软件也是战斗力细品美军宙斯盾系统人机界面设计.docx

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软件也是战斗力细品美军宙斯盾系统人机界面设计

软件也是战斗力：

细品美军“宙斯盾”系统人机界面设计

2017-07-2601:

24来源:

默虹美海军学习小站

原标题：

软件也是战斗力：

细品美军“宙斯盾”系统人机界面设计

假装你在“宙斯盾”战舰的战情中心CIC，你会看到这样一个双屏软件界面：

∙左边是综合态势图，主体是二维上帝视角的战场态势地图，展示了整个战场态势，上面可以分层叠加目标、一些航线和地图标注信息（波斯湾的）。

左边上是其他一些系统状态和控制信息，如2D还是3D模式，地图放大倍率，工作状态等

∙右边是单个目标的详图和应对方案，待会儿详细说。

∙两屏下面有16个多个目标块，显示了威胁最大16个目标的简要信息，可以由此选择右边屏显示哪个目标的详情。

不要嫌弃这个灰突突的界面，这可是美军花了十几年优化完善的结果，让我随便捡几个门道说说吧：

一、3D不如2D，炫技术未必好用

防空作战是立体空间的，美军曾花好几年研究3D立体态势显示。

通过大量理论分析和原型测试，最后还是放弃了3D显示，哪怕是游戏里常见的3D技术，而采用了目前你们看到的“左边俯视图+右边侧视图”组合的方式。

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，

38-00海里：

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！