人机工效环境模拟舱

一、产品概述

ErgoSIM复杂光环境工效学模拟舱以开展装备人机工效光环境试验测试评估为出发点，搭建物理环境模拟舱室环境，可以适合不同的装备进行光环境模拟人机工效实验测试。系统包括ErgoSIM光环境模拟舱室、含一般照明模拟、局部照明模拟、太阳光模拟、月亮光模拟、云层\环境反射光模拟、云雾/闪电模拟、光学属性采集、环境模拟控制系统、光环境监测与测试系统、结合光环境模拟仿真系统和ErgoLAB人机环境同步平台可以进行人机工效分析、视觉工效学评估、ErgoVR光环境虚拟现实评估。

ErgoSIM光环境模拟工效学实验室在整个装备全生命周期贯彻“人因设计”，通过SPEOS光环境模拟仿真系统为核心搭建环境模拟舱，主要承担着不同天气环境下的自然采光和照明方案验证和载人座舱、舰船舱室或建筑室内视觉工效评估，具有各种天气情况和场景的模拟功能。因此，从实验室方案设计上，可以根据不同研究方向设计解决方案满足一般天空模拟、日/月光模拟、夜环境模拟（城市光环境、夜视环境）、特殊场景模拟（海面，不同天空背景等）并结合ErgoLAB人机环境测试云平台进行人机交互任务模拟与评估、主客观人因设计与测评、人机工效分析和评价。

二、系统特点

ErgoSIM复杂光环境工效学模拟舱核心模块采用津发科技自主研发的ErgoLAB人机环境同步平台以及法国OPTIS公司开发的功能强大的SPEOS光环境模拟仿真软件平台，专业用于光学设计、环境与视觉模拟、成像仿真、视觉工效学分析系统应用的照明和光学环境模拟仿真工效学分析系统工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等国际标准的CAD平台，强大的解决方案提供*美的可视化光学系统和直观的人机交互平台，其仿真技术已经广泛用于航空、航天、、汽车、轨道交通、通用照明等工业领域的研究机构和*名公司。

三、系统特点

系统组成:　

●1、光环境模拟仿真平台：

SPEOS是法国OPTIS公司开发的功能强大的专业用于光学设计、环境与视觉模拟、成像仿真、视觉工效学分析系统应用的照明和光学环境模拟仿真工效学分析系统工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等国际标准的CAD平台，强大的解决方案提供*美的可视化光学系统，和直观的人机交互平台，其仿真技术已经广泛用于航空、航天、、汽车、轨道交通、通用照明等工业领域的研究机构和*名公司。

SPEOS是整和装备结构进行光机系统的模拟仿真设计软件，是可依据人眼视觉特征和材料真实光学属性进行场景仿真和视觉工效学仿真分析的专业软件。同时SPEOS提供数据库包括：材质库、光源库、涂料库及相关各种光度、色度学标准。SPEOS材质光学属性库提供的玻璃、塑料、铝材、皮革、纺织品已达10000多种,并以全球原材料生产厂家的材料型号编码进行分类。光源库可提供大约10000多种,有Osram. Citiazen、Nichia、 GE、 Vishay、Lumileds 等各国大型照明设备厂生产的LED、LCD、白炽灯、日光灯、弧光灯及各种专用灯光源等,并以全球灯具生产厂家的出厂型号编码进行分类;SPEOS标准数据库库提供目前全球通用的22个光度学和色度学标准和相关细则。同时系统通过CIE的标准认证、内嵌ISO和CIE国际标准的专业光学环境模拟与仿真分析，全天候外部环境光源数据库可提供标准的基于国际CIE标准下的天空环境库，基于CIE标准提供日光模型，可再现任何地理位置的天空光谱亮度，管理远距离成像状态下外界环境光对光学仿真的模拟影响。

●2、光环境测量与炫光评估系统 ：　环境测量子系统用于测量由于实验室环境光在飞机模拟舱内营造的光照环境，通过测量数据来评估飞机模拟舱内的照明环境是否符合相关的眩光要求范围内。

●3、视觉工效学评估系统 ：在现有视觉人机工效评估体系中，通常将评估方法分为主观评估法和客观评估法。工效评估系统可以通过建立人眼视觉模型，对不同材质搭配效果的座舱环境和进行*方位的评估分析。

具体评估内容分为两大部分。

1) 主观评估

不同材质搭配的舱内视觉环境评估；

不同外部环境光源对舱内材质搭配方案的影响评估；

不同材质搭配的舱内视觉环境对飞行员长时间舒适性影响评估；

该部分的评估是综合考虑不同的照明视觉环境和不同的舱内材质搭配方案对人的工作效率以及视觉舒适度等因素的影响，通过评估问卷的方式进行评价与统计，从而确定视觉环境的质量。

2) 客观评估

视觉工效评估系统将现今座舱人机工效可读可视性评判标准CIE 145:2002和ISO 15008：2003标准内嵌在评估系统中，从而实现自动化的显示界面可视性分析。

●4、ErgoLAB人机环境测试云平台：SPEOS光学仿真软件基于可视化产品三维模型，直接采用数字化样机，使用虚拟环境仿真平台和津发科技ErgoVR人机工效分析平台，进行视觉工效虚拟分析和人因环境评估，在产品设计阶段对的方案可行性进行验证，在设计前期发现、反馈和处理问题；

ErgoLAB人机环境测试云平台定制开发的SPEOS数据同步模块结合同步采集数据,可以实现不同光学仿真模拟环境对装备及系统进行客观定量的人因与工效学分析与人机交互评价，包含不同光环境下的大脑认知反应（EEG脑电与脑机交互、fNIRS高密度近红外脑功能成像）、视觉（Eyetracking眼动轨迹与视线交互）、生理变化（HRV、EDA、RESP、EMG、PPG、SpO2、ECG、TEMP/SKT）、行为动作与面部表情变化（A/V行为与表情音视频、Motion动作捕捉）、生物力学（拉力、握力、捏力、压力）、人机交互数据（包含如网页终端界面交互行为数据以及对应的键盘操作，鼠标点击、悬浮、划入划出等；移动终端界面交互行为数据以及对应的手指行为如点击、缩放、滑动等；VR终端界面人机交互行为数据及对应的双手操作拾取、丢弃、控制，VR空间行走轨迹）等客观量化数据进行人因测试与工效学分析评价，帮助客户提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，高效、高精度预测产品性能，降低样机数量和试验次数，从而节省成本、缩短周期，大幅度提升产品的市场竞争力。

三、系统特点

视觉工效学评估系统：主要通过对比表盘图像信息，文字信息或照明区域亮度与背景场景亮度，同时测取相关被观察体的颜色，观察面大小等信息用于量化分析被观察体，如表盘图像，表盘文字信息，驾驶舱眩光可被人眼感知的可能性，具体结果除了可以以函数曲线量化表达外，该模块能够自动测量与背景相比的标志、字母或发光区域的视觉对比度，结果提供了清晰可见/限制能见度/不可见状态三种基于标准计算下的定性分析。可视性模块可帮助设计人员在优化重要图像信息的可视性，同时减少如眩光等有害反射的可视性。

对于汽车、飞机、高铁等驾驶舱室内饰工业设计、驾驶舱室环境设计、驾驶舱室人为因素审定评估等方面，建立能够模拟接近真实人眼视觉色彩环境的仿真平台，利用先进的仿真评估技术实现驾驶舱室视觉工效分析的光学一体化虚拟设计，进一步改善人机工效分析，使得驾驶舱室在概念设计阶段就能被预见其实体的整体效果，以及消除不必要的光学安全隐患。

新特性包括:

●不舒适眩光分析：内部视觉环境直接影响内饰设计的舒适性与安全性，眩光在内部视觉环境中表现极为重要，主要是指在驾驶员可视视野中，由于强光直射或者反射引起的不适宜亮度分布，造成极l端的亮度对比，使视野内产生人眼无法适应之光亮感觉，或者由于发光器件在使用过程中，特别是对汽车、飞机、轨道交通等驾驶舱室，发光显示器件的大量应用，复杂的光学环境极易引起各种有害光的出现，在驾驶员视野范围内形成的反射投影，影响驾驶员操作安全和视野环境，而引起视觉疲劳，均属于眩光考察范围之内。

●1、汽车内部眩光分析：汽车内部视觉环境是汽车内饰部分最主要的人机界面，随着汽车驾驶室的人性化设计要求越来越高，舒适性与安全性的照明设计越来越重要,驾驶员的驾驶感受与体验受到极大重视，对汽车内饰视觉环境下的眩光要求被提到新的高度，车内的光学干扰：　

●2、飞机内部眩光分析：飞机舱内饰光学问题近来一直受到各飞机研制厂商的关注，驾驶舱视觉工效的模拟仿真，应该包括：　

●3、轨道交通内部眩光分析：现代动车驾驶舱设计中，对消除眩光风险均非常关注，对于内饰环境的眩光仿真正逐渐受到广大研究人员的青睐。轨道交通高铁、地铁等合理的驾驶舱总体结构设计，包括驾驶舱前窗及侧窗的位置、形状、尺寸，操纵台仪表面板，照明设备的形状、尺寸、朝向以及与操纵台的相对位置等，都能影响驾驶舱视觉效果，SPEOS 光学软件可以通过模拟仿真定位眩光区域，分析驾驶舱内部仪表或材料产生的眩光原因，不仅可以在设计前期实现防眩光设计，也可以在设计后期进行标准对比验证，促进轨道交通驾驶舱光环境设计。

●环境照明眩光分析：环境照明主要包括家庭住宅、办公楼、写字楼、商店、工厂等室内外的照明建设，室内照明眩光一般在人眼视野内由于光的亮度分布或者照明范围不适当，在空间上形成亮度对比悬殊，以致引起眼睛不舒适或者观察能力下降，使人感受到眩光，因此室内照明对人眼范围内的灯具眩光分析极为重要。SPEOS眩光分析功能提供专业的UGR评价，通过仿真灯具的眩光指数和眩光评价标准对比，分析灯具产生眩光的原因，从而更改设计、照明灯具或光学材料控制消除眩光。

●汽车内部照明模拟分析：汽车内照明灯是为了在夜间上下车安全及行驶时使用，汽车内照明系统主要包括室内灯、车内阅读灯、后席阅读灯、门灯、踏步灯、氛围灯等，满足车内照明的同时，同时对照明效果要求温暖、放松、舒适。

●汽车外部照明模拟分析：SPEOS针对汽车外部照明灯的有专业的设计和分析功能，主要针对汽车头灯（包括远光灯和近光灯），雾灯，示宽灯，倒车灯，高位刹车灯等灯具设计和分析，结合ECE和SAE设计标准，在灯具设计模拟仿真过程中提供参考设计值。

●飞机驾驶舱照明模拟分析：座舱照明是飞机内部照明系统的重要组成部分，能够给飞行人员提供精准的照明指示信息，特别是在不同的外界环境下，座舱机内照明起到非常重要的作用，飞机座舱的照明质量不仅影响飞机的照明环境，更重要的是影响驾驶员和飞机信息传递。驾驶舱照明模拟分析，是在基本的座舱三维数模的基础上，设置主照明和辅助照明的参数，包括：显示器信息装置，导光板仪表信息，座舱内泛光照明系统，通过虚拟设计平台，可协助设计人员，设计照明区域，设计灯具尺寸，发光角度，安装位置高度，实现照明与结构设计一体化，模拟仿真精准的照度、亮度和色度水平，帮助设计人员调整照明设计，控制重点照明区域，照明阴影面积及其发生区域，最大限度的保证飞行员的飞行视觉工作环境的安全性。

●飞机客舱照明模拟与分析：光学成像系统模拟与分析客舱内部照明系统的布局设计：客舱内部照明包括阅读灯、行李架照明、安全通知照明等，主要涉及照明灯具的安装位置、角度、数量等布局设计。客舱内部照明系统的照明分析（是否满足能量指标要求）：客舱照明需要满足的基本照明能量，不同的光色配比实现多种情景照明模式，长期处于无自然光照明环境和特定场所的照明需求模拟与分析。

三、应用领域及客户

1、航天领域：美国国家宇航局(NASA)，欧洲航天总署（ESA）等；

2、航空领域：欧洲航空航天集团（EADS），欧洲空中客车，英国BAE公司，意大利AUGUST直升飞机制造公司，达索航空，加拿大BOMBARDIER等；

3、国防领域：法国防御设备总署，THALES—法国电子防务设备集团，美国洛克希德—马丁公司，欧洲HONEYWELL防务装备公司，美国CUBIC DEFENSE SYSGEMS公司，美国通用电气等；

4、汽车领域：德国宝马，法国雷诺汽车集团，法国标致—雪铁龙汽车集团，德国大众，德国奥迪，日本丰田，日本本田，韩国现代，美国通用汽车等。

六、同步方案

ErgoSIM驾驶舱光环境工效学虚拟现实系统通过结合ErgoLAB人机环境同步云平台可以实现在不同驾驶舱光环境条件下对智能化人机系统进行主观和客观定量的人机交互测试、人因与工效学分析与评价：通过ErgoLAB人机环境同步云平台与广泛的数据同步，包括常用的生理数据GSR皮肤电，呼吸和心率等、EEG脑电，眼动、fNIRS近红外脑成像，人体动作，行为观察、面部表情、生物力学、人机交互，以及其他物理环境数据均在同一个平台软件实时同步采集数据，实现极低延迟的同步水平同时确保您的整体方案的便携性。

数据分析平台：如果研究人员希望得到比实时观察更深入、全面的结论， ErgoLAB平台可提供数据后期分析的强大工具。

ErgoLAB人机环境同步平台综合统计分析模块包含多维度人-机-环境数据综合分析、EEG脑电分析与可视化、眼动分析与可视化、行为观察实时编码分析、面部表情分析与状态识别、动作姿态伤害评估与工效学分析、交互行为分析（ErgoLAB/ErgoVR人机交互测试版本）、时空行为分析、车辆与驾驶行为分析（ErgoHMI驾驶版本）、HRV心率变异性分析、EDA/GSR皮电分析、RESP呼吸分析、EMG肌电分析、General通用信号分析（如TEMP/SKT皮温/体温分析、EOG眼电分析以及其他环境与生物力学信号分析）。系统具备专门的信号处理模块以及开放式信号处理接口，可以直接导出可视化分析报告以及原始数据，支持第三方集成与定制开发。津发科技提供定制开发服务，与人因工程与工效学分析评价领域相关的算法模型、软硬件产品与技术可深入研发，详情咨询津发科技！

人机工效环境模拟舱