感性量化评价技术在工业产品设计中的认知研究与应用——以智能电源产品设计的眼动实验为例

运用眼动追踪技术对智能电源产品的造型形态、功能组件在交互界面中的体量规模,以及在空间设置中的视觉效果进行眼动实验.通过采集被试者在观察该类电源产品原型机与改良型样机的眼动数据,比较被试者在观察两款产品时眼动数据上的差异,分析存在差异的原因,验证眼动实验对产品形态设计评估的有效性.实现眼动追踪技术与感性量化评价手段之间的结合,在判断产品视觉要素对影响用户认知效果上进行了探索性尝试.     

基于感性工学的产品形态设计研究—以保温饮水器的眼动试验为例

运用感性工学的相关理论和方法评估保温饮水器的形态设计,进而探索得出一种产品形态设计的合理方法。通过眼动追踪设备捕捉被试者观察试验图片时的眼动数据,并利用划分兴趣区的方式分析被试者对于不同产品形态区域的关注度,以及不同产品形态区域对于产品形态设计的影响。结合眼动数据分析和问卷访谈调研两个方面对保温饮水器形态进行设计评价。试验分析得到保温饮水器的外观形态与其杯身的倾斜程度、杯盖的造型、商标的位置存在的关联。在上述产品形态区域中,商标最受到被试者的注意;当商标位于容器下方时其美观程度高于位于上方位置;杯盖的造型设计为带有卡扣、较为复杂精致的结构时,其美观程度复变高于简单的旋盖结构;当保温饮水器身越趋向于垂直时,保温饮水器的美观程度更高。聚焦用户对保温饮水器的视觉认知规律,验证了眼动实验对产品形态设计评估的有效性。     

城市轨道交通换乘常规公交时间优化模型

为探究城市轨道交通换乘常规公交的时间优化模型,以上海市晚高峰时段地铁6号线金桥站换乘874线路公交车为例,利用统计分析软件,分析客流到站时间,得到对数正态分布;并在此基础上建立乘客候车时间模型,运用调查所得数据设置模型各参数值;最后以乘客候车时间最少为目标函数,利用遗传算法求解得到874线路公交车优化后的到站时间.结果表明:利用时间优化模型求得的874线路公交车发车时间与优化前的发车时间相比,乘客的候车时间平均每人节约约52.8 s,有效提高了人们的出行效率.     

数字化监控任务界面中信息特征的视觉搜索实验

针对信息特征的视觉搜索过程,从凝视-扫视的浏览路径分析操作员搜索信息的注意资源分配,展开眼动跟踪实验.实验结果表明,搜索路径受任务驱动影响,在不同任务下反应时与眼动数据均有显著性差异;不同监控区域的信息分布注意捕获亦有显著性差异.凝视/扫视比表明,实验材料中监控任务布局的信息搜索较低;信息方位与信息特征容易被捕获.由此得到了认知信息处理与任务的关系、信息搜索与监控区域的关系以及信息特征的集簇关系.该结论能够有效指导监控任务界面的改良设计,从而提高操作员任务执行的认知绩效.     

融合眼动追踪和目标动态可调的稳态视觉诱发电位脑机接口系统设计

针对视觉脑机接口应用过程中,刺激目标数量多且面积小时视觉响应不强,被试者疲劳时难以将注意力集中在同等大小刺激目标上的问题,设计了一种基于眼动追踪和视觉目标动态可调的脑机接口系统。该系统利用TCP/IP传输协议实现眼动信号和脑电信号的同步采集,并将眼动信号以视觉反馈的形式实时呈现在刺激显示界面,即有提示被试者视线落点位置以便集中注意力到目标刺激上的作用,起到控制目标刺激大小的作用。该系统结合了眼动追踪快速高效和稳态视觉诱发电位脑机接口(SSVEP-BCI)频谱稳定、信噪比高等优势,眼动反馈信号快速调控刺激目标增大并吸引被试者注意,以激发更高的脑电响应和提升识别正确率。将无眼动反馈刺激目标动态可变、无眼动反馈刺激目标不变作为对照组进行实验,结果表明:有眼动反馈目标动态可变的脑机接口系统能比无眼动反馈目标动态可变、无眼动反馈目标不变系统在更短的时间窗内达到80%以上的识别正确率,且具有更高的脑电响应幅值;在3 s时间窗内,有眼动反馈目标动态可变的脑机接口系统的平均识别正确率为92.97%,脑电响应幅值为1.824μV,高于平均识别正确率为88.39%及脑电响应幅值为1.379μV的无眼动反馈目标动态可变系统,且高于平均识别正确率为79.48%及脑电响应幅值为0.987μV的无眼动反馈目标不变系统,这表明有眼动反馈且刺激目标动态可调的脑机接口系统具有更好的识别效果且能诱发更高的脑电响应,工作性能更好。     

汽车驾驶员眼动特性试验研究

通过对眼动这一基本视觉行为的研究,分析驾驶员视觉影响因素并比较驾驶员视觉-眼动特性的研究方法及各种方法的优缺点,了解驾驶员目标搜索以及潜在危险感知过程和规律.通过相关性的眼动特性试验,获得试验数据,分析眼动特性和动态视觉图像的关系并得出相关分析结果.本研究对于改善道路及车辆的设计准则有着重要的理论指导意义.     

基于眼球运动参数视觉疲劳评价

视觉显示终端疲劳研究是视觉疲劳研究的主体,通过被试者在视觉显示终端疲劳眼动实验,分析眼动数据与视觉疲劳之间关系,拟合视觉疲劳与眼睑张开值、瞳孔直径、注视时间比例、扫视时间比例函数关系,通过皮尔森系数测量各参数权重,提出疲劳度测量眼动参数公式,并用实测数据验证公式正确性。     

城市公交车发车频率优化模型

公交运营调度是整个公交企业管理业务的核心部分.提高我国城市公交的运营调度水平,是改善城市公交服务质量、增强城市公交吸引力的重要途径.本文从乘客候车满意度的角度分析了公交车调度问题,建立了以客流需求为基础数据,以尽可能满足乘客候车满意度为目标的公交线路发车频率优化模型.文章介绍了模型的构建过程、目标函数与约束条件中各组成要素的计算方法以及模型的解法,并用实例证明该模型是可行的.     

基于眼动追踪技术的传统纹样在潍坊红木嵌银饰品中的应用研究

为改善潍坊红木嵌银产品缺乏创新、同质化严重的情况,提出一种通过眼动追踪技术选取嵌银纹样的方法,促进潍坊红木嵌银工艺的传承和发展,用设计驱动产业创新。通过遥测眼动追踪系统测量并记录被试者观看嵌银纹样时的眼动数据,用定量研究法分析获取最符合被试者意向认知的纹样,并以红木嵌银饰品设计为例进行设计实践。眼动追踪技术用客观数据分析取代设计师的主观经验,可以避免设计师与消费者之间的意向认知差异,为红木嵌银工艺的传承和发展提供一种新的方式。     

时间压力下驾驶舱界面视觉搜索绩效研究

为探究不同时间压力下飞机驾驶舱界面搜索特征从而提升任务绩效，通过模拟飞机飞行状态下的任务搜索过程，采用眼动追踪、绩效评估及量表测量等方法来获取被试的视觉搜索轨迹与任务绩效数据并对所获取的多通道数据进行分析.结果表明：在不同时间压力(无、低、高)与不同界面复杂度(简单、复杂)下被试的视觉搜索特征存在显著差异；高时间压力与复杂界面显示都会给被试带来较高的心理认知负荷；时间压力在简单界面显示中存在倒“U”型关系.研究为飞机驾驶舱复杂人机界面设计提供了科学的理论依据.     

设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度算法

针对设备驱动的综合调度算法没有考虑工序的结束时间,以及其同设备加工的下一道不可调度工序的开始时间形成该设备的空闲时间段可缩短的调度优化问题,提出了设备空闲时间段调整的设备驱动综合调度算法.该算法为使空闲设备即将加工的不可调度工序提前加工,缩短了设备闲置等待时间,提出该不可调度工序的最短加工路径,通过优先加工该路径上工序,使其紧前工序尽早加工完成.实例验证该算法可以有效缩短设备空闲等待时间,提高设备利用率.      

基于提前仲裁和请求等待优先的仲裁策略

针对多端口SoC系统仲裁调度中性能与代价之间的矛盾问题,提出了一种将提前仲裁机制和请求等待机制扩展到固定优先级仲裁算法之上的仲裁策略.提前仲裁机制利用数据传输时间段来裁决新的总线访问请求;请求等待机制对发出总线访问请求但未获访问允许的主设备端口设定请求等待时间,当等待时间到达时,端口将获得对总线的优先访问权.理论分析和实例测试表明,该策略可使总线利用率提高10％左右,它不仅能够兼顾各个主设备端口间的优先性和公平性,而且能够以较低的实现代价获取较高的系统性能.     

多功能车辆总线事件仲裁实时调度算法

针对列车通信采用多功能车辆总线(multifunction vehicle bus,MVB)网络传输数据的实时性要求,提出一种动态优先级时间片轮询算法.该算法根据非周期数据的优先级进行仲裁调度,通过优化算法复杂度、减小数据等待延时和阻塞延时,解决了MVB网络实时性的问题.并对MVB总线非周期数据的实时性、公平性等进行仿真分析,结果表明,该算法能提高MVB总线非周期数据传输的实时性与公平性,可满足列车通信网络标准ICE61375-1对实时性的要求.     

基于Flexsim二次开发的综合客运枢纽仿真

为使Flexsim更适用于综合客运枢纽仿真,应用3DMAX的纹理映射及细节层次技术（LOD）对Flexsim进行二次开发,运用面向对象离散虚拟现实仿真技术,对某城市综合客运枢纽站进行仿真,实现综合客运枢纽系统作业全过程的可视化虚拟现实3D动态演示。借助Flexsim仿真平台的数据统计分析功能,以公路客运枢纽站客流量为变化参量,研究其对于候车室状态的影响。仿真结果表明：当人流发生器参数泊松分布的均值为8时,候车室通行顺畅;均值为5时,有部分旅客不能及时上车,须排队等待,最终造成拥堵。通过对8、7、6、5这4个均值进一步分析表明：在实际运营中,该枢纽站最大日均旅客发送量可达12 300人次/d。     

不同线形诱导信息量下新老驾驶员视觉特性

为定量分析新老驾驶员在不同线形诱导信息量的草原公路弯道行车时的视觉特性,建立了5种不同层级线形诱导信息量的草原公路弯道虚拟场景,信息量水平分别为Q0、Q1、Q2、Q3、Q4,并进行了模拟驾驶试验,对驾驶员视野分区,分析不同信息量条件和驾驶熟练程度对驾驶员视觉特性的影响规律。结果表明：熟练驾驶员注视分布区域比非熟练驾驶员更远也更分散,非熟练驾驶员对近距离区域的关注程度远高于熟练驾驶员;非熟练驾驶员行车过程视觉负荷较高,对有效信息的感知和处理能力较弱,视觉搜索策略需要改善;两组驾驶员在Q2条件下的视觉强度特征表现最佳,认知和视觉搜索策略更为灵活;提出表征驾驶员眼动强度的回归模型,并分别求得两组驾驶员受信息量影响的眼动强度回归方程。     

Orbit determination of Chang’E-3 and positioning of the lander and the rover

Chang’E-3 landed on the east of Sinus Iridum area on December 14, 2013, performing China’s first successful soft landing on the lunar surface. We present the results on precision orbit determination and positioning of the lander and the rover. We describe the data, modeling, and methods used to achieve position knowledge over the period December 2–21, 2014. In addition to the radiometric X-band range and Doppler tracking data, delta differential one-way ranging data are also used in the calculation, which show that they strongly improve the accuracy of the orbit reconstruction. Total position overlap differences are about 20 and 30 m for the 100 km × 100 km and 100 km× 15 km lunar orbit, respectively, increased by ~50 % with respect to CE-2 and at the same level as other lunar spacecrafts of recent era such as SELENE and lunar reconnaissance orbiter (LRO). The position error of the soft landing trajectory is less than 100 m. A kinematic statistical method is applied to determine the position of the lander and relative position of the rover with respect to the lander. The position difference of the lander is better than 50 m compared to LRO photograph result. Compared with the delta very long baseline interferometry (VLBI) group delay between the lander and the rover, the delta VLBI phase delay can improve the relative position of the rover from ~1,000 to ~1 m.     

电动公交车线路和充电设施及策略规划方法研究

针对电动公交车充电设施配置不合理的现象,对电动公交车线路和充电设施及策略规划方法进行研究。综合考虑充电站及充电桩配置与公交线路运营特征设计参数两者的相互影响,以充电等待时间和运力为约束条件,建立社会福利最大化模型。基于两种不同的充电策略,讨论其对充电站内车辆排队充电等待时间的影响。以拉格朗日函数求解算法和遗传算法对模型进行求解,并以苏州市931路纯电动公交线路为算例对模型与算法进行了验证。研究结果表明,相比于遗传算法,基于拉格朗日函数的求解算法效率更高,求解结果更稳定。根据所构建模型设计的充电桩数量及线路运营特征参数,在满足充电等待时间约束的条件下可以实现社会福利最大。该研究所提出的模型可为电动公交车线路规划提供决策依据。     

基于CAN/LIN总线的车载通信网络设计

汽车上的电控系统数量越来越多,为了提高电控单元之间互相通信性能和降低导线成本,提出了一种基于CAN/LIN总线的车载通信网络,将CAN总线网络应用在高速的驱动系统,LIN总线网络应用在低速的车身车灯控制系统,两者通过网关进行数据交换.仿真测试表明,本车载通信网络的设计合理,通信可靠,能够实现CAN/LIN总线网络之间的数据传输.     

SPI总线用于双处理器通信的数据链路层设计及其实现

提出一种基于串行外设接口（serial peripheral interface,SPI）总线的双处理器间通信的数据链路层设计方法.该方法中的双向SPI总线具有占用引脚少(仅比SPI总线多一根线)、有完善的数据链路层协议控制的优点,能够保证数据透明地在双处理器之间进行传输.以一款带有显示单元的车身总线控制器为应用对象,采用ARM9和S12作为双处理器实现双向通信,并对这一通信方法的实现和应用情况进行描述.实验表明,采用该方法设计的协议比较完善,能够满足实际工程中的需求,对于其他SPI的应用也有很好的借鉴价值.     

公交车调度优化模型

提出了制定一条公交线路车辆调度方案的优化数学模型，该模型计算了乘客在车站等候的时间内所可能创造的财富——社会效益，并将乘客因候车而丧失创造该财富的机会看成一种社会成本，对车辆调度方案的评估时，不仅考虑了公司运营成本，而且考虑了相应的社会成本，因此，该模型制定的调度方案兼顾了公司利益和社会效益，最后将实际的统计数据带入模型，给出一个车辆调度发车时刻表的优化方案。