软件也是战斗力细品美军宙斯盾系统人机界面设计Word格式.docx
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原因有三:
无论显示屏,还是人眼视网膜,本质上还是二维成像系统。
1、如果要跟现在很多3D加速引擎的游戏一样,就必须把视角拖来拖去、转来转去才能体会到3D,这在分秒必争的防空作战中是不允许的。
尤其上世纪计算机和显卡还很差的时候。
2、如果采用一些伪3D显示,就会带来错觉混淆,比如下面这个,你其实分不清这架飞机是在向屏幕东南方向平飞?
还是向东俯冲飞行?
3、当然美军也尝试过加上高度线、阴影、速度矢量线来消除误解,结果发现目标多了以后满屏都是线,一塌糊涂。
所以最终还是选择了这种“俯视图+侧视图”的双视图模式,虽然用了两图,但美军认为:
少有几何常识的高中毕业生(美海军舰员的基本要求),经过简单训练,都可以看懂两视图,在脑海中建立正确的三维空间认知,而且非常精准无歧义,就像很多工程制图都一样。
当然仔细看右面屏的侧视图,美军偷了个懒,即无论你选择哪一个目标,这个测试图都是现实的这个目标与你本舰的相对位置关系侧视图,默认本舰在左下角,目标从右侧飞来。
其实是一种以本舰为轴,选定目标为变量的极坐标方式,本舰为原点,横坐标为目标水平距离,纵坐标为目标高度,非常直观地表示了目标与本舰的相对位置,同时上面可以用不同颜色的区块表示本舰的传感器对目标的探测围,以及不同武器围。
这种极坐标的方式,对于本舰自防御,是非常合理而直观的。
如果选择另一个目标,那系统会马上绘制以另一个目标为变量的极坐标相对侧视图,切换速度很快,毫无延迟,相信我。
二、多目标信息,“表格的精准”不如“理解的快速”!
目标怎么选?
那就看两个屏幕下方的那些块块了,每屏下面8个,总共16个,这是根据一定原则,“宙斯盾”系统从上给个目标中按照威胁排序选择出的威胁靠前的16个,威胁大的靠左,威胁小的靠右,似乎坐实了“宙斯盾”系统同时能抗击16批目标的传言啊。
这些块块有两个用途:
1选择目标的软按钮,2十六批目标的简要信息。
先说按钮功能。
其实美军很早以前的显控台的屏幕就是触摸屏,包括早期CRT时代,那是还需要用电子笔,这样比鼠标直接,也更精准。
现在都是LCD的更方便了。
想查看某个目标的详细信息,以及对他进行拦截操作,按这个块块就行,右屏就切换成被选目标的侧视图、详细信息以及拦截操作方案。
切换速度很快,相信我,因为数据都在后台运算。
再就是16批目标的简要信息显示功能
如果问道,如何显示目前十几批来袭目标的信息?
很多程序猿都会不约而同地选择“表格”啊!
每行一个目标,各列份别是目标编号、经度、纬度、方位、距离、高度、航速、航向、敌我属性、类型等等,数据都能精确到分、米,多好啊!
然而美国人不这么设计,而是用一个小块和上面的数字符号来表示,从上到下:
第一行:
目标批号7037,黄低色表示“威胁!
”
第二行:
类型,是“超美洲豹”
第三行:
Helo表示直升机
第四行:
方位160度,距离25海里
第六行:
箭头表示正在远离我,平飞,高度3000米
第七行:
电子战特征
第八行:
是否进行了IFF敌我识别
第九行:
提示信息小按钮,有该目标的新提示会亮起,按下去会弹出窗口显示最新提示。
想想一下?
这个好?
还是表格好?
别的不说,但就第六行那个小箭头,在默认本舰出于左下角原点的情况下,箭头可以用8个方向朝向来分别表示接近还是远离本舰,爬升还是下降(这个对防空作战很关键)。
如果你要用表格来表,哪怕经度、纬度、高度、方位、距离、航速、航向几个值给的再精确也没用,还要盯着这些数值是怎么变化的,如高度“…2736,2737,2737,2738,2739,2738…”,才能心算出到底是在爬升还是下降,是远离还是接近。
这就是美军所谓的“精确详细的,不如模糊但直观的”。
当然这个小块快仅展示最核心的信息,详细信息可以在右边详细表格里看到。
三、随距离远近,基于预案的自动交战
还是看右边这个单个目标详细屏幕,侧视图正下方的那个甘特图就是“宙斯盾”系统的核心坐在了——目标距离驱动的对空作战预案!
可以看到一根白线贯穿上面的侧视图和下面的甘特图,甘特图的横坐标依然是目标与本舰的距离,而那些条条,就是各种软硬对抗手段了。
随着目标距离的接近,梯次采取各种应对,如:
80-40海里:
空间确认,
80-45海里:
1次告警,
75-00海里:
“密集阵”近防炮启动/防空系统戒备,
60-30海里:
2次告警,
58-30海里:
人员隐蔽警报,
55-10海里:
电子战启动,
55-22海里:
3次告警,
55-20海里:
照射器跟踪,
75-5海里:
中间还夹杂了两次向指挥官请示,
40-00海里:
防空导弹准备,
38-00海里:
释放诱饵,
曳光弹射击/警告射击,
50-00海里:
开火or不开火的决定!
这就是一套典型的“宙斯盾”系统的对空作战预案,实战时根据目标距离远近,自动/半自动执行。
而“宙斯盾”系统存了据说了90多套这样的作战预案。
平时,由军官和参谋们根据未来可能的情况,不断编辑、修改、创建新的作战预案。
也就是选取不同的条条,排列这些条条的顺序,拖动这些条条的距离跨度,设定一些参数。
这90多条作战预案,以及如何提前设定选择,一定是基于装备技术特点,还有美军多年防空作战经验,总结而成,才是“宙斯盾”系统的核心啊!
战前,就根据当前的任务、周遭环境、本舰角色、可能威胁类型、既定战术、交战规则ROE等要素,选择1套或多套作战预案来加载,届时自动/半自动运行,中间人只进行必要的重要决策或者“否决”式干预。
这样就兼顾了防空作战的复杂性和决策的快速性选择。
而上面例子里这个对付一架“超美洲豹”的预案,经过了三次警告,最后还把是否开火的决策权交给指挥官,说明这是一套典型的波斯湾平时巡逻的预案。
四、敌我识别,出示判据!
其实有过防空作战经验的人会告诉你,防空作战最难的是“敌我识别”。
前期探测detect,解决“有没有”的问题,尤其是隐身技术大行其道的现在,考验的是雷达性能。
而敌我识别就没法全靠技术了,因为绝大部分情况下,除了装有敌我应答器的自己人目标能被直接标为“我”,其他的满屏都是“不明”啊!
满屏啊!
懂不懂?
这样即使看到了,也没法开火啊!
里面有敌人,有中立目标,有假目标,甚至还有IFF敌我识别器没正常工作的友军目标!
然后就要运用各种手段,斗智斗勇,把这些“不明”一个个分解为“敌、中立、还是不明”。
至今这都是一个无法用技术解决的难题,所以宙斯盾系统CIC里面专门有个IDS目标识别员干这事儿,还有TIC战术情报协调员,和RCS雷达识别员,OHT超视距目标协调员三个人配合他。
即使这样也难免出错。
所以你就知道为何海湾战争中,很多伊拉克战机即使被联军发现了,进入射程了,也是因为迟迟无法识别出敌我属性,而不能开火,白白浪费导弹的射程优势。
也不难理解“误伤友军”在海湾战争和伊拉克战争中为何如此普遍。
更别说更早的震惊全球的美军巡洋舰“文森斯”误击落伊朗民航客机事件。
在这里,美军是这么处理的,即在摆出系统自动敌我识别结果的同时,还摆出了判据,而且还是正反判据都有。
如这个批号为7037的目标被系统自动识别为“威胁threat”,但也给出了系统的判据,分为三部分:
A.正方判据:
如平台ID可疑,没有IFF应答,来自敌人空军基地,来自敌方领空,正在接近我们,能携带武器
B.反方判据:
如距离尚远其武器还够不着我舰
C.有关假设:
如可能是为敌人做目标指示的,可能携带武器,可能IFF识别器关闭
基于以上三方信息,系统自动判别为“威胁”。
但给出上述判据的原因,就是想让操作人员再做更进一步判断,毕竟人比机器聪明,并可以直接通过“非威胁”,“不明”两个按钮,改变目标的敌我属性,从而直接影响后面的交战过程。
所以也才会出现2017年6月22日,美军第四次海基反导“标准3”导弹打靶试验中,因为TIC错误把目标属性标为“友”,造成飞行中的“标准3”导弹自毁的事故。
估计就是一不小心,把“threat威胁”按钮,按成了“NonThreat非威胁”按钮,2亿美元打水漂。
五、简标与2525D军标
虽然态势依然用这古老的的9类简标,即9个带尾巴的方块、圆圈、菱形,来表示空中、水面、水下目标,跟《猎杀潜航》一样。
但美军也做过很多尝试,是否有更形象的方式来表示目标的类型,甚至尝试过直接用很形象的小的3D小标志。
但最后的结果,依然是理智战胜了炫技,目前用的最多的是一种抽象的,但比9类简标信息量更大的2525C军标,最新已经进化到了2525D。
六、用眼动仪来帮助优化布局
不要小看这个灰突突的界面,其实上面的区域划分,排版,也是大费周章的,可不仅仅是美观问题,也不是设计人员的经验和风格,而是玩真的。
即给测试对象装上了眼球焦点跟踪仪,然后做一堆任务,然后记录分析操作人员的视线焦点,比如根据下列因素来优化布局:
A,视线在每个界面元素上的停留时间,优化原则就是:
理论上最常看的放中间,最不常看的放边角;
B,一次任务中,视线在不同界面元素上的移动顺序,优化原则就是:
让顺序注视的界面元素,按照一定顺序就近排列,这样避免视线在屏幕上大幅度跳跃,而是顺理成章从一个元素就近过渡到另一个元素。
看看早期版本,无论是布局,甚至配色,都优化了不少吧?
七、大样本对比测试来优选方案
另外无论是界面布局,还是元素的具体设计,还是军标图符的确定啥的,美军都不是靠设计人员直觉,或者少数专家、领导意见,而是大样本测试。
比如3D还是2D,简标还是3D小标还是2525军标的选择,常用做法就是每次组织多个测试小组,每组混编30名新老操作人员,各组分别去试用这些不同的设计方案的软件,然后进行大数据统计,如不同军标“找不同or找相同”,统计不同小组的正确率、平均时间等等。
这样就比较科学客观的得出了到底哪种设计最好用。
八、改改软件界面,战斗力提升10%!
至于这么吹毛求疵么?
美军曾洋洋得意发过一篇文章“4秒钟的决策优势!
”,即不用改动“宙斯盾”系统的任何传感器、武器、计算机硬件,单凭软件设计优化,缩短人的认知和决策时间,系统的“人在回路”的一个拦截波次反应时间缩短了4秒。
4秒什么概念?
相当于对来袭超音速反舰导弹的拦截半径外延了3.4公里,或者相当于MK41系统多打出去8枚导弹!
这种“软功夫”,比费劲巴拉提升雷达或者导弹性能相比,带来的作战能力提升太划算了!
默虹的小归纳:
美军装备的先进,不仅仅体现在那些看得见摸得着,指标硬邦邦的雷达、导弹等硬件上。
其实软件设计,甚至一个软件界面设计,也是想方设法提高认知和决策的准确性和反应速度。
尤其是几个原则:
1、用最有效的技术,而不是最炫的技术:
从显示到底是3D还是2D?
图标到底是抽象逻辑标识还是小3D逼真图标?
就体现出来了。
2、人机界面,快速而准确的认知是核心:
而不是用表格堆砌大量的、精确到小数点后几位的精准数据。
3、智能决策,一定是辅助,而不能代替人。
事先编辑好作战预案,战时自动执行,必要时人工干预。
还有敌我识别,及其做机器能做的部分,但也提供判据让人去做最后的抉择。
4、设计优化,多用多试:
而不是看设计人员喜好,或者少数专家、领导意见,而是想方设法去测、去试,用最客观的样本测试结果来说话。
不要觉得这个都不如现在的游戏软件界面,这可是美军10年前的一个版本,现在?
肯定更加日新月异咯!
细节我就不方便透露咯!
但一定是认知更快,决策更准,交战更强!
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