民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價

董磊，向晨陽，趙長嘯,*，黨香俊，史春蕾

1. 中國民航大學 民航航空器適航審定技術重點實驗室，天津 300300

2. 中國民航大學 天津市民用航空器適航與維修重點實驗室，天津 300300

3. 中國民航大學 適航學院，天津 300300

觸控顯示屏已經廣泛應用于各類電子設備以及生產設備的控制終端，將觸控顯示屏引入民機駕駛艙已成為未來民機駕駛艙設計的必然趨勢[1-3]。歐盟FP7框架下的ACROSS(Advanced Cockpit for Reduction of Stress and Workload)研究項目[3-5]指出民機駕駛艙顯示觸控系統的三大主要特征：顯示控制的一體化設計、系統的高度集成以及直觀的手勢控制方式。民機駕駛艙觸控技術的引入，一方面可以降低飛行機組的工作負荷，另一方面，可以減少駕駛艙控制面板物理硬件設備的配置，節省駕駛艙空間，減輕飛機重量，降低運營成本。

觸控技術現已逐步引入民機駕駛艙中，工業界和學術界針對民機駕駛艙顯示觸控系統進行了大量的基礎應用研究，但要充分發揮觸控顯示屏在民機駕駛艙中的優勢，仍面臨著諸多挑戰[6]。從工業設計方的角度，根據SAE ARP60494[7]，民機駕駛艙顯示觸控系統的集成和研制應當遵循以人為中心的設計原則，人機工效設計應貫穿顯示觸控系統研制生命周期，主要包括人機交互界面設計、觸控反饋設計、機組差錯管理以及機組工作負荷評估等。因此，為保證機組飛行安全，有必要進行人機工效綜合評價，同時考慮到后續顯示觸控系統人機工效綜合評價指標體系的完備性，指標體系的建立應當考慮民機駕駛艙觸控技術當前的應用情況和技術難點，有必要對民機駕駛艙觸控技術的應用情況及技術實現難點進行總結。首先飛機在飛行過程中經常遇到湍流，伴隨的振動和顛簸，必然導致觸控效率降低，同時觸控顯示屏的誤觸和意外激活更易發生，然而目前還沒有能夠有效預防上述誤操作的方法[8]；其次，由于缺乏相關設計標準，當前的民機駕駛艙顯示觸控系統缺乏穩定的反饋機制，同時針對觸控顯示屏的觸覺、視覺、聲音反饋對機組飛行績效的影響仍有待研究[2]；針對觸控交互方式的研究，文獻[9]提出了一種基于點擊和單點滑動的手勢控制邏輯，并指出在復雜連續任務情景下，觸控操作要優于物理按鍵操作，但在精度調節方面，觸控輸入準確性與輸入效率仍有待提高；此外，駕駛艙顯示觸控系統將顯示和控制功能整合至同一屏幕中，增強了它們之間的耦合性，這就要求觸控顯示屏具有更高的可靠性和安全性[10]；同時隨著觸控顯示屏的引入，增加了駕駛艙環境光的反射，導致機組視覺負荷激增，因此，在系統設計過程中應考慮眩光對機組飛行績效的影響[4]。從適航當局的角度，民機駕駛艙觸控技術的引入應確保與當前駕駛艙操作同等的安全性水平，人為因素評價是新機型或新設備投入運營前，局方的硬性要求。在人為因素和適航安全性方面，美國聯邦航空局(Federal Aviation Administration, FAA)咨詢通告AC 20-175對基于觸控技術的控制裝置提出了設計、集成和安裝要求[11]，以及后續新增的人為因素專用條款FAR 25.1302，對以往的人為因素相關條款進行了補強，同時AC 25.1302-1提出駕駛艙人為因素評估應重點考慮預期功能和機組飛行任務、操縱器件、信息顯示、系統行為以及機組差錯管理等方面[12]。到目前為止，A350 XWB與B777X已實現駕駛艙觸控技術的部分引入，在國內民機型號研制中ARJ21-700和C919并沒有針對觸控技術人為因素相關條款進行適航符合性驗證，而在中俄聯合研制的CR929寬體客機為與國際先進水平保持同步，將計劃引入駕駛艙觸控技術，增加觸控技術適航符合性的驗證工作。國內民機駕駛艙觸控技術相關研究處在起步階段，主要體現在民機駕駛艙顯示觸控系統的觸控交互方式、系統反饋策略以及駕駛艙外部環境因素等。人機工效綜合評價的核心環節包括指標體系的建立和指標綜合評價數學模型的建立，然而目前尚未形成針對民機駕駛艙顯示觸控系統的人機工效評價體系與評價方法。因此，有必要進行民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價指標體系與評價方法的研究，為后續民機觸控駕駛艙適航符合性驗證和審定方法的研究提供基礎。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)作為一種多屬性決策結構化技術，常結合模糊分析法(Fuzzy)廣泛用于資源配置、方案決策及人機工效評價等領域[13]。在多專家評判的情況下，傳統模糊層次綜合評價在數據集結過程中僅從指標間相對重要度出發，并未考慮專家所給評價信息的可信程度，忽視了人的認知灰色性，影響了綜合評價的客觀性[14]。

為解決上述問題，結合民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價所具有的灰色性、模糊性的特點，引入灰色關聯分析，從專家所給評價信息自身規律出發，構建專家評判的信度系數，提出一種基于灰色關聯分析改進的人機工效模糊綜合評價方法。結合民機駕駛艙顯示觸控系統相關的現行標準與規范，提出民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價指標體系，建立民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價模型，最后結合ACROSS研究項目下的民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價試驗案例，驗證了評價體系與評價方法的適用性和合理性。

1 民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效因素分析

顯示觸控系統人機工效評價對駕駛艙顯控領域觸控技術的引入以及適航審定都具有極其重要的意義[15]。由于民機駕駛艙顯示觸控系統具有復雜的顯示觸控特性，在空間布局、系統集成、人為因素及適航安全性等方面產生了一定的約束和限制，導致現有的人機工效評價方法難以對民機駕駛艙顯示觸控系統的結構和影響因素進行系統的分析。

因此，本文首先梳理民機駕駛艙顯示觸控系統相關的現行標準與規范，從觸控顯示屏自身屬性、人機交互界面工效學要求、顯示觸控系統的集成以及系統外部環境影響4個維度分析觸控技術在民機駕駛艙中應用需考慮的人機工效因素。并在此基礎上結合適航標準中要求的人為因素考察項[16]，提出顯示觸控系統人機工效概念框架(如圖1所示)，以指導后續人機工效評價指標的選擇。

圖1 民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效概念框架

1.1 民機駕駛艙顯示觸控系統相關現行標準與規范

觸控技術作為駕駛艙顯控領域的一種新穎技術，目前在民機駕駛艙的顯示觸控系統設計、硬件最低性能以及駕駛艙觸控系統人為因素方面已有相關的行業規范或指導文件[7,17]。可以為駕駛艙顯示觸控系統的設計提供基本參考。本文對民機駕駛艙顯示觸控系統相關的具體標準或規范進行梳理。如表1所示。

表1 民機駕駛艙觸控顯示系統相關現行標準與規范

1.2 民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效因素

人機工效學以人機系統為研究對象，旨在建立科學合理的人機交互界面，實現高效的信息交換與控制活動[18]。這就要求人機界面的設計目標要符合觸控顯示屏相關的現行標準與規范。

觸控顯示屏的具體設計目標是：優化觸控顯示屏的頁面布局，使菜單結構盡可能的淺顯；有效整合觸控顯示屏上系統控制和顯示功能；最小化飛行機組操作出錯的可能性[19]。明確觸控顯示屏設計標準與目標后，本文從觸控顯示屏自身屬性、人機交互界面工效學要求、顯示觸控系統的集成以及系統外部環境影響四個維度分析了觸控技術在民機駕駛艙中應用需考慮的人機工效因素。

1) 觸控顯示屏屬性

觸控顯示屏的自身屬性主要包括觸控顯示屏輸入與顯示特性、觸控顯示屏技術(紅外、電阻和電容)、觸控顯示屏安裝布局、觸控區域大小和間距以及硬件與驅動程序。SAE AS8034C[17]中要求的觸控顯示屏顯示特性包括：亮度、對比度、尺寸、色度、灰度、刷新率、屏幕抖動、顯示響應和反射率等。HF-STD-001B[20]針對觸控顯示屏的觸控區域大小、間距以及觸控顯示屏的安裝布局給出了詳細設計要求。

2) 人機交互界面工效學要求

人機交互界面工效學設計要求主要包括信息顯示、控制過程設計、反饋過程設計、觸控操作的可達性分析以及防誤觸與告警系統設計等。根據SAE ARP60494[7]可知，人機交互界面的工效學設計直接影響飛行機組的交互效率與操作性能，主要體現在機組的工作負荷、人為差錯、疲勞、情境意識等方面。

觸控顯示屏的信息顯示應是易于閱讀和理解的，并符合系統預期功能，同時應考慮到信息顯示界面的尺寸、顏色、布局的設計要求[21-23]。觸控顯示屏控制過程的設計要求包括：控制可達性，觸控操作的設計應與飛機級駕駛艙控制設計理念保持一致，控制邏輯和運動保持一致，操作反饋，防誤觸操作，冗余設計等方面[11,22]。

3) 顯示觸控系統的集成

觸控顯示屏顯示系統與控制系統的集成主要包括系統安裝與集成、功能測試、高強度輻射場與防雷、集成顯示布局、系統差錯管理(錯誤預防、恢復、管理)、系統冗余設計、系統安全可靠性、可測試性、可維護性等。系統集成及分析應符合適航規章FAR 25.1309及咨詢通告AC 25.1309、AC 25-11B等規定。

4) 系統外部環境影響

觸控顯示屏的應用應考慮駕駛艙內外環境對飛行機組的影響，尤其是振動和眩光。嚴重的振動(湍流)，會導致機組的工作負荷激增。眩光會影響機組對顯示信息的視覺可讀性，導致決策或操作失誤。根據FAR 25.773的要求，駕駛艙內不應出現眩光和反光，以免影響最飛行小機組執行正常任務的能力。同時觸控顯示屏應滿足RTCA DO-160G[24]規定的環境條件和測試要求。

2 評價指標的選擇

對民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效進行評價，首先要根據觸控顯示屏相關現行標準與規范，從整體上分析觸控顯示屏物理屬性、人機交互界面工效學要求、系統集成要求以及外部環境影響。不同的設備放置方式(固定顯示或移動顯示)對操作性能是否有影響，觸控顯示屏上的交互元素面積(觸控區域大小)對操作性能的影響，以及如何保證觸控顯示屏處于飛行機組的最佳觀察和操縱位置。所以需要從人機系統的角度出發，整體考慮分析觸控顯示屏的幾何位置是否合理。在顯示觸控系統人機界面的影響因素中，信息顯示、控制過程和反饋過程等在系統設計中占有重要地位，其對飛行機組操縱的舒適程度起到決定性的影響。

本文結合觸控顯示屏相關現行標準與規范，對顯示觸控系統人機工效評價問題包含的因素劃分為不同的層次。采用改進的德爾菲法[33-34]完成民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價指標的篩選，通過問卷調查進行專家咨詢，經過反復咨詢和統計處理，最終建立了包含16個二級指標的3層民機顯示觸控系統人機工效評價指標體系，如表2所示。

表2 民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價指標體系

3 基于灰色關聯分析改進的模糊綜合評價原理

傳統的模糊層次綜合評價[35-36]僅從指標間的相對重要度來進行評價信息的數據集結，確定評價指標的權重系數，并未考慮評價過程中專家作用的大小，忽視了專家的認知灰色性，進而影響人機工效評價指標體系的客觀性，真實性。其次，傳統模糊層次綜合評價通過構造判斷矩陣確定指標權重，在此基礎上構造的矩陣需進行多次一致性檢驗，導致操作過程耗時較多。

針對以上問題以及民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價所具有的灰色性、模糊性的特點，本文提出一種基于灰色關聯分析改進的人機工效模糊綜合評價方法。對傳統模糊層次綜合評價算法從數據集結處理和權重確定兩方面進行改進。針對數據集結，引入指標秩次，邀請專家對民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價指標進行排序，統計指標秩次，構造秩次矩陣；針對權重確定，充分考慮專家認知的灰色性對評價結果的影響，通過灰色關聯分析構造信度系數，輸出各指標修正秩次，經歸一化處理確定各指標綜合權重，建立指標隸屬函數，完成駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價。綜合評價流程如圖2所示。

圖2 基于灰色關聯分析改進的模糊綜合評價流程

4 民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價模型

民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價模型的構建主要分為3個階段。首先在明確人機工效綜合評價指標體系的基礎上，通過多位專家主觀評價，對其重要度進行排序，完成各組一致性檢驗，構造指標秩次矩陣；第二，在平均秩次的基礎上，利用灰色關聯分析構造信度系數，輸出修正秩次，并在此基礎上歸一化修正秩次，求得各項人機工效綜合評價指標的權重系數；最后，基于評價指標的權重系數和各指標隸屬函數，通過模糊綜合評價得出駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價結果。

4.1 確定秩次矩陣

1) 專家對指標進行秩次排序

按照專家的評分，對民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價指標按重要度由小到大編排秩次。設A={A1,A2,…,An}為評價指標集，n為評價指標個數；B={B1,B2…,Bm}為評價專家群體集，m為專家個數。專家Bk針對指標Ai所給秩次為xki，i=1,2,…,n；k=1,2,…,m。

2) 指標秩次一致性檢驗

后續指標秩次的修正建立在秩次序列滿足一致性的基礎上，專家所給秩次數據為多樣本相關數據，應對專家給出的各組評價指標秩次進行一致性檢驗，可采用Kendall協調系數W檢驗分析[37]，協調系數W越大表示專家意見協調程度越高。統計量協調系數W公式為

(1)

式中：m為專家個數；n為評價指標個數；Si為分配給第i個評價指標秩次的合計；tk為k專家給出的相同秩次個數。

協調系數的顯著性可用χ2檢驗法進行檢驗。當m和n較小時，可查Kendall協調系數W值表，當n>7時，可應用大樣本近似法計算卡方值，計算公式[38]為

(2)

3) 構建秩次矩陣

m位專家參與民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效n個評價指標秩次分配，則秩次矩陣為

(3)

4.2 基于信度系數修正指標秩次

1) 確定秩次參考序列

針對上述秩次矩陣，考慮到減少隨機因素的干擾，采用均值方法規范化秩次矩陣，即

(4)

(5)

為體現專家所給評價指標秩次的離散程度，選取各評價指標平均秩次作為參考序列X0：

X0=[x01,x02,…,x0n]

(6)

2) 灰色關聯分析

根據灰色系統理論，各個專家對駕駛艙顯示觸控系統人機工效各個指標的排序秩次與參考值之間的灰色關聯系數ξki可表示為

ξki=

(7)

(8)

不同專家所給評價指標秩次與平均秩次的關聯程度r0k如下，其數值越大表明該專家所給秩次越接近平均秩次。

(9)

3) 構造信度系數

信度是專家所給評價指標秩次的可信程度，信度系數是信度的定量表示[14]。專家所給評價指標秩次與平均秩次的關聯度反映了專家的認知一致性和評價秩次的離散程度，故可由關聯度反映專家所給評價秩次的可信程度，則專家Bk的信度系數δk為

(10)

由上可得信度系數即為認知特性的定量表示，由m位專家的信度系數構成的信度矩陣為

d=[δ1,δ2,…,δm]

(11)

4) 輸出修正秩次

從評價數據自身的規律出發，充分考慮專家在評價過程中的認知灰色性，利用信度系數修正秩次矩陣X，實現專家認知特性的定量化描述。

J=d×X

(12)

綜上可得各指標的修正秩次矩陣即為J=[j1,j2,…,jn]。

5) 確定指標綜合權重

在得到修正秩次J基礎上，經歸一化處理：

(13)

所得向量W=[w1,w2,…wn]即為駕駛艙顯示觸控系統人機工效各評價指標綜合權重系數。

4.3 模糊綜合評價

1) 評價指標隸屬函數的建立

① 極大型無界指標

(14)

② 極小型無界指標

(15)

③ 極小型有界指標

(16)

④ 定性指標，評分控制正態分布

(17)

式中：xmax和xmin分別為無界指標集中所對應的最大和最小指標值；a和b分別為x取值范圍的上下界；σ為標準差。

2) 模糊評價矩陣與模糊算子

由隸屬函數計算得到模糊評價矩陣R后，結合人機工效評價指標權重系數向量W，根據實際情況，為兼顧整體評價指標的綜合評價信息，采用加權平均型算子，利用矩陣模糊復合運算可得到模糊綜合評價向量：

R=[r1,r2,…,rp]

(18)

(19)

R1=W2×R2

(20)

式中：p為對比研究方案個數，通過判斷向量R中數值的大小即可進行樣本間的比較。數值越大的表明人機工效越優。由于“機組認知過程”、“機組工作負荷”和“機組飛行績效”相對其他評價要素有更細分的底層指標，因此，在進行模糊綜合評判中，要多一級綜合評判步驟。

5 實例分析

為驗證基于灰色關聯分析改進的模糊綜合評價方法的有效性和可行性，結合ACROSS研究項目下的民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價試驗案例，設置觸控區域、湍流強度(振動)以及觸控技術3種評價要素不同的配置方式(如表3所示)，依托半物理觸控駕駛艙模擬操縱平臺，飛行機組按照標準儀表離場程序駕駛飛機起飛并爬升到巡航高度，期間數據輸入任務要求通過觸控交互方式完成航路點選擇，結合本文所提指標體系和評價方法完成民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價實例分析。最后與傳統評價方法的評價結果進行對比，判斷哪組配置相對合理，并給出顯示觸控系統的人機工效優化策略。根據ACROSS項目下的民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價試驗案例[3-5]，給出如下參數設計與配置方式：

表3 各方案評價要素的配置方式

1) 觸控區域：9 mm(小)、15 mm(大)。

2) 觸控技術：電阻屏、電容屏。

3) 湍流強度：無、中等強度。

5.1 確定秩次矩陣

1) 專家對評價指標秩次排序

成立專家咨詢小組，9位專家對駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價指標進行排序，16個評價指標的平均秩次如表4所示。由參考文獻[13]可知，專家排序進行4～5次即可，完成排序后，即可進行Kendall協調系數W一致性檢驗。

表4 人機工效綜合評價指標平均秩次

表5 評價指標平均秩次一致性檢驗

2) 構建秩次矩陣

由式(3)得，9位專家參與民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效4個一級評價指標集秩次分配，則秩次矩陣為

5.2 基于信度系數修正指標秩次

1) 確定秩次參考序列

針對矩陣XO1，由式(4)進行規范化處理得矩陣YO1：

由式(6)可得秩次參考序列：

X0=[3.56,1.11,2.11,3.22]

2) 灰色關聯分析

由式(7)和式(8)可得O1觸控顯示屏屬性指標集秩次矩陣的灰色關聯系數矩陣為

由式(9)可得，9位專家所給指標集秩次與參考秩次的關聯度如表6所示。

表6 民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價指標集秩次關聯度

3) 構造信度系數

由式(10)和式(11)可得，9位專家針對O1觸控顯示屏屬性指標集的信度系數矩陣為

dO1=[0.125 9,0.097 8,0.080 4,0.115 5,0.097 8,0.125 9,0.115 5,0.115 5,0.125 9]

針對O2人機交互界面工效學要求，O3系統集成，O4系統外部環境指標集的信度系數矩陣同理可得

dO2=[0.125 2,0.112 2,0.091 6,0.110 4,

0.072 6,0.125 2,0.112 2,0.125 2,0.125 2]

dO3=[0.126 9,0.100 5,0.126 9,0.096 0,

0.102 6,0.100 5,0.102 6,0.126 9,0.117 1]

dO4=[0.117 9,0.082 7,0.117 9,0.117 9,

0.117 9,0.082 7,0.117 9,0.117 9,0.117 9]

4) 輸出修正秩次

利用信度系數d對秩次矩陣X進行修正，由式(12)可得各指標集修正秩次為

JO1=[3.573 1,1.080 4,2.115 1,3.231 4]

JO2=[3.949 8,4.702 9,3.161 4,2.019 0,

1.072 6]

JO3=[2.222 2,1.096 0,3.004 1,3.794 9]

JO4=[2.825 5,2.174 5,1.000 0]

5) 確定指標綜合權重系數

由式(13)對修正秩次歸一化處理即為指標層對應的二級指標權重系數：

“機組認知過程”、“工作負荷”和“飛行績效”等相對其他評價指標有一級更細分的指標值，同理計算出三級指標權重系數：

5.3 顯示觸控系統人機工效模糊綜合評價

在獲得各評價指標權重系數的基礎上，結合隸屬度評價矩陣進行綜合評價。針對評價過程中客觀定量數據，參考ACROSS項目下的民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價試驗案例[3-5]，結合觸控區域、湍流強度以及觸控技術3種評價要素不同的8種配置方式，設計飛行員任務負荷生理評價指標試驗方案，在半物理觸控駕駛艙模擬操縱平臺環境下，以眼動儀、生理測量胸帶等多通道生理測量系統采集飛行員操作過程中的心電、眼動等生理特征參數，主要包括注視觸控顯示屏時間、眨眼頻率、掃視頻率、心率、呼吸幅度等，并做均值處理。針對定性指標，采用專家評價法，邀請9位專家進行百分制打分。數據均值處理，具體數據如表7所示。

表7 駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價三級指標數據

本文以O2人機交互界面工效學要求指標層為例，在表7駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價三級指標數據的基礎上，結合4種評價指標隸屬函數式(14)～式(17)分別計算，給出評價矩陣R3。同時結合式(19)和式(20)，對人機交互界面工效學要求二級指標評價矩陣進行單因素評價，計算可得二級指標綜合評價結果，所得數值統計到表8中。

基于表8的數據，選擇式(14)極大無界型指標隸屬函數，對O2人機交互界面工效學要求各二級指標進行單因素評價形成二級綜合評價矩陣。

表8 O2人機交互界面工效學要求二級綜合評價結果

由式(20)R1=W2×R2可得駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價O2人機交互界面工效學要求一級評價向量：

0,0.845 8,0.520 4]

針對O1觸控顯示屏屬性，O3系統集成，O4系統外部環境同理可得

0.405 5,0.141 1,0.847 8,0.554 7]

0.424 8,0.222 1,0.800 4,0.501 7]

0.397 3,0.301 1,0.812 5,0.421 4]

由于O1觸控顯示屏屬性，O2人機交互界面工效學要求，O3系統集成，O4系統外部環境四個方面重要性相當，故權重皆取為1，并采用加權平均合成算子，故可得駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價向量：

R=[2.847 8,1.182 8,3.844 1,2.023,1.533 9,

0.664 3,3.306 5,1.998 2]

基于灰色關聯分析改進的算法與常規模糊層次綜合評價值對比如圖3所示。

圖3 改進算法與常規算法人機工效評價值對比圖

由圖3可得，在2種算法計算結果下，8組配置方式中，均為第3組的人機工效綜合評價結果相對最優。常規模糊層次綜合計算結果中的1組、3組以及7組的人機工效評價值較為接近，與之相比改進算法的計算結果更能突出顯示觸控系統人機工效最優的配置方式，即第3組配置方式下人機工效評價值更為突出。同時，由圖4和圖5可知，相同配置方式下，不同的觸控屏技術和觸控區域，通過改進算法所得人機工效評價值的差值要明顯大于常規算法所得差值，可見在指標權重確定過程中，引入灰色關聯分析，利用信度系數修正指標秩次，更易區分民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效最優的配置方式。

圖4 相同配置下電阻屏與電容屏評價值對比

圖5 相同配置下觸控區域評價值對比

由圖4數據可知，在其他變量相同的情況下，電阻屏配置方案的人機工效綜合評價要優于電容屏配置方案，這是由于在中度湍流的環境中，電阻屏特有的需應力激活特性，使其具有良好的防誤觸性。由圖5數據可知，判斷向量中大觸控區域的配置方案的人機工效評價也要優于較小觸控區域方案，即在相同的任務情境下(特別是存在湍流的情況)，飛行機組在觸控區域較小的觸控顯示屏上輸入數據的耗時與錯誤率明顯高于大觸控區域配置方案。相關試驗案例證明，大觸控區域，防誤觸性能更好的電阻屏配置方式，更符合人機工效學原理，在低誤操率的情況下，使飛行機組操作更加舒適，降低飛行機組負荷，提高飛行績效。

6 結論

1) 分析梳理了觸控顯示屏相關的現行標準與規范，從觸控顯示屏屬性、人機交互界面工效學要求、系統集成以及系統外部環境影響四個方面分析了觸控技術在民機駕駛艙中應用需考慮的人機工效因素，結合適航規章中要求的人為因素考察項，提出了顯示觸控系統人機工效概念框架，并在此基礎上提出了駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價指標體系。

2) 提出了一種基于灰色關聯分析改進的人機工效模糊綜合評價方法。結合民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價指標體系，將專家評價主觀數據與駕駛艙顯示觸控系統人機工效評價指標客觀數據相結合，完成了民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合評價案例分析。分析了駕駛艙顯示觸控系統人機工效配置策略，驗證了評價體系與改進算法的適用性和合理性，可以對駕駛艙顯控領域觸控技術的引入以及系統設計提供參考。

3) 提出的民機駕駛艙顯示觸控系統人機工效綜合方法并未涉及到評價指標間的相關問題，后續研究將在指標篩選過程中引入指標相關性分析，主要包括聚類分析或數理統計類等方法，但需要大量統計數據，相關算法仍需優化，以解決評價指標間信息重疊問題。