СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК G01D7/00 G01P1/08 

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, поэтому можно считать, что предложенное решение соответствует условию изобретательского уровня.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области индикации измеряемых величин и предназначено для применения в системах отображения информации с электронными экранными индикаторами. В предложенном способе текущие значения переменной величины отображают на градуированной круговой шкале индикатора с отсчетным индексом. Отличие от известных заключается в том, что при изменении отображаемой переменной в интересующем оператора секторе шкалы формируют управляющий сигнал, в течение которого увеличивают радиус шкалы при пропорциональном увеличении интервала между рисками дуги с увеличенным радиусом. При этом обеспечивают возможность отображения в зоне информационного поля индикатора, не занятой сектором шкалы с дугой увеличенного радиуса, текущих значений другой переменной величины. Способ обеспечивает повышение точности восприятия значений отображаемой переменной величины. 3 ил.

Способ отображения информации электронным экранным индикатором, при котором текущие значения переменной величины отображают на градуированной круговой шкале индикатора c отсчетным индексом, отличающийся тем, что при изменении отображаемой переменной в интересующем оператора секторе шкалы формируют управляющий сигнал, в течение которого увеличивают радиус шкалы при пропорциональном увеличении интервала между рисками дуги с увеличенным радиусом, при этом обеспечивают возможность отображения в зоне информационного поля индикатора, не занятой сектором шкалы с дугой увеличенного радиуса, текущих значений другой переменной величины.