ICS 49.090 V 35
HB 8627-2021
机载信息系统人机接口设计要求
Design requirement on human machine interface of onboard
information system
2021-04-19 发布 2021-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、中国商飞公司上海航空工业(集团)有限公司、中国航空综合技术研究所。
本标准主要起草人：吴磊、许健、褚江萍、何珂、黄海鹰、王薇、王宁。
机载信息系统人机接口设计要求
1 范围
本标准规定了民用飞机机载信息系统人机接口设计准则和设计要求。
本标准适用于民用飞机机载信息系统人机接口的设计工作。军用运输机研制项目可参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12984-1991 人类工效学视觉信息作业基本术语
GB/T 18976-2003 以人为中心的交互系统设计过程
GJB 897A-2004 人-机-环境系统工程术语
CCAR-25-R4 运输类飞机适航标准
FAA AC 20-175 Controls for Flight Deck Systems 驾驶舱系统的控制
FAA AC 120-76 Guidelines for the Certification, Airworthiness，and Operational Use of Electronic Flight Bags 电子飞行包审定、适航和运行使用的指南
FAA DOT-VNTSC-FAA-03-07 Human Factors Consideration in the Design and Evaluation of Electronic Flight Bag 电子飞行包设计和评估中的人为因素考虑
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
机载信息系统 onboard information system
机载信息系统，一般包括电子飞行包和必要的键盘，供飞行机组使用，用于支持飞行员操作和飞机运行。
3.2
电子飞行包 electronic flight bag
飞行员执行航班任务所携带的纸质材料的电子化产品，支持实现“少纸化”飞行。
3.3
人为因素 human factor
指人的工作效率、健康、安全和舒适等问题。
3.4
用户 user
与系统交互的个体。
3.5
人机接口 human machine interface
在人-机-环境系统中，人与机器之间进行信息和能量交换的交接面，如显示器、控制器等。
3.6
亮度对比度 luminance contrast
视野中目标和背景的亮度差与背景的亮度之比。
3.7
工作负荷 workload
人在单位时间承受的工作量，包括工作的强度和难度。
3.8
可读性 readability
反映文本质量的属性。
3.9
可达性 usability
操作或维修时，接近系统不同部位的难易程度。
3.10
笔划宽度 stroke width
字(母)笔划两边缘间的距离。
3.11
字高 character height
在给定的观察距离处字符以弧分计的垂直张角。
3.12
字符高宽比 character height-to-width ratio
字符上缘至下缘的高度和该字符最宽处的宽度之比。
3.13
数据输入 data entry
按一定方式将信息输入计算机的过程。
3.14
分辨率 resolution
显示图像(字符)中可鉴别的最小细节(部分)。
4 设计准则
4.1 显示
4.1.1 概述
机载信息系统的显示由独立的机载信息终端承担，也可以根据驾驶舱总体布置将部分机载信息系统的内容放在主显示系统内，即主仪表板或中央操纵台的显示器上。左右两侧飞行员也可通过手提电脑，利用手提电脑的计算和存储资源访问机载信息系统。
对于机载信息系统的应用软件，应按照驾驶舱字体、字号和色彩的总体要求， 结合具体所选用显示器的尺寸，开展显示页面的架构和格式设计。架构和格式设计应遵循基本的人为因素原则，具体包括：
a) 单个应用内菜单的深度应少于或等于三层;
b) 应通过合适的信息编码(例如字号、背景色)区分页面内的标题行和具体内容;
c) 单个页面的布局应支持用户自上而下，从左到右的操作习惯;
d) 所用的缩略语、符号和单位应与主显示系统保持一致;
e) 所含的图形用户接口控件的行为应与主显示系统保持一致。
4.1.2 可视性
机载信息系统的显示器应提供亮度可调节功能，以适应驾驶舱不同的光照环境。
在强光照条件下，机载信息系统的显示器不会产生镜面反射或投影在驾驶舱其他显示器或仪表上，造成飞行机组额外的工作负荷。
驾驶舱的控制器件或设备应避免对机载信息系统的显示器造成遮挡或干涉。
4.1.3 色彩编码
所使用的颜色最多应少于七种。每种颜色应仅对应一种涵义并保持一致。
在各种运行条件下，颜色都应易于区分：
a) 红色应仅用于指示警告级别的条件;
b) 琥珀色应仅用于指示警戒(或称为戒备)级别的条件;
c) 绿色建议用于指示系统的正常工作状态;
d) 洋红色建议用于指示系统自动管理的目标值;
e) 青色建议用于指示机组设置的目标值或者光标的聚焦。
4.1.4 文本的可读性
4.1.4.1 字体选择
应使用易读的字体使用户能够快速、准确地识别每个字符。字符之间应易于区分，避免混淆。
字体的要求包括但不限于：
a) 对于单个单词，建议使用全大写字符。
b) 对于连续文本，建议使用大小写混合的字符。
c) 对于高分辨率显示器，可使用带衬线的字体显示连续文本。
d) 对于低分辨率显示器和小号文本，应使用无衬线字体。
e) 为使可读性达到最佳，字符亮度对比度应在 6:1 到 10:1 之间。对比度不足会降低可读性，对比度过高会造成视觉不适。
f) 字符的笔划宽度与字符高度之比应在 10%到 12%之间。
g) 应避免使用斜体文本。
4.1.4.2 字体尺寸
应根据观察距离、照明条件和文本的重要性确定适合的字体尺寸。
字体尺寸的要求包括但不限于：
a) 最小字高应当是 5 毫弧。
b) 首选字高应当是 6 毫弧。
c) 字符高宽比：
1) 至少 1:0.7 到 1:0.9 之间，当使用等宽字体且每行字符小于等于 80 个;
2) 至少 1:0.5，当使用等宽字体且每行字符超过 80 个;
3) 最多 1:1，当使用非等宽字体且对于特殊的字符(例如“M”和“W”)。
4.1.4.3 文本间距
文本间距的要求包括但不限于：
a) 字符的水平间距应至少是字符高度的 10%。
b) 单词的水平间距应至少是一个字符的宽度(等宽字体)或者字母“N”大写的宽度(非等宽字体)。
c) 行的垂直间距应至少是笔划宽度的 2 倍或者字符高度的 15%，取二者中较大者。垂直间距始于上行字符向下延伸部分的底部(例如字符 y)，止于下行字母大写之后的顶部。
d) 段落之间以一个空行分隔。
4.1.5 图标
图标的设计应做到两点：
a) 减少不必要的培训;
b) 增加使用的直观性。
应为图标配以简短的文本标识。
使用驾驶舱其他系统的图标能够减少错误，特别是在高工作负荷的飞行阶段或者在非正常/紧急情形下。
4.2 控制
4.2.1 可达性
4.2.1.1 CCAR25.777 明确飞行员群体的身高应介于 158 厘米(5 英尺 2 英寸)至 190 厘米(6 英尺 3 英寸)。CCAR27.777 和 29.777 明确飞行员群体的身高应介于 158 厘米(5 英尺 2 英寸)至 182 厘米(6 英尺)。 23 部未明确飞行员身高要求。
4.2.1.2 机载信息系统控制器件的设计应以某个范围的飞行员属性为假设。这些假设包括身体属性(例如体型和比例)和非身体属性(例如经验)。选取适当的飞行员代表是表明符合适用规章的关键。
4.2.2 触摸屏
4.2.2.1 机载信息系统的显示器可采用基于电阻、电容和红外等不同技术的触摸屏。不论采用何种技术，触控操作应避免造成过高的工作负荷和错误率。
4.2.2.2 触摸屏激活区域的尺寸大小应能够支持用户在各种运行条件下(例如湍流)完成精确的选择。应考虑在触摸屏周边设计手掌支持结构。
4.2.2.3 触摸屏应能抵抗刮擦、烟雾或其他正常使用中可能发生的损害，诸如物体碰撞、阳光照射、皮肤油脂、飞行机组成员可能带上飞机的液体(例如咖啡)以及驾驶舱中可能使用的化学清洁剂。
4.2.2.4 应证明触摸屏在频繁使用后仍能提供可接受的性能。
4.2.3 光标控制
光标应自动定位在第一个数据输入区域。
4.2.4 键盘
键盘的选择和设计应基于所支持的具体任务。涉及文本输入的任务可使用标准的传统键盘(QWERTY)或按英文字母顺序排列的键盘。涉及数字输入的任务应选择数字小键盘。
对于已按下的键，物理键盘应提供充分的触觉反馈，虚拟键盘应提供充分的视觉反馈。
4.2.5 响应
4.2.5.1 字符输入应在 0.2 秒内绘制在显示器上。
4.2.5.2 当用户输入被处理，系统应向用户提供反馈。
4.2.5.3 若因系统忙于内部任务(例如，计算、自测试或数据刷新)导致超过 0.5 秒没有处理用户输入，应向用户提供适当的提示(例如，系统繁忙或 system busy)以表明系统不能立即处理用户输入。
4.2.6 振动条件
CCAR25.771(e)条要求：驾驶舱设备的振动和噪声不应影响飞机的安全运行。振动可由湍流、推进系统或其他方式引起。
应确保机载信息系统的控制器件在振动环境下可操作。单纯理论分析不足以表明符合性， 试验数据可作为有效补充。
4.2.7 语音识别
4.2.7.1 应从飞行员特征和周围噪音环境两个方面提高语音指令的识别精度。
4.2.7.2 应确保语音识别不干扰正常的飞行员通信功能。
4.2.7.3 应提供简单、明显的方式以解除或断开语音识别。
4.3 告警
4.3.1 机载信息系统的告警主要是系统工作状态的机组告警消息和软件内部的提示消息。一般，机载信息系统的安全性等级较低。无论采用集成系统或独立移动终端， 机载信息系统的告警功能设计都应与驾驶舱告警的设计原则一致。
4.3.2 应避免在飞行中使用非告警音频。
4.4 工作负荷
4.4.1 机载信息系统人机接口的设计应最小化机组的工作量和低头时间。应通过评估的方式来确定使用机载信息系统的工作量是否可接受。
4.4.2 若要在起飞、着陆等高工作负荷的飞行阶段使用机载信息系统，主要是支持航班运行的相关功能，应先期在模拟器和飞行试验中实际地评估其使用。
4.4.3 在高工作负荷条件下，机载信息系统的使用程序、软硬件甚至设备安装的设计都应做到最小化工作负荷。
4.4.4 在高工作负荷条件下，应避免使用未固定的机载信息系统设备，因为：
a) 未固定设备有意外移动的可能，这会干扰正常控制或造成损害。为了规避这一风险，需要增加飞行机组额外的工作量。
b) 调整未固定设备合适的观看角度也会增加工作量。
在起飞、着陆或其他高工作负荷的飞行阶段，应避免复杂或多步骤的数据输入任务。
5 设计要求
5.1 电子文档
5.1.1 版面和外观
5.1.1.1 信息结构
电子文档的信息结构，包括大纲、章节标题和目录等，应当与原材料保持一致。
5.1.1.2 视觉布局
视觉布局会显著影响文档的可读性。合理使用分窗显示、信息留白和短自然段能够提高电子文档的可读性。
5.1.1.3 最小显示面积和分辨率
应明确阅读电子文档必需的最小显示面积和分辨率。这两项参数会影响文档视觉布局的设计和字体的选择。
5.1.1.4 屏幕外的文本
用户使用缩放和拖拽操作时，当文档的某些部分未出现在可用的显示区域内，应以一致的方式明确指出屏幕外还有内容存在。
5.1.1.5 激活区域
应明确地指出激活区域，例如通过高亮框。
5.1.1.6 高优先级信息
电子文档可能包含会在高工作负荷飞行阶段访问的高优先级信息。
应采用稳妥的方式增加高优先级信息的可读性，例如更大的字号和更宽的行距。
5.1.1.7 图
图的电子版本应能够显示纸质版本的所有内容。
如果支持图缩放：应当
a) 提供离散的缩放级别(例如整页);
b) 始终显示当前的缩放级别。
5.1.1.8 表格
由于屏幕分辨率的限制，将纸质文档中的表格转化为电子格式时，可能需要适当修改以确保用户能够快速定位表格中的目标信息。将列名和行名的字体加粗有助于用户理解表格信息。
电子文档可根据飞机系统状态实现表格信息的定制显示。例如， 若已知飞机重量或外界温度，则只显示适用于该条件的数值。
5.1.2 导航和查找
5.1.2.1 移动到特定位置
非触控操作时，使用中的光标应在屏幕上始终可见。
若电子文档支持链接，点击目录和索引应链接到正文中对应的位置。应能够使用户一步返回之前的位置。
电子文档应当追踪并建立用户最近访问的章节清单，使得用户通过选择可以快速返回到其中某个位置。
若电子文档支持客户化，应允许用户配置和管理其创建的书签。
5.1.2.2 管理多个打开的文档
若电子文档支持打开多个文档，系统应连续地指出当前激活的文档，例如通过文档标题。
用户应能够在打开的文档中选择当前激活的文档。
5.1.3 搜索
电子文档应支持多种搜索方法，包括但不限于：
a) 用户输入的关键字及其组合;
b) 文本链接;
c) 图形链接;
d) 页眉和页脚信息。
用户应能够选择搜索覆盖的文档范围。
5.1.4 其他选项
5.1.4.1 打印
电子文档应明确地指出用户已选择打印的页面或章节。
用户应能够立即终止执行中的打印任务。
5.1.4.2 动画
若支持动画，用户应能够启动和停止动画的播放。用户应能够在动画播放中停止动画。
应提供支持文本用于描述对应的动画。即使动画当前未开始播放，也应显示该支持文本。
5.1.4.3 决策辅助
若与其他驾驶舱系统做集成，例如引入飞机状态，电子文档将不止是手册阅读工作，而升级为决策辅助工具。倘若机组过分依赖该系统的建议， 可能会造成意想不到的结果。应考虑此设计给机组使用带来的影响。此外， 电子文档也需要完成正式的安全性分析，其软硬件设计也可能需要满足更严格的可靠性和可用性要求。
5.2 电子航图
5.2.1 信息结构
电子航图的信息结构，包括布局和符号，应与纸质航图保持一致。
5.2.2 比例尺信息
电子航图的比例尺信息应始终保持精确，特别是当纸质航图作为备用时。
对于不是按比例绘制的航图，例如离场或到达程序，应始终显示类似“NOT TO SCALE”的提示信息。
5.2.3 在屏操作
5.2.3.1 若电子航图支持在屏缩放，则也应支持在屏拖拽。若电子航图支持在屏拖拽，它也应支持在屏缩放。
5.2.3.2 若用户能够配置在屏缩放的等级，用户也应能够容易地返回到默认设置。
5.2.3.3 若用户能够在屏拖拽显示区域，用户也应能够容易地返回到默认的中心。
5.2.3.4 缩放和拖拽操作造成的处理延迟不应超过 200 毫秒。
5.3 性能计算
5.3.1 默认值
参数默认值的设置有两种选择，第一是选择通常使用的数值以减少机组工作量，第二是使用保守的数值以降低非正确输入造成的不利影响。飞行机组应复查系统输入的任何默认值， 以确定这些数据在当前的情景下是否合适。应突出显示系统输入的默认值，以协助飞行机组识别需要仔细复查的数值。
应明确区分手动输入的数据和自动生成的数据。
5.3.2 数据输入检查
若用户输入的数据不是正确的格式或类型，系统应拒绝该数据并给出错误提醒消息。此消息应指出哪一项输入不正确并说明符合要求的格式或类型。进一步，系统可以引入输入错误检查功能，做到在输入的第一时间检测到错误，而不是在较长的无效输入完成之后给出错误提醒消息。
在错误输入发现后，为了限制需要重新输入的数据量，应仅丢弃错误的数据。若缺少某个需要的数值，系统应给出错误提醒消息，其中包含对应参数的名称。该名称应与输入区域的标识相匹配。
5.3.3 辅助信息
应明确地指出性能数据中每个变量的单位。性能计算软件中使用的标识、格式和单位应与纸质报告或驾驶舱系统等其他信息来源的数据保持一致。
设计完成某项任务的流程步骤时，设计者应考虑此流程的逻辑是否为用户所接受。性能计算软件的页面设计应与用户的操作逻辑相适应。进一步，软件可以提示或提醒用户完成某项任务的步骤顺序。
5.3.4 计算结果
应以易于准确理解的方式显示性能计算软件的计算结果。性能计算软件应允许用户快速地修改之前的计算结果。一旦用户修改了用于上次计算的数据，软件应自动清除相应的计算结果。
5.4 电子检查单
5.4.1 正常和非正常检查单
5.4.1.1 如果电子检查单支持正常检查单，则应支持全部正常检查单。
5.4.1.2 如果电子检查单支持非正常检查单，则应支持全部非正常检查单。
5.4.2 视觉布局
5.4.2.1 检查单的纸质版本和电子版本可以不完全相同，但是检查单中要求的机组动作应相同。
5.4.2.2 电子检查单中项目的布局应基于等效的纸质版本。线宽和页面尺寸可能不同，但是检查单的题目应保持一致。
5.4.2.3 与纸质检查单相似，电子检查单的格式应清楚地表明问题和回答之间的对应关系，例如采用点划线连接。
5.4.3 数据修改
5.4.3.1 主制造商之外，电子检查单的数据应易于航空公司修改。
5.4.3.2 修改电子检查单数据的程序和工具应当避免引入错误。
5.4.4 交互行为
若电子检查单区分项目的不同状态(例如激活、延迟、超控、未完成和感应)， 则应提供清楚的视觉指示。
