人機(jī)交互設(shè)計(jì)在軍用雷達(dá)軟件的應(yīng)用分析

陳雨薇+張慶龍

摘要：軍事武器裝備對(duì)于可靠性、穩(wěn)定性和安全性的高要求；對(duì)雷達(dá)操作人員熟練度的慣性依賴；以及因?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)本身操作的復(fù)雜性，使得軍用雷達(dá)領(lǐng)域人機(jī)交互體驗(yàn)還停留在傳統(tǒng)的用戶界面水平。用戶界面是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。如果軍用雷達(dá)的用戶界面不能簡單、直接地傳遞必要的操作信息，向雷達(dá)操作員呈現(xiàn)直觀、高效的反饋信息，則會(huì)影響雷達(dá)系統(tǒng)的工作效率與效果。

關(guān)鍵詞：人機(jī)交互；設(shè)計(jì)；軍用雷達(dá)；軟件；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）02-0192-02

人機(jī)交互（Human-Computer Interaction，HCI）是研究人、計(jì)算機(jī)以及它們間相互影響的技術(shù)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)在主流商業(yè)軟件與日常應(yīng)用中日趨精準(zhǔn)、精細(xì)、精致，表現(xiàn)形式豐富多樣：例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的擬人化（如Apple SIRI，Google Echo等）、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用（如VR眼鏡等）、計(jì)算機(jī)的微型化（如膠囊機(jī)器人等）、隨身化（如智能手表、手機(jī)等）和嵌入化（如智能家電等）。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、人工智能等飛速發(fā)展，不僅對(duì)人機(jī)交互技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)以及更高的要求，而且也為人機(jī)交互技術(shù)提供了更多新的機(jī)遇。在未來的軍事裝備領(lǐng)域研究當(dāng)中，新一代人機(jī)交互的發(fā)展趨勢將會(huì)以人為中心，以交互自然、高效為主要目標(biāo)。

1 人機(jī)交互的設(shè)計(jì)原則

一個(gè)出色的人機(jī)交互界面應(yīng)該以人為本，從用戶的角度出發(fā)，結(jié)合具體工作環(huán)境及模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)的、吸引人的人機(jī)交互方式或用戶界面除了能夠使用戶更快地適應(yīng)并學(xué)會(huì)使用系統(tǒng)設(shè)備之外，還能增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)備的使用效率，從而增加用戶對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的粘性。經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的用戶界面可以充分利用系統(tǒng)設(shè)備的整體資源來滿足用戶與設(shè)備之間的人機(jī)交互。綜合來看，人機(jī)交互軟件界面設(shè)計(jì)原則主要有用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則、界面一致性設(shè)計(jì)原則以及美學(xué)完整性原則。一個(gè)尊重用戶體驗(yàn)，符合設(shè)計(jì)一致性以及美學(xué)完整性的交互界面，能夠讓用戶在最短的時(shí)間內(nèi)完成其需要執(zhí)行的操作，是靈活高效的界面設(shè)計(jì)。

1） 用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則強(qiáng)調(diào)以終端用戶為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常，系統(tǒng)的適用對(duì)象可以分為專業(yè)用戶和普通用戶兩類。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)用戶類型進(jìn)行定位和區(qū)分，對(duì)用戶的需求進(jìn)行挖掘，對(duì)使用場景進(jìn)行模擬，盡力迎合用戶的使用需求從而獲得最佳的使用效果。

例如，BI（Business Intelligence）軟件可能根據(jù)具體需求對(duì)不同層次的管理人員和工作人員呈現(xiàn)商務(wù)報(bào)告。管理人員與普通工作人員之間在關(guān)注的內(nèi)容和層次上存在較大的差異。前者可能需要宏觀的結(jié)果，而后者需要更多具體的、有針對(duì)性的數(shù)據(jù)。

2） 一致性設(shè)計(jì)原則

軟件的設(shè)計(jì)解決方案和風(fēng)格通常具有高度的一致性。這種一致性在界面外觀上主要體現(xiàn)于：布局、信息顯示、色彩和畫面風(fēng)格上；從交互方式上主要體現(xiàn)于：工作流程、操作方式等方面。一致的設(shè)計(jì)風(fēng)格可以讓用戶在基于過去使用同類軟件的基礎(chǔ)上，在較短的時(shí)間內(nèi)快速掌握軟件的使用技巧以及使用方法。用戶在心理上對(duì)一種風(fēng)格的認(rèn)同有利于品牌的建立與品牌整體性的維護(hù)。例如一個(gè)手機(jī)APP的后續(xù)產(chǎn)品或相關(guān)應(yīng)用與前序產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性保持一致，用戶在掌握第一種軟件的操作方式之后便可快速入門其他幾種相關(guān)軟件。

3） 美學(xué)完整性原則

美學(xué)完整性并不是用來衡量一個(gè)交互設(shè)計(jì)界面的美觀程度，而是用來衡量交互設(shè)計(jì)的界面是否匹配其功能。簡單來說，高光、大號(hào)字體、左上角位置（取決于閱讀順序）等方式都可以用來突出指定任務(wù)與功能。交互設(shè)計(jì)師可以通過應(yīng)用程序的界面?zhèn)鬟_(dá)一個(gè)清晰和統(tǒng)一的信息給用戶，讓用戶懂得應(yīng)用程序的目的甚至是操作的順序與重點(diǎn)。

2 軍用雷達(dá)用戶界面設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

軍用雷達(dá)的研發(fā)與應(yīng)用是一個(gè)具有長期性復(fù)雜性的系統(tǒng)工程。作為人機(jī)交互的主要入口，顯控終端承擔(dān)了不可估量的任務(wù)。雷達(dá)控制指令的下達(dá)、任務(wù)的執(zhí)行情況、目標(biāo)信息的反饋等，都需要通過顯控終端來實(shí)現(xiàn)。

早期的雷達(dá)顯示界面過于單調(diào)。同時(shí)由于功能復(fù)雜，組成元素眾多，各種操作接口不易查找，操作員需要花費(fèi)時(shí)間熟悉界面，進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。而雷達(dá)繁多的參數(shù)信息設(shè)置及顯示、目標(biāo)信息如點(diǎn)跡航跡的反饋，進(jìn)一步導(dǎo)致交互界面的設(shè)計(jì)難以友好。

現(xiàn)在，隨著硬件的發(fā)展以及軟件技術(shù)的日趨成熟，整個(gè)雷達(dá)軟件的工作效率得到了極大的提升，雷達(dá)軟件化已不再是一句空口號(hào)。但是國內(nèi)雷達(dá)顯示軟件的設(shè)計(jì)弊端卻依然沒有得到很好的改善。下面將從用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則、一致性原則以及美學(xué)完整性原則三個(gè)方面對(duì)國內(nèi)軍用雷達(dá)軟件的用戶界面設(shè)計(jì)進(jìn)行討論分析。

1） 用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

如今，主流的商用軟件、日常應(yīng)用都將用戶體驗(yàn)作為重要的考量內(nèi)容。軟件在開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)針對(duì)具體的終端用戶進(jìn)行裁剪定制。例如女性用戶眾多的軟件或者手機(jī)APP，色彩使用更傾向于粉色系；而一般的企業(yè)ERP軟件的整體設(shè)計(jì)則更加嚴(yán)肅，避免出現(xiàn)造型可愛的標(biāo)志等。

軍事武器裝備的終端用戶主要為部隊(duì)軍官、士兵。雷達(dá)軟件的終端用戶主要為專業(yè)的雷達(dá)操作員。在雷達(dá)研發(fā)工作早期，因?yàn)榧夹g(shù)的限制，不得不提高對(duì)使用人員的要求，雷達(dá)操作員需要經(jīng)過一系列的培訓(xùn)。但是現(xiàn)在，在有了商用軟件繁多的成功案例之后，軍用雷達(dá)軟件的開發(fā)依然沒有將終端用戶的體驗(yàn)納入到軟件設(shè)計(jì)中來，甚至有時(shí)會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)工作不足而導(dǎo)致的雷達(dá)操作復(fù)雜度提高。

2） 一致性設(shè)計(jì)原則

軍用雷達(dá)在設(shè)計(jì)解決方案和風(fēng)格時(shí)確實(shí)具有高度的一致性。尤其是同一家研究機(jī)構(gòu)的雷達(dá)軟件用戶界面，即使是不同型號(hào)的雷達(dá)之間也體現(xiàn)出了高度一致的設(shè)計(jì)風(fēng)格，可以讓用戶在較短的時(shí)間內(nèi)掌握軟件的使用方法。甚至于不同研究機(jī)構(gòu)的軍用雷達(dá)軟件，這種通用性有時(shí)也客觀存在。但是，這種輸入輸出界面設(shè)計(jì)的一致性并不是基于對(duì)用戶需求具有深刻的理解，而只是對(duì)傳統(tǒng)的延續(xù)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一致性設(shè)計(jì)原則應(yīng)該貫徹到軟件的每一個(gè)層面，保證軟件開發(fā)的概念模式能夠得到很好的落實(shí)。但在雷達(dá)系統(tǒng)的研發(fā)過程中，往往著眼于信號(hào)處理模塊、成像算法或者硬件提升上，而忽略了在顯示界面的技術(shù)更新、升級(jí)以及對(duì)人機(jī)交互設(shè)計(jì)的思考，使得不同型號(hào)的雷達(dá)陰差陽錯(cuò)符合了一致性設(shè)計(jì)原則，有著相似的界面與操作。endprint

3） 美學(xué)完整性原則

在雷達(dá)用戶界面的設(shè)計(jì)上，美學(xué)完整性原則似乎沒有得到很好的體現(xiàn)。通常，軍用雷達(dá)的參數(shù)設(shè)置龐雜，反饋信息多樣。且其開發(fā)模式多為瀑布型，用戶界面設(shè)計(jì)人員對(duì)于各種參數(shù)的排布更傾向與基于成熟的技術(shù)協(xié)議，而非衡量交互設(shè)計(jì)的界面與功能是否匹配，較少考慮整個(gè)界面是否傳達(dá)了一個(gè)清晰和統(tǒng)一的信息給用戶。

而正是因?yàn)槔走_(dá)軟件用戶界面的開發(fā)在設(shè)計(jì)時(shí)較少考慮到用戶體驗(yàn)、發(fā)掘雷達(dá)操作員的需求、美學(xué)完整性意識(shí)欠缺，使得雷達(dá)操作員在實(shí)際操作雷達(dá)的過程中會(huì)被可能產(chǎn)生的甚至是相互矛盾的信號(hào)所困擾，進(jìn)而影響了雷達(dá)的使用效率。

3 軍用雷達(dá)用戶界面現(xiàn)狀的分析

國內(nèi)雷達(dá)軟件人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀主要是三個(gè)方面導(dǎo)致的：第一，在于武器裝備對(duì)于可靠性、穩(wěn)定性以及安全性的硬性要求；第二，是因?yàn)榻缑嬖O(shè)計(jì)人員對(duì)于雷達(dá)操作員熟練操作的慣性依賴；第三，是雷達(dá)操作使用的客觀復(fù)雜性。

武器裝備的設(shè)計(jì)多為戰(zhàn)爭應(yīng)用，殺傷性武器裝備的精確度要求極高，極小的操作失誤或者是細(xì)微的精度差別，都可能造成極大的打擊偏差，從而導(dǎo)致財(cái)物損壞甚至人員傷亡。除此之外，軍用武器裝備的研發(fā)成本很高，以雷達(dá)為例，除了傳統(tǒng)的地面雷達(dá)外，還有艦載、機(jī)載、球載、彈載以及星載雷達(dá)。平臺(tái)的約束與限制，以及在實(shí)際操作中對(duì)于打擊目標(biāo)的消耗，這些都要求軍用武器裝備系統(tǒng)的研發(fā)和使用具有極高的可靠性、穩(wěn)定性以及安全性。這種對(duì)于可靠性、穩(wěn)定性與安全性的極致追求也讓雷達(dá)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員往往忽視了系統(tǒng)終端使用人員的人機(jī)交互質(zhì)量。

早期雷達(dá)因?yàn)榧夹g(shù)的限制，對(duì)雷達(dá)操作人員有著很高的要求?，F(xiàn)在，軟件界面設(shè)計(jì)整體能力提升，但是雷達(dá)的用戶界面設(shè)計(jì)卻依然停留在較早的階段。雷達(dá)操作的正確性與效率依然依賴?yán)走_(dá)操作員的經(jīng)驗(yàn)與技能熟練程度。當(dāng)商用軟件開發(fā)開始提供越來越多諸如交互設(shè)計(jì)師、用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)師這樣的職位時(shí)，雷達(dá)軟件的用戶界面要求水平卻依然保持為“可用”，缺少對(duì)于“易用”、“好用”的思考。

再者，雷達(dá)使用環(huán)境復(fù)雜，例如機(jī)載雷達(dá)的目標(biāo)可能是對(duì)海、對(duì)地、對(duì)空，既可能有動(dòng)目標(biāo)，也會(huì)有靜止目標(biāo)。雷達(dá)操作員需要根據(jù)具體環(huán)境具體任務(wù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖1所示。并在搜索過程中進(jìn)行參數(shù)調(diào)試、目標(biāo)選取和目標(biāo)跟蹤。這些參數(shù)包括帶寬、時(shí)寬、采樣深度、采樣頻率等等，從十幾個(gè)參數(shù)到幾十個(gè)參數(shù)都有可能。雷達(dá)反饋的信息數(shù)量也相當(dāng)龐大，例如點(diǎn)航信息。其中點(diǎn)跡信息可能包括原始點(diǎn)跡和凝聚點(diǎn)跡，航跡信息可能包括虛假航跡、目標(biāo)航跡等。雷達(dá)操作員需要根據(jù)目標(biāo)特性和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行點(diǎn)跡凝聚，刪除虛假航跡，選擇目標(biāo)航跡或者進(jìn)行航跡的人工起始等工作。因此，雷達(dá)系統(tǒng)操作的實(shí)際復(fù)雜性也加大了實(shí)現(xiàn)人機(jī)友好交互的難度。

4 建議及意見

針對(duì)當(dāng)前雷達(dá)軟件的用戶界面設(shè)計(jì)的弊端，本文給予以下建議。

軟件開發(fā)人員在設(shè)計(jì)用戶界面的時(shí)候應(yīng)該將雷達(dá)操作人員納入考慮范圍，思考人機(jī)交互的方式，提升用戶界面的質(zhì)量。而不是在設(shè)計(jì)出操作復(fù)雜的界面后寄希望于雷達(dá)操作員的訓(xùn)練有素。

雷達(dá)參數(shù)及反饋信息的布局應(yīng)當(dāng)獨(dú)立于技術(shù)協(xié)議之外，突出重點(diǎn)，合理排布。技術(shù)協(xié)議的制定往往受制于硬件要求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及模塊交互等因素，例如技術(shù)協(xié)議中參數(shù)的順序未必是面向?qū)嶋H操作的，因此在實(shí)際操作界面中，參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況合理布局，而不是機(jī)械照搬技術(shù)協(xié)議。

軍用雷達(dá)人機(jī)交設(shè)計(jì)也可以參考主流商業(yè)軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，睜眼看新技術(shù)，著手用新設(shè)計(jì)，為我國未來雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供嶄新的一面。

5 結(jié)束語

本文對(duì)人機(jī)交互設(shè)計(jì)的一般準(zhǔn)則進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并對(duì)軍用雷達(dá)的用戶界面設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析與討論。雷達(dá)軟件交互界面設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀主要是三個(gè)原因?qū)е碌模旱谝?，在于武器裝備對(duì)于可靠性、穩(wěn)定性以及安全性的硬性要求，使得雷達(dá)系統(tǒng)開發(fā)忽視了交互界面的友好；第二，是因?yàn)榻缑嬖O(shè)計(jì)人員對(duì)于雷達(dá)操作員熟練操作的慣性依賴；第三，是雷達(dá)操作使用的客觀復(fù)雜性。最后本文對(duì)軍用雷達(dá)人機(jī)交互設(shè)計(jì)提出了建議與意見。

對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)硬件的設(shè)計(jì)、提升算法質(zhì)量當(dāng)然是主流的研究方向，但是通過提升雷達(dá)操作員的使用感與效率，將他們的注意力從復(fù)雜的操作中解放出來，投入到對(duì)于目標(biāo)點(diǎn)跡航跡的關(guān)聯(lián)、對(duì)于虛假航跡的判斷與排除、對(duì)于目標(biāo)航跡的關(guān)注上也是提升雷達(dá)整體工作效率的一個(gè)重要途徑。在未來的雷達(dá)系統(tǒng)中，人機(jī)交互技術(shù)必然會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。

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