空间站载荷机柜界面信息组织与设计实践

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空间站载荷机柜是维持空间站系统运行、航天员日常生活、以及大量空间实验正常开展的重要载体。作为空间站等大型航天器内部重要组成部分,载荷机柜为各载荷单元提供了标准的机、电、热和环境接口,确保载荷单元的可靠工作,而在其操作界面上布置的大量操纵器,是航天员操控机柜进行相关实验、维持空间站正常运行的重要媒介。但在中国“天宫”空间站即将建成前,其上部署的载荷机柜大多从功能、结构层面上进行设计研究,机柜界面尚且存在操作信息繁杂、布局不严谨等不足之处。本文通过信息组织理论,对机柜界面进行设计研究,构建载荷机柜界面信息组织设计模型,并利用设计实践与眼动实验进行方法验证,为空间站载荷机柜界面设计提供新的方法。本文主要侧重从信息组织理论的角度出发,探索空间站载荷机柜界面信息组织设计模型,解决现今载荷机柜界面逻辑关系不明朗、界面不够美观的问题。论文主要分为三个部分:(1)针对空间站载荷机柜这一特殊机柜类产品进行设计分析,剖析其产品造型风格、相关人机要求、界面设计要点等,确定载荷机柜界面设计中的相关问题,同时,对信息组织理论进行解读,探寻信息组织与界面设计中的共通点。(2)将信息组织理论与界面设计流程相融合,构建空间站载荷机柜界面信息组织设计模型,从信息的分析、选择、揭示、存贮、服务五个层面出发,区分单信息的选择、多信息的排列、多信息的优化,建立模型选择层-组织层-系统层的层级关系。在信息分析环节,通过分析界面所有信息达到信息特征有序化;在信息选择环节,通过选择所需信息达到信息精约化;在信息揭示环节,通过界面信息的排列组合达到操作明确化;在信息存贮环节,通过优化信息载体达到信息质量最优化;在信息服务环节,通过优化机柜界面整体达到界面友好化。(3)以KJZ人系统实验载荷机柜产品为案例,利用眼动追踪实验验证在该方法模型指导下界面设计的可靠性与有效性。本文以信息组织方法为理论依据,融入产品界面设计流程中,并且创造性构建了空间站载荷机柜界面信息组织设计模型,为界面设计流程构建了理性约束,并通过产品设计实践与眼动实验验证方法的有效性与可靠性。从研究意义上看,这不仅是对现今产品界面设计方法的补充,也是对信息组织理论的多领域拓展,为载荷机柜界面设计研究提供一种可靠的方法论借鉴,为国家载人航天工程贡献工业设计领域的一份力量。
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