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第1章 概述1

1.1 范畴1

1.2 历史回顾1

1.3 潜在的因素5

1.4 机载系统6

1.5 座舱功能8

参考文献9

阅读材料9

第2章 人体构造10

2.1 引言10

2.1.1 人体主要生理系统10

2.1.2 运动和维持系统10

2.2 神经系统11

2.2.1 神经元11

2.2.2 脑干、自主神经系统和边缘系统12

2.2.3 大脑皮层14

2.3 听觉和语言15

2.3.1 听觉15

2.3.2 语言17

2.3.3 说18

2.4 视觉20

2.4.1 介绍20

2.4.2 眼20

2.4.3 敏感度21

2.4.4 色彩23

2.4.5 视觉路径25

2.4.6 周围环境视觉25

2.4.7 中心视觉26

2.4.8 眼睛的运动27

2.4.9 双目视觉28

2.5 复杂技能29

2.5.1 注意力的概念29

2.5.2 复杂问题处理能力30

2.6 飞行员31

2.6.1 工作31

2.6.2 人为失误33

2.6.3 飞行员选拔34

2.6.4 训练35

参考文献36

阅读材料37

第3章 防护需求38

3.1 引言38

3.2 环境38

3.2.1 大气层38

3.2.2 天气39

3.2.3 太阳40

3.2.4 云、雾和光散射41

3.2.5 飞行包线和飞机机动性43

3.3 生理限制45

3.3.1 缺氧45

3.3.2 增压舱47

3.3.3 冷热环境48

3.3.4 噪声49

3.3.5 持续过载50

3.3.6 振动52

3.3.7 定向障碍53

3.3.8 晕机55

3.4 非致命性的事故56

3.4.1 鸟撞56

3.4.2 碰撞56

3.5 防空武器57

3.5.1 传统武器57

3.5.2 核武器和生化武器57

3.5.3 核爆炸和定向能武器59

参考文献61

阅读材料61

第4章 座舱设计62

4.1 引言62

4.2 需求定义63

4.2.1 设计团队63

4.2.2 需求调研64

4.3 机组人员的数量及角色65

4.3.1 飞行任务建模65

4.3.2 功能分析66

4.3.3 方案设计70

4.3.4 任务分析72

4.4 座舱开发和测试76

4.4.1 系统设计76

4.4.2 机械设计77

4.4.3 环境亮度78

4.4.4 人机界面设计78

4.5 原型测试和在役修改81

4.6 最后说明84

参考文献85

第5章 外视景88

5.1 要求88

5.1.1 引言88

5.1.2 视场范围89

5.1.3 敏锐度90

5.1.4 亮度等级91

5.2 机组人员视力92

5.2.1 视力标准92

5.2.2 眼镜和隐形眼镜94

5.3 光学透明度94

5.3.1 风挡玻璃和座舱盖94

5.3.2 护目镜95

5.3.3 折射95

5.3.4 散射96

5.4 夜视镜98

5.4.1 起源98

5.4.2 现役夜视镜装备100

5.4.3 夜视镜的使用102

5.4.4 夜视镜的发展104

5.4.5 夜视镜显示器105

5.5 传感器辅助视觉105

5.5.1 起源105

5.5.2 视觉耦合系统108

5.6 挑战110

参考文献110

第6章 显示组件112

6.1 引言112

6.2 背景112

6.3 机械式仪表114

6.3.1 文化因素114

6.3.2 压力驱动仪表114

6.3.3 大气数据计算机117

6.3.4 惯性仪表118

6.3.5 其他指示仪表121

6.4 现代座舱显示122

6.4.1 简介122

6.4.2 显示器布局125

6.4.3 图像生成127

6.4.4 控制和显示布局129

6.4.5 告警130

6.5 座舱照明132

6.5.1 普通座舱照明132

6.5.2 夜视镜照明133

6.6 外围意识显示136

参考文献138

第7章 显示技术与下视显示器139

7.1 引言139

7.2 要求139

7.3 显示器特性142

7.4 CRT145

7.4.1 单色CRT145

7.4.2 穿透型彩色CRT146

7.4.3 顺序百叶窗式CRT147

7.4.4 束引示管CRT147

7.4.5 荫罩式彩色CRT148

7.5 液晶显示器（LCD）149

7.5.1 液晶类型150

7.5.2 有源矩阵LCD151

7.5.3 彩色技术154

7.5.4 铁电LCD155

7.6 其他技术157

7.6.1 数字微镜显示器（DMD）157

7.6.2 场致发光显示器158

7.6.3 等离子体显示器159

7.6.4 发光二极管显示器（LEDD）160

7.7 投射式下视显示器162

7.7.1 COMEDTM162

7.7.2 全景下视显示器164

参考文献165

第8章 平视显示器166

8.1 引言166

8.1.1 瞄准具166

8.1.2 平视显示器的基本原理168

8.1.3 要求168

8.2 光学170

8.2.1 光学原理170

8.2.2 折射型瞄准仪设计170

8.2.3 反射型瞄准仪设计173

8.2.4 其他配置176

8.3 符号设计178

8.3.1 早期的符号178

8.3.2 用于低空飞行的符号180

8.3.3 俯仰梯度181

8.3.4 用于空战的符号182

8.3.5 其他符号183

8.4 操作问题185

参考文献186

第9章 头盔显示系统187

9.1 引言187

9.2 应用187

9.2.1 头盔瞄准具187

9.2.2 动态单目头盔显示器188

9.2.3 视觉耦合系统189

9.2.4 “虚拟HUD”189

9.3 工程设计189

9.3.1 HMD符号判读190

9.3.2 观察HMD图像191

9.3.3 头盔显示器的安装192

9.3.4 双眼间差异193

9.3.5 部分重叠194

9.3.6 逻辑显示平面195

9.3.7 图像畸变195

9.3.8 动态噪声196

9.3.9 立体图像198

9.3.10 彩色图像200

9.3.11 像素数目：视场和分辨率之间的权衡200

9.3.12 安全问题201

9.4 HMD要求概述203

9.5 几种HMD的光电组成原理206

9.5.1 简易头盔瞄准器206

9.5.2 综合头盔瞄准显示系统（IHADDS）207

9.5.3 双目HMD208

9.5.4 扫描激光HMD210

9.5.5 扁平窗211

9.6 HMD系统设计建议212

参考文献216

第10章 听觉显示218

10.1 引言218

10.2 语言可理解度218

10.3 语音通信220

10.4 语音告警221

10.5 位置提示224

参考文献226

阅读材料227

第11章 控制228

11.1 引言228

11.2 手动控制230

11.2.1 油门、驾驶杆和脚蹬230

11.2.2 其他手动控制设备233

11.3 声音控制236

11.3.1 语音识别技术238

11.3.2 声控系统与飞机操作系统的整合240

11.4 头指向和头盔追踪系统242

11.4.1 机内头部动作的灵活性243

11.4.2 机械头盔跟踪系统243

11.4.3 惯性头盔跟踪系统244

11.4.4 超声波头盔跟踪系统245

11.4.5 光学头盔跟踪系统246

11.4.6 磁场头盔追踪系统248

11.5 新型控制方式250

11.5.1 眼动系统251

11.5.2 手势跟踪系统255

11.5.3 生物电势传感系统257

11.5.4 新型控制系统的集成260

11.6 挑战261

参考文献261

第12章 紧急逃生263

12.1 引言263

12.2 物理和生理要求263

12.3 弹射椅的发展概述265

12.3.1 第一代弹射椅266

12.3.2 弹射包线267

12.3.3 进一步的发展267

12.3.4 第二代弹射椅268

12.3.5 第三代弹射椅271

12.4 对飞机设计的影响275

12.5 现代弹射椅276

12.6 其他逃生技术278

参考文献280

第13章 飞行服和头盔281

13.1 引言281

13.2 尺码281

13.3 基本服装282

13.4 热防护283

13.5 逃生后的保护285

13.6 头部保护286

13.6.1 冲击286

13.6.2 头部负载质量288

13.6.3 目前使用的头盔289

13.7 噪声保护290

13.7.1 被动降噪技术291

13.7.2 主动降噪技术292

13.8 护目镜与眼睛保护293

13.9 呼吸系统295

13.9.1 面罩295

13.9.2 调节器297

13.10 高空保护298

13.11 高过载保护301

13.12 核生化保护303

13.13 航空电子头盔306

13.13.1 图像组合306

13.13.2 模块化结构307

13.13.3 头盔座椅接口308

13.14 未来的发展309

13.14.1 综合服装309

13.14.2 综合性头盔310

参考文献312

第14章 未来座舱313

14.1 引言313

14.2 物理重组313

14.2.1 外视场313

14.2.2 虚拟座舱315

14.2.3 插入式座舱318

14.3 重构职能319

14.3.1 智能界面的结构耦合模式319

14.3.2 综合自动化320

14.3.3 飞行员状态监测323

14.3.4 自适应自动化系统324

14.4 无人驾驶飞行器327

14.5 未来预测329

参考文献329

附录A 光与偏振现象332

A.1 电磁波332

A.2 波谱332

A.3 量子与热辐射333

A.4 太阳和大气333

A.5 偏振333

A.6 各向异性物质和偏振光334

A.7 反射与折射335

附录B 图像质量338

B.1 光学分辨率338

B.2 分辨率338

B.3 图像对比度338

B.4 调制传递函数339

B.5 图像质量衡量指标340

参考文献340

附录C 视频信号341

C.1 画面信息341

C.2 光栅扫描标准341

C.3 动态范围和伽马342

附录D 人类行为递阶控制模型345

D.1 背景345

D.2 知觉的整体性和内部表征345

D.3 递阶控制模型346

D.4 情绪状态348

D.5 行为控制348

参考文献349

缩略语350