基于CATIA的人體尺寸驅動建模技術研究

摘 要：面對國內外無人機產業的蓬勃發展和廣闊的運用前景，根據實踐經驗評估和調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人體數據庫中得以驗證。

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，在戰爭中起到舉足輕重的作用[1]。

2 國內無人機系統存在的問題及人體建模技術

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

2.1 地面控制站存在的人機問題

經過實踐經驗評估和調研發現以往地面控制站的設計考慮重點都放在了電子系統方面，對人機工程方面的考量不足；同時對于操作員來說，面對價值數千萬元的無人機系統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揮出無人機的巨大功效。

2.2 基于中國人體參數的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，因此在其人機功效模擬仿真模塊中的人體數據庫沒有中國人體尺寸數據，因此急需探索建立中國人體數據庫便于模擬仿真。

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

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

人體數據主要包括人體某一尺寸的平均尺寸和標準差。所以在CAITA的數據庫的輸入規則是：

是變量名，即制定后面的數據尺寸為哪一關節鏈的數據尺寸；

關節鏈尺寸的平均值；

關節鏈尺寸的標準差。

出現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分大小寫的。

中國人男性人體尺寸文件的數據如下：

CATIA的中國人體數據庫建立好之后，就可以在CATIA人體數據庫中增加中國人體數據庫了，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 結束語

面對無人機產業在軍民用方面的蓬勃發展，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據設計出令人滿意、舒適的產品。

參考文獻

[1]張治生.無人機地面站系統設計與開發[D].西北工業大學，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。