基于CATIA的人體尺寸驅(qū)動建模技術研究

摘 要：面對國內(nèi)外無人機產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和廣闊的運用前景，根據(jù)實踐經(jīng)驗評估和調(diào)研提出了地面控制站核心目前存在的問題，同時提出了中國人體模型的建立方法并在CATIA人體數(shù)據(jù)庫中得以驗證。

關鍵詞：無人機；人機功效；建模

1 概述

無人機在軍事上的成功應用，使各國都清楚認識到其在未來高技術戰(zhàn)爭中的重要地位和巨大的市場潛力。專家預言，無人機將成為新一代武器系統(tǒng)，在戰(zhàn)爭中起到舉足輕重的作用[1]。

2 國內(nèi)無人機系統(tǒng)存在的問題及人體建模技術

通常，典型無人機系統(tǒng)包括：無人機、任務載荷、綜合測控、情報處理和綜合保障等系統(tǒng)。綜合測控系統(tǒng)是整個無人機系統(tǒng)的核心，主要由地面控制站、傳輸數(shù)據(jù)鏈和機上綜合管理系統(tǒng)組成。

2.1 地面控制站存在的人機問題

經(jīng)過實踐經(jīng)驗評估和調(diào)研發(fā)現(xiàn)以往地面控制站的設計考慮重點都放在了電子系統(tǒng)方面，對人機工程方面的考量不足；同時對于操作員來說，面對價值數(shù)千萬元的無人機系統(tǒng)以及長航時帶來的繁重操作，如果沒有很好的考慮人機工程方面的因素，無疑將不能很好的發(fā)揮出無人機的巨大功效。

2.2 基于中國人體參數(shù)的CATIA人體建模技術和應用

目前，由于航空領域使用的CATIA軟件源于國外開發(fā)，因此在其人機功效模擬仿真模塊中的人體數(shù)據(jù)庫沒有中國人體尺寸數(shù)據(jù)，因此急需探索建立中國人體數(shù)據(jù)庫便于模擬仿真。

在CATIA中建立具有中國人特征的人體模型就必須根據(jù)我國國標GB3975-83《人體測量術語》中所規(guī)定的需要測定點和測量項目，GB5703-85中規(guī)定的人體測量方法獲得的數(shù)據(jù)建立中國人體的數(shù)據(jù)庫[2][3][4]。CATIA建立人體數(shù)據(jù)庫有獨特的建立規(guī)則，人體數(shù)據(jù)庫文件是由一個關鍵字開始再由一個關鍵字結(jié)束。一個人群文件最多可能包含四段數(shù)據(jù)，每段數(shù)據(jù)的關鍵字為：

MEAN_STDEV M 男性人體尺寸

CORR M男性某一人體尺寸相對另一尺寸的百分比

人體數(shù)據(jù)主要包括人體某一尺寸的平均尺寸和標準差。所以在CAITA的數(shù)據(jù)庫的輸入規(guī)則是：

是變量名，即制定后面的數(shù)據(jù)尺寸為哪一關節(jié)鏈的數(shù)據(jù)尺寸；

關節(jié)鏈尺寸的平均值；

關節(jié)鏈尺寸的標準差。

出現(xiàn)在人群文件中的所有長度值都是用厘米做單位，所有的重量值都用千克做單位；而且在人群文件中的關鍵字是區(qū)分大小寫的。

中國人男性人體尺寸文件的數(shù)據(jù)如下：

CATIA的中國人體數(shù)據(jù)庫建立好之后，就可以在CATIA人體數(shù)據(jù)庫中增加中國人體數(shù)據(jù)庫了，如圖1所示。

圖2所示中/美第50百分位人體模型對比，通過建立的中國人體模型庫可以方便直觀的看出二者之間的區(qū)別；有了基于CATIA的中國人體模型就可以較為真實的評價設計的人機特性。

3 結(jié)束語

面對無人機產(chǎn)業(yè)在軍民用方面的蓬勃發(fā)展，提出了中國人體模型的建立方法并在CATIA人機功效模塊中得以運用，將可以更為準確的針對中國人體尺寸數(shù)據(jù)設計出令人滿意、舒適的產(chǎn)品。

參考文獻

[1]張治生.無人機地面站系統(tǒng)設計與開發(fā)[D].西北工業(yè)大學，2007.

[2]GB5703-85.國家標準局.人體測量方法[S].中華人民共和國國家標準，1985.

[3]GB3975-83.國家標準局.人體測量術語[S].中華人民共和國國家標準，1983.

[4]Hou Honglun， Sun Shouqian， Pan Yunhe.Research on virtual human in ergonomic simulation[EB/OL].www.elsevier.com/locate/dsw.2007-06-15.

作者簡介：王進（1980-），陜西西安人，工程師，從事試驗機設計改裝和人機功效設計工作。