Sensor Selection for Dynamics-Driven User-Interface Design
Sensor Selection for Dynamics-Driven User-Interface Design
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动力学驱动的用户界面设计的传感器选择
DOI：
10.1109/tcst.2021.3056242
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发表时间：
2021
影响因子：
4.8
通讯作者：
Oishi, Meeko M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vinod, Abraham P.;Thorpe, Adam J.;Olaniyi, Philip A.;Summers, Tyler H.;Oishi, Meeko M.
我们提出了一种通过传感器选择进行动态驱动的人机自动化系统用户界面设计的方法。我们将用户界面定义为多输入-多输出（MIMO）线性时不变（LTI）系统的输出，并将设计问题表述为从给定的候选输出矩阵集合中选择输出矩阵的问题。态势感知的必要条件被捕获为输出矩阵选择的附加约束。这些约束取决于人们对自动化的信任程度。我们证明了由此产生的用户界面设计问题是一个具有集合函数约束的组合集基数最小化问题。我们提出了易于处理的算法来计算具有次优性边界的最优或次优解。我们的方法利用了设计问题中的单调性和子模块性，并依赖于约束规划和子模块最大化。我们将此方法应用于ieee118总线，在不同的操作场景下构建设计正确的接口。
We present a method for dynamics-driven, user-interface design for a human–automation system via sensor selection. We define the user interface to be the output of a multiple-input–multiple-output (MIMO) linear time-invariant (LTI) system and formulate the design problem as one of selecting an output matrix from a given set of candidate output matrices. Necessary conditions for situation awareness are captured as additional constraints on the selection of the output matrix. These constraints depend on the level of trust the human has in the automation. We show that the resulting user-interface design problem is a combinatorial, set-cardinality minimization problem with set function constraints. We propose tractable algorithms to compute optimal or suboptimal solutions with suboptimality bounds. Our approaches exploit monotonicity and submodularity present in the design problem and rely on constraint programming and submodular maximization. We apply this method to the IEEE 118-bus, to construct correct-by-design interfaces under various operating scenarios.
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