數(shù)字界面態(tài)勢(shì)感知的評(píng)價(jià)理論和方法研究.pdf

1、對(duì)于復(fù)雜操作系統(tǒng)，操作者是在特定環(huán)境中監(jiān)控和操作人機(jī)交互數(shù)字界面(DHCI)，既需要眼睛不間斷的觀察環(huán)境，又依靠細(xì)致動(dòng)作完成精確的控制動(dòng)作。只有界面信息的表現(xiàn)和傳輸方式符合人類視覺認(rèn)知規(guī)律和操控習(xí)慣，才能提高界面態(tài)勢(shì)感知(Situation Awareness，SA)認(rèn)知績(jī)效，減輕操作者的認(rèn)知負(fù)荷并降低出錯(cuò)率。提出合理有效的SA評(píng)價(jià)方法，是檢驗(yàn)DHCI是否具有高績(jī)效SA的保障手段，對(duì)提高軍事、核電站、宇航領(lǐng)域以及日常駕駛等行業(yè)的安全性和

2、工作效率具有重要意義。
　　本文在分析國(guó)內(nèi)外的SA評(píng)價(jià)理論及研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、實(shí)例驗(yàn)證相結(jié)合的方法，圍繞界面SA的評(píng)價(jià)理論、方法及優(yōu)化策略展開研究。首先，通過研究視知覺原理、心理表象、信息交互機(jī)制、工作記憶加工和注意力分配等理論知識(shí)，綜合現(xiàn)有SA認(rèn)知機(jī)理解析DHCI的SA交互流程及認(rèn)知機(jī)理，最終提出新的SA認(rèn)知理論模型，為論文后述的DHCI的SA評(píng)價(jià)方法研究提供了理論依據(jù)。根據(jù)新的SA認(rèn)知理論模型，提出了對(duì)

3、應(yīng)界面視覺元素和SA認(rèn)知流程的兩個(gè)相互補(bǔ)充的SA評(píng)測(cè)模型:一方面，基于SA認(rèn)知理論模型、客體-特征編碼、軟件評(píng)價(jià)模型（Mc-Call和Boehm）和可用性ISO標(biāo)準(zhǔn)（ISO9126、ISO9241和ISO13407）等相關(guān)研究成果和方法，分析并提煉出DHCI的SA視覺特征因素，再利用改進(jìn)德爾菲法(MD)、抽象層級(jí)方法和灰色關(guān)聯(lián)分析，構(gòu)建SA視覺元素的多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;綜合運(yùn)用主觀評(píng)價(jià)法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析和灰關(guān)聯(lián)層次分析法構(gòu)建出

4、的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建起SA視覺元素多層次評(píng)價(jià)模型(VMEM)，并通過Friedman和Kendall統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)權(quán)重結(jié)果進(jìn)行了可靠度檢驗(yàn)。另一方面，基于SA認(rèn)知理論模型、界面操作預(yù)測(cè)模型和眼動(dòng)理論知識(shí)，將執(zhí)行界面任務(wù)所需的眼動(dòng)行為和操作行為分解成具有典型子步驟TFSS，根據(jù)前人已有研究和實(shí)驗(yàn)研究提出各子步驟的典型理論值，最終構(gòu)建了SA信息流評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型(TFEM)，及兩個(gè)相關(guān)定義和三條應(yīng)用規(guī)范，分析了與GMOS擊鍵層

5、次模型的異同之處及獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。根據(jù)SA的兩個(gè)評(píng)價(jià)模型和前人研究成果，提出了基于SA的復(fù)雜系統(tǒng)DHCI因素（布局、菜單/導(dǎo)航、文本、顏色、圖標(biāo)/圖形和信息交互流程）的設(shè)計(jì)規(guī)則及優(yōu)化策略。最后，以航電界面為例，綜合運(yùn)用視覺元素多層次評(píng)價(jià)模型(VMEM)和信息流評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型(TFEM)到界面的SA評(píng)測(cè)中，通過腦電實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的SA理論和評(píng)價(jià)方法的有效性和可行性。
　　本方法為數(shù)字DHCI的SA測(cè)量提供了新思路和新方法，有助于提高