной, так и направления, скорости ее изменения;
- использование ограниченной площади информационного поля индикатора, поскольку увеличение радиуса круговой шкалы и, соответственно, использование большей площади информационного поля осуществляется только в определенной и ограниченной ее зоне и только на время наличия управляющего сигнала.This achieves:
- improving the accuracy of perception of the values of the displayed variable, since according to engineering psychology [K.T. Morgan, A. Chapanis, D.S. Cook III, M.U. Land. Engineering psychology as applied to equipment design. Translation from English - M .: "Mechanical Engineering", 1971] with an increase in the length of the interval between the risks of the scale, the relative error of visual interpolation in the interval decreases, the resolution of the eye increases with an increase in the angle of view or, in other words, with an increase in the size of the object of vision (in this case, the interval between risks of the scale, sector) at a constant distance from the eye to the indicator;
- preservation of the operator’s skill in perceiving information from a graduated dial, based on the stereotype of the correspondence between the “angle of the arrow” and the value of the displayed variable, since, in general, for the dial and the sector arc, the center of the same value of the variable when reading it as on the dial, and on the arc of the sector corresponds to the same "angle of the arrow"; at the same time, the skill of perceiving both the current value of the variable and the direction, rate of change;
- the use of a limited area of the information field of the indicator, since an increase in the radius of the dial and, accordingly, the use of a larger area of the information field is carried out only in a certain and limited area of it and only for the duration of the control signal.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, поэтому можно считать, что предложенное решение соответствует условию изобретательского уровня. From the prior art, no solutions have been identified that have features that match the distinguishing features of the invention, therefore, we can assume that the proposed solution meets the condition of an inventive step.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлено отображение информации по предлагаемому способу на примере градуированной круговой шкалы скорости; на фиг.3 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. The invention is illustrated by drawings, where figures 1 and 2 show the display of information on the proposed method on the example of a graduated speed dial; figure 3 presents the structural diagram of a device that implements the proposed method.

В предлагаемом способе отображения информации на электронном индикаторе (фиг. 1 и 2) так же, как и в прототипе, для отображения текущих значений переменной величины, например скорости полета летательного аппарата, используется градуированная круговая шкала скорости 1 с вращающимся отсчетным индексом 2 (стрелкой). In the proposed method for displaying information on an electronic indicator (Fig. 1 and 2), as in the prototype, a graduated speed dial 1 with a rotating reference index 2 (arrow) is used to display the current values of a variable, for example, the flight speed of an aircraft. .

В отличие от прототипа в предлагаемом способе при наличии управляющего сигнала радиус круговой шкалы в определенном ее секторе 3 на время действия управляющего сигнала увеличивается при пропорциональном увеличении интервала между рисками дуги в секторе для одной и той же величины изменения отображаемой переменой. При этом центр круговой шкалы является центром дуги сектора. Угол δ между осью символа отсчетного индекса 2 (стрелки) и вертикальной осевой линией 0-0 круговой шкалы в плоскости лицевой части электронного индикатора для одного и того же значения переменной величины остается неизменным как для основной градуированной круговой шкалы, так и для сектора шкалы, имеющего больший радиус. Unlike the prototype in the proposed method, in the presence of a control signal, the radius of the dial in a certain sector 3 for the duration of the control signal increases with a proportional increase in the interval between the risks of the arc in the sector for the same magnitude of the change displayed by the variable. The center of the dial is the center of the arc sector. The angle δ between the axis of the symbol of the reference index 2 (arrows) and the vertical axis line 0-0 of the dial in the plane of the front of the electronic indicator for the same variable value remains unchanged for the main graduated dial, and for the sector of the scale having larger radius.

Достигаемое при этом увеличение длины интервала между рисками шкалы при постоянном расстоянии от глаза наблюдателя (оператора) до индикатора сокращает относительную ошибку зрительной интерполяции в интервале определяемой переменной величины. The increase in the length of the interval between the risks of the scale, achieved at a constant distance from the eye of the observer (operator) to the indicator, reduces the relative error of visual interpolation in the interval of the determined variable.

При применении предлагаемого способа индикации скорости в зоне информационного поля ЭИ, не занятой сектором шкалы с дугой увеличенного радиуса, может быть реализована другая информация (фиг.2), в частности, может отображаться текущее значение числа М полета 4. Индикация числа М необходима пилоту на том режиме полета (крейсерский режим), когда нет необходимости в использовании сектора шкалы с дугой увеличенного радиуса для отображения скорости полета. Повышение точности восприятия значений скорости полета обеспечивается наличием сектора шкалы с дугой увеличенного радиуса, что необходимо на других режимах полета (взлет, посадка), когда индикация числа М полета не имеет смысла. When applying the proposed method for indicating the speed in the area of the information field of the EI, not occupied by a sector of the scale with an arc of increased radius, other information can be realized (figure 2), in particular, the current value of the number M of flight 4 can be displayed. The indication of the number M is necessary for the pilot to That flight mode (cruising mode), when there is no need to use a sector of the scale with an arc of increased radius to display flight speed. Improving the accuracy of perception of flight speed values is ensured by the presence of a sector of the scale with an arc of increased radius, which is necessary in other flight modes (takeoff, landing), when the indication of the flight number M does not make sense.

Предлагаемый способ может быть реализован устройством индикации (фиг.3), содержащим датчик отображаемой переменной величины 5, соединенный с электронным экранным индикатором 6, на управляющий вход которого поступает сигнал для увеличения радиуса круговой шкалы в определенном секторе. Этот сигнал может подаваться автоматически от датчика 7, установленного на объекте управления и свидетельствующего о смене режимов функционирования объекта, или вручную оператором с пульта управления 8. The proposed method can be implemented by an indication device (Fig. 3) containing a sensor of the displayed variable value 5 connected to an electronic screen indicator 6, to the control input of which a signal is received to increase the radius of the dial in a certain sector. This signal can be supplied automatically from the sensor 7 installed on the control object and indicating a change in the operating modes of the object, or manually by the operator from the control panel 8.

Электронный экранный индикатор 6 может содержать, например, модуль сопряжения 9, соединенный с процессором данных 10, выход которого через генератор символов 11 подключен к электронно-оптическому модулю 12. The electronic screen indicator 6 may include, for example, a pairing module 9 connected to a data processor 10, the output of which through a symbol generator 11 is connected to an electron-optical module 12.

Датчиком 7 сигнала для автоматического увеличения радиуса круговой шкалы на самолете может служить, например, датчик положения элементов механизации крыла самолета, занимающих различное положение в зависимости от режима полета (взлет, крейсерский полет, посадка и т.д.). При этом управляющий сигнал подается в процессор данных 10 индикатора 6, который, в свою очередь, подает в генератор символов 11 команду на замену отображаемой на индикаторе электронно-оптического модуля 12 круговой шкалы постоянного радиуса, имеющейся в памяти генератора символов 11, на шкалу той же переменной, имеющую больший радиус в определенном ее секторе, также имеющуюся в памяти генератора символов 11, или, при другом изменении положения механизации крыла, - на возврат к исходной круговой шкале. A signal sensor 7 for automatically increasing the radius of a dial in an airplane can be, for example, a position sensor of mechanization elements of an airplane wing, which occupy different positions depending on the flight mode (take-off, cruising, landing, etc.). In this case, the control signal is supplied to the data processor 10 of indicator 6, which, in turn, instructs the symbol generator 11 to replace the constant-radius circular dial displayed in the indicator 12 in the memory of the symbol generator 11 with the same scale a variable having a larger radius in a certain sector of it, also available in the memory of the symbol generator 11, or, with another change in the position of the wing mechanization, to return to the original dial.

Таким образом в предлагаемом способе применяется оптимальная с точки зрения психологии восприятия, привычная круговая шкала, как в основной ее части, так и в секторе с дугой увеличенного радиуса. Однако вместо использования шкалы, занимающей постоянную площадь информационного поля ЭИ, в предлагаемом способе предусматривается временное увеличение занимаемой площади и только в определенном ее секторе, интересующем оператора в данный момент времени. При этом также обеспечивается сохранение навыка оператора по восприятию информации с градуированной круговой шкалы, основанного на сложившемся у него стереотипе соответствия между "углом стрелки" и значением отображаемой переменной, поскольку при общем для круговой шкалы и для дуги сектора центре одному и тому же значению переменной при ее считывании как по круговой шкале, так и по дуге сектора соответствует один и тот же "угол стрелки". Сохраняется навык восприятия как текущего значения переменной, так и направления, а также скорости ее изменения. Thus, the proposed method uses the optimal from the point of view of psychology of perception, the usual circular dial, both in its main part and in the sector with an arc of increased radius. However, instead of using a scale that occupies a constant area of the information field of the EI, the proposed method provides for a temporary increase in the occupied area and only in its specific sector, which is of interest to the operator at a given time. At the same time, the operator’s ability to perceive information from a graduated dial scale is maintained, based on the prevailing stereotype of the correspondence between the “angle of the arrow” and the value of the displayed variable, since in general for the dial scale and for the arc of the sector, the center is the same value of the variable for reading it both on a circular scale and on an arc of a sector corresponds to the same "arrow angle". The skill of perceiving both the current value of the variable and the direction, as well as the rate of its change, is preserved.

Claims

A method of displaying information by an electronic screen indicator, in which the current values of a variable are displayed on a graduated dial indicator with a reference index, characterized in that when the displayed variable is changed in the scale sector of interest to the operator, a control signal is generated during which the scale radius is increased with a proportional increase in the interval between the risks of an arc with an increased radius, while providing the ability to display in the area of the information field of the indicator, e busy sector of the scale with the arc of radius larger, the current values of other variable quantities.