《作战信息显示与交互技术》是一部系统介绍作战信息显示与交互技术的教材,全面阐述了作战信息显示与人机交互所涉及的基本概念二技术基础、系统构成、显示原理与技术、人机交互界.面模型与技术、音视频会议系统技术、显示与交互技术应用等知识。
《作战信息显示与交互技术》结构层次清晰,内容系统丰富,各章配有习题,可供指挥信息系统工程专业、火力指挥与控制工程专业、雷达工程专业的教学使用,亦可作为从事作战信息显示控制系统的论证、设计、管理、维护和使用人员的参考书。
自20世纪50年代初美国提出指挥与控制(C2)概念以来,指挥与控制系统的发展经历了由简单到复杂、从低级到高级的过程,已形成了将指挥(Command)、控制(Control)、通信(Communications)、计算机(Computers)、情报(Intelligence)、监视(Surveillance)和侦察(Reconnaissance)等要素综合集成的军事C41SR系统。作战信息显示,控制系统作为军事C41SR系统的重要组成部分,是利用光电显示技术和人机交互技术,以声光电等多种形式将作战信息呈现在显示设备,并与人机交互设备有机结合组成的系统,在战场态势监视、作战指挥与武器控制等方面发挥着无可替代的作用。
信息显示与人机交互无处不在,随着计算机技术、显示器件技术、人机交互技术和多媒体技术的迅猛发展与广泛应用,作战信息显示控制系统所采用的显示与交互技术取得了长足进步,已实现了从模拟显示发展到数字显示、计算机图形图像显示,从度盘、数码管、阴极射线管发展到液晶显示、发光二极管显示、等离子体显示和大屏幕显示等,从随机扫描方式发展到光栅扫描方式、从单色/部分彩色到全彩色显示方式的转变,从按键和指点输入发展到多种类型输入设备的综合交互方式,从命令行用户界面发展到图形用户界面、多通道用户界面的融合应用,从单一字符/图形显示器、专用显示终端发展到标准/多功能显控台,其系统的硬件结构、软件架构、字符图形符号集、显示设备、交互设备、人机界面、人机工程设计等关键技术得到不断地完善,用于满足先进的全分布式军事C41SR系统的应用需求。
为适应新时代军队院校教育教学改革和指挥信息系统工程专业建设发展,结合多年教学实践,对2012年出版的教材《舰艇作战信息显控原理与应用》进行重新编撰,精炼和补充人机交互界面模型与技术、音视频会议系统技术等内容,使之更好地满足作战信息显示与交互工程课程的教学与培训使用。本书力求将信息显示与交互的基础理论知识、光电显示技术、人机交互技术和音视频会议系统技术等有机结合,具有先进性、系统性和实用性等特色。全书共分为7章。第1章引论,概述信息显示和人机交互的基本概念和技术发展、信息显示控制系统的基本构成和要求;第2章信息显示与交互技术基础,简要介绍信息显示与交互相关的感觉特性、光度学、色度学、音视频接口、数字音视频格式和人机系统设计原则;第3章光电子显示技术,重点介绍有代表性的光电子显示器件和大屏幕显示的类型、组成结构、基本工作原理和驱动技术;第4章字符图形显示原理与技术,介绍随机扫描、径向扫描、光栅扫描的显示原理,侧重阐述光栅扫描字符图形产生技术和图形软件接口标准;第5章人机交互界面模型与技术,介绍人机交互框架模型、图形用户界面设计思想、人机界面模型和描述语言、人机交互技术与设备;第6章音视频会议系统技术,介绍音视频会议系统的分类、基本构成、常见协议、集中控制系统以及组网方式;第7章作战信息显示与交互技术应用,介绍了指挥与控制系统中显控台的基本功能和组成、显控硬软件支撑技术、显控软件开发与调试环境、宙斯盾作战系统的信息显示技术、音视频会议系统应用等内容。
本书由海军工程大学刘高峰教授担任主编。第1章至第4章由刘高峰编写,第5章由孙乔和李晖宙编写,第6章由陈津编写,第7章由刘高峰和陈津编写,全书由刘高峰整理定稿。海军工程大学指挥信息系统教研室罗兵副教授担任主审,舰艇指挥与火力控制系统教研室刘健副教授、北部战区海军作战勤务保障大队孙海善高工、海军91404部队郭予并高工审阅了书稿,提出了许多有益的意见和建议。在此谨向在本书编写、审校和出版过程中付出辛勤工作的同志们表示感谢,向编写中引用和参考的有关著作和文献的众多原作者们表示谢意!本书得到了海军工程大学百部精品教材建设的资助,在此向支持本书出版的领导、专家和宋超参谋表示衷心感谢!
鉴于编者的理论水平和实践经验有限,书中内容取舍和阐述方面难免有不妥或错误之处,恳请读者批评指正。
第1章 引论
1.1 信息显示的基本概念
1.1.1 信息的定义及特征
1.1.2 作战信息分类与结构
1.1.3 信息显示概念与术语
1.2 人机交互的基本概念
1.2.1 人机交互概念
1.2.2 人机交互三要素
1.2.3 人机系统及其分类
1.3 信息显示控制系统的基本构成
1.3.1 模拟-数字显示仪表
1.3.2 计算机图形显示系统
1.3.3 数字音视频系统
1.3.4 作战信息显示控制系统
1.4 对信息显示控制系统的基本要求
1.4.1 信息显示效果要求
1.4.2 人-机-环工程要求
1.5 信息显示与人机交互技术发展
1.5.1 显示器件技术发展
1.5.2 计算机图形显示技术发展
1.5.3 人机交互技术发展
1.5.4 作战信息显示控制技术发展
思考题
第2章 信息显示与交互技术基础
2.1 人的感觉机能及特性
2.1.1 视觉机能及基本特性
2.1.2 听觉机能及基本特性
2.1.3 认知过程与人机交互
2.2 信息显示的光度学
2.2.1 光度学参数
2.2.2 光谱光视效率
2.3 信息显示的色度学
2.3.1 颜色的基本特性
2.3.2 常用的色度系统
2.3.3 色度空间变换
2.4 音视频信号接口
2.4.1 模拟视频及音视频复合接口
2.4.2 数字视频及音视频复合接口
2.4.3 模拟-数字音频信号接口
2.4.4 模拟-数字视频总线接口
2.5 常用数字音视频格式
2.5.1 数字音频格式
2.5.2 数字视频格式
2.6 人机系统设计原则及程序
2.6.1 人机系统设计原则与程序
2.6.2 人机界面设计原则
思考题
第3章 光电子显示技术
3.1 光电子显示器件分类及性能
3.1.1 光电子显示器件分类
3.1.2 光电子显示器件典型特征
3.2 阴极射线管显示技术
3.2.1 CRT结构与工作原理
3.2.2 彩色CRT结构与显色原理
3.2.3 CRT显示驱动技术
3.3 液晶显示技术
3.3.1 液晶的基本概念
3.3.2 LCD结构与工作原理
3.3.3 液晶显示驱动技术
3.3.4 液晶显示控制器
3.4 等离子体显示技术
3.4.1 等离子体的基本概念
3.4.2 PDP结构和工作原理
3.4.3 AC-PDP驱动技术
3.5 发光二极管显示技术
3.5.1 无机发光二极管显示
3.5.2 有机发光二极管显示
3.6 大屏幕显示技术
3.6.1 大屏幕显示技术分类
3.6.2 大屏幕投影显示技术
3.6.3 大屏幕拼接显示技术
思考题
第4章 字符图形显示原理与技术
4.1 随机扫描显示系统
4.1.1 随机扫描显示原理
4.1.2 随机扫描显示器组成
4.1.3 随机扫描字符图形产生技术
4.2 径向扫描显示系统
4.2.1 轴角分解方法
4.2.2 径向扫描显示原理
4.3 光栅扫描显示系统
4.3.1 光栅扫描显示原理
4.3.2 光栅扫描显示器组成
4.4 光栅扫描字符图形产生技术
4.4.1 光栅扫描字符产生技术
4.4.2 光栅扫描图形产生技术
4.4.3 光栅扫描图像产生技术
4.4.4 光栅扫描图形处理器
4.5 图形软件接口标准
4.5.1 图形设备接口标准
4.5.2 图形程序接口标准
4.5.3 应用程序接口标准
思考题
第5章 人机交互界面模型与技术
5.1 人机交互框架
5.1.1 执行-评估循环模型
5.1.2 人机交互框架模型
5.2 人机交互界面表示模型
5.2.1 人机界面概念模型
5.2.2 人机界面结构模型
5.2.3 人机界面行为模型
5.2.4 人机界面表现模型
5.3 人机交互界面描述语言
5.3.1 用户界面标记语言
5.3.2 扩展界面标记语言
5.3.3 超文本标记语言
5.4 人机交互设备
5.4.1 键盘
5.4.2 跟踪球
5.4.3 触摸屏
5.5 人机交互技术
5.5.1 基本交互技术
5.5.2 图形和语音交互技术
5.5.3 笔和手势交互技术
5.5.4 虚拟和增强现实技术
5.5.5 脑机交互技术
5.6 人机界面设计思想与交互方式
5.6.1 图形用户界面设计思想
5.6.2 人机界面交互方式
思考题
第6章 音视频会议系统技术
6.1 音视频会议系统分类及功能
6.1.1 音视频会议系统分类
6.1.2 音视频会议系统基本功能
6.2 音视频会议系统基本构成
6.2.1 音视频会议系统基本组成
6.2.2 音视频会议系统主要设备
6.2.3 音响系统
6.3 常见音视频会议系统协议
6.3.1 H.32X协议
6.3.2 SIP协议
6.4 音视频会议智能集中控制系统
6.4.1 中控系统基本组成
6.4.2 中控系统主要设备
6.5 音视频会议系统组网方式
6.5.1 网络接口
6.5.2 网络结构
6.5.3 组网方式
思考题
第7章 作战信息显示与交互技术应用
7.1 显控台基本功能和构成
7.1.1 显控台基本功能
7.1.2 显控台基本构成
7.2 显控硬软件支撑技术
7.2.1 显控计算机技术
7.2.2 显示控制技术
7.2.3 显控接口技术
7.3 显控软件开发与调试环境
7.3.1 VxWorks实时嵌入式操作系统
7.3.2 Tornado集成开发环境
7.4 “宙斯盾”作战系统的显控技术
7.4.1 “宙斯盾”作战系统基本构成
7.4.2 “宙斯盾”显示系统基本构成
7.4.3 “宙斯盾”显示系统人机界面技术
7.5 音视频会议系统技术应用
7.5.1 音视频会议系统主要功能
7.5.2 音视频会议系统基本构成
7.5.3 音视频会议系统典型设备
7.5.4 音视频会议系统业务流程
思考题
参考文献