多传感器武器系统视景优化设计论文

　　摘要：针对目前武器系统显控界面需求的不断提升导致的界面布局差异性大、控件通用性能差、开发周期长、维护成本高等问题,本文基于Qt图形用户界面应用程序框架与通用操作硬件模组等技术,依据用户界面优化、美化、规范化的设计原则,从用户使用角度出发,规范设计、合理布局软件界面,确保软件产品具有风格一致、美观协调、操作便捷的特性。提出了武器系统软件界面视觉优化设计方案。缩短软件研发周期,减少研发成本并极大地提高显控软件的灵活性和可拓展性,具有较好的应用前景。

 

　　关键词：武器系统；人机界面；控件；显控软件

 

 

　　YAO Qinglu,GAO Hong,XU Kangheng,WANG Baoxin,LU Wenjia(Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute,Shanghai 201109)

 

　　【Abstract】：Aiming at the issue of magnificent difference in interface layout,limited general performance of control widgets,long development period,and high maintenance cost,which caused by the improving requirement of present weapon system display and control software.Based on Qt graphical interface application framework and general operation hardware module,and according to the design principle of interface optimization,aesthetics and standardization,this paper states the normalized and rational interface layout from the view point of users.Making sure that the software products represents the characteristics of consistent style,aesthetic coordination and convenient operation.In addition,it proposes the visual optimization design scheme of weapon system software interface.It presents an exceptional application prospect to shorten the software researching period,reduce the cost,and immensely improve theflexibility and expansibility of display and control software.

 

　　【Key words】：weapon system;interface;control widget;display and control software

 

 

　　近年来,随着武器系统多传感器的不断增加,多传感器的融合显示需求已经不断提升,为了提高传感器在杂波、电子干扰环境下的生存能力,武器系统充分利用各单个传感器的资源和信息多样化的优势,即把多部不同体制、不同频段、不同极化方式的传感器适当布阵,借助于有线、无线、云通信等通信手段链接成网,由指控系统统一调配,可以极大的提高武器系统作战能力,具有分布式异构数据源、情报终端的多样性、数据通信方式的多样性、应用的多样性、数据处理的实时性等特点。

 

 

　　武器系统的多传感器软件界面风格的规范化、统化、可视化、美观化的需求应允而生。目前现有软件产品界面设计存在色彩单一、控件呆板的问题,可视化性能略差；由于武器系统中传感器多样化,总体对软件产品需求各不一样,现有软件产品界面风格规范一致性低下,不具备通用性,后人可借鉴少。本文通过使用者心理特征、生理心理与人机界面关系,得到功能布局、文字及图形符号、控制按键选型等人机界面设计原则[1]。

 

　　因此,如何实现界面规范化、态势可视化是操作员最为关心的问题。本文基于QT5.6.3提出了多传感器武器系统视景优化设计方案,使用自定义可视化控件插件进行二次开发,结合数据融合、电子地图叠加、数据库等技术,方便直观地对目标航迹实时显示,准确地对态势进行实时分析,以便于操作员进行决策,为下一步深入研究提供数据依据和技术支撑。

 

 

　　针对各武器系统提出的人机交互软件产品界面需求差异性,结合目前市场调研,提出通用UI软件界面视觉优化设计,降低开发的人工成本。现有软件产品设计的软件功能完全实现,但是人机交互界面可视化性能比较差,不具备一定美观性。这是由于界面上的控件、工具栏、菜单、窗体等使用的都是开发软件默认的UI控件元素,UI控件元素没有经过渲染、界面皮肤没有经过视觉适配。另外,根据目前总体需求,大部分软件包含态势地图功能,由于采用的地图软件引擎各不相同,输入的地图格式很难做到通用化,地图无法编辑,因此也不具备一定美观性。针对不同的型号总体需求,需要的软件产品界面功能存在差异性,后期人员开发过程中,无法继承原先有软件产品界面,增加开发周期,在目前多任务、短周期、高质量的型号要求下,必须规范化界面,即规范界面功能位置。

 

　　自主研发了可视化控件插件,包含了各类元素控件,可动态链接至地图库,并具备数据分析功能,他提供的统一的界面功能,可跨平台使用,具有很强的获取、描述、操纵展示数据的能力。

 

　　可视化控件的特点：（1）统一的图形表达功能；（2）强大的数据库功能；（3）数据可视化表达方式；（4）方便灵活的图形输入输出功能。

 

 

　　为了适应各种应用环境,多传感器武器系统视景软件构架必须要能够融合来自多个异构数据源的数据,并能够表示多种数据类型,满足不同用户对态势情报的要求。

 

　　为了实现以上目标,从整体上体现软件的组织结构、设计思想和实现技术,本文结合多传感器组网系统的特点,将多传感器组网系统软件体系结构框架分五层实现：系统数据层、数据交换层、数据传输层、基本功能层和用户界面层,如图1所示,从而形成一个多层体系结构风格、支持模块配置与组装的软件体系结构框架。

 

 

　　3.1自主研发UI控件及地图渲染

 

　　为了控制成本,班组自主研发渲染的可视化UI控件元素,包括按钮、菜单、面板等通用控件,再根据不同型号创新开发了基础元素,如表格、表格关联数据分析（排序、删减、曲线等）、时间、天气、图片加载框等；雷达类UI控件,如PPI、A显、B显、雷达扫描线、BIT可视化框、视频播放器等；图符类UI控件,如搜索车、跟踪车、指挥车、炮车、飞机、目标等,共117个元素控件。控件如图2所示。

 

 

　　在软件产品开发的过程中,自主研发的UI控件形成DLL库,加载进系统工程中,可以通过简单的拖拽方式,搭建人机界面交互框架,并且在代码中留有二次开发的接口,可以进行UI控件属性的微调。

 

　　为了形成独特风格的态势地图,开发了一套地图转换工具,导入地图数据,改变图层级别、透明度、颜色、标注等信息,形成新的地图,可适应各种地图引擎接口,如图2所示,做到态势地图通用化特性。如图3、图4所示为软件导入地图数据。

 

　　3.2软件功能排布规范化

 

　　制定《武器系统人机交互界面产品规范》,规定了在整个界面中,控制命令、目标属性、显示状态、P显、航迹信息等软件功能项的大致位置；对整个界面风格皮肤进行规定,海军以蓝色为基线、陆军以军绿色为基线、空军以黑灰色为基线；规定整个人机交互界面的字体、大小等相关内容,再根据总体的差异性需求,进行微调正。如图5所示显示人机交互界面框架的结构。

 

 

 

　　使用自主研发控件及地图,依据规范化标准,目前已在4个型号上开发出最新版人机界面软件产品,如图6所示为上一代某型指控软件,如图7所示为最新开发的软件产品,在视觉效果及美观度上有本质飞跃。视觉优化能够增强软件界面的美观性、友好性、多样性;通过优化UI控件、渲染地图、规范风格的方式,灵活运用,使得软件产品界面设计的视觉优化方法条理化、系统化,控制了型号研制的成本、降低了人力投入、缩短了研制周期,满足型号需求,得到总体及军方的认可！

 

 

 

　　[1]张鑫磊.指挥系统显控台的硬件人机界面设计研究[J].机电产品开发与创新,2019,32(2):19-21.