ErgoSIM驾驶舱光环境人机工效虚拟现实系统（天空光环境虚拟仿真平台、各类型驾驶舱三维数据库）ErgoVR驾驶舱光环境人机工效虚拟现实系统

一、产品概述

ErgoVR驾驶舱光环境人机工效虚拟现实系统（天空光环境虚拟仿真平台、ErgoHMI驾驶舱人机交互虚拟现实评估系统）

ErgoVR驾驶舱光环境人机工效虚拟现实系统包括符合CIE国际标准的ErgoVR天空光环境虚拟仿真平台、各类型驾驶舱三维数据库、仿真舱室光环境管理系统、ErgoHMI人机交互界面仿真与测试评估系统、飞行员仿真操控系统以及驾驶舱照明效果人机工效评估体系等。　

系统通过光环境模拟仿真软件模拟天空背景光和太阳直射光，模拟在不同经纬度下不同年份、天气类型和时间的外界光环境，根据明视觉、暗视觉下人眼对不同颜色，亮度，对比度，色彩饱和敏感度和人眼眩光等人眼工作属性的生理数据，仿真出人眼真实视觉观察图像，通过光环境模拟仿真软件搭建驾驶舱照明系统，同时结合投影屏幕和操作杆让飞行员更好的实时模拟各种飞行任务，结合ErgoLAB人机环境测试与人机工效主客观评估系统进行定量的人机交互测试与人机工效评估。

该系统成功建立后，将形成涵盖国内外各种飞机驾驶舱舱室主照明及辅助照明效果仿真设计评估能力，形成功能完善的眩光、杂散光、照明死角暗区等查找评估能力，并能通过人眼视觉仿真结果给出整体照明近乎真实的视觉照明效果。同时形成座舱人机交互界面效果仿真设计、座舱人机工效评估能力，形成功能完善的智能座舱人机工效主客观定量分析评价。降低研制成本、缩短研制周期、减少技术风险。

二、需求分析：

1、虽然我国照明技术经过多年的发展，已经拥有飞机航空多种类型照明产品和具备了一定的研究基础，但仍处于满足单个设备功能性需求阶段，主要受到国内系统性光学设计、测试设备、仿真软件等的限制和设计经验的不足，照明系统的性能和质量仍落后于世界领先水平。

2、在显示及视觉工效研究上，美国等发达国家在人机工效研究上起步较早，在人机工效评价指标定义和选择、评价模型建立、算法评价等多个方面均处于领先地位。国内在这方面研究起步较晚，对于飞机驾驶舱工效评价，基本还处于基础研究阶段。

3、近些年来，国内企业和研究所已经重视该方面研究，并取得了相当快的进步。在航空照明中，单纯的光度学不能满足飞机飞行和作战要求，进而向视觉工效研究提升，减少视觉信息强度、避免有害光干扰，满足高机动性、长航时、复杂气象环境下，飞行员视觉需求。

4、如今采用虚拟现实手段进行工业产品的虚拟设计日益成为决定产品能否成功的重要因素。为了满足工业设计研究者不断快速变化的需求，设计评估人员需要使用专门的工具在短时间内开发和交流生产出色的设计产品，同时还要在整个设计流程中进行灵活的修改。而可视化可帮助理解创意，将创意变为现实。虚拟现实系统环境是设计师用以进行可用性评价、评估设计方案、听取各方反应、交流意图和分析概念的重要技术手段。

三、技术特点：　

ErgoVR驾驶舱光环境人机工效虚拟现实系统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符合CIE国际标准的ErgoVR天空光环境虚拟仿真平台，生成的VR虚拟现实环境完全兼容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完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、军工、汽车、轨道交通、通用照明等工业领域的研究机构和知名公司。

　　津发公司的ErgoVR虚拟现实人因设计解决方案主要是基于CAD数字样机虚拟现实技术的人-机-环境数据同步测试的人机交互和人因工效分析应用方案，系统方案可以将通用CAD数字样机虚拟现实3D桌面工作流程同步输出至一个虚拟现实环境，并提供实时的3D渲染和人机交互机制以及1:1的沉浸式视觉体验，为三维人因设计内容提供一个实时的、1：1的设计评审和量化人机工效评估虚拟仿真环境。用户不需要进行逻辑编程，不需要进行任何3D模型数据的转换，无论是3D模型、过程还是设计结果，都是原始的数据，3D工作过程和虚拟现实系统人机交互和工效学分析应用同步，无缝对接，3D虚拟现实应用变得所见即所得。
系统解决方案功能特性：
- 真三维的立体视觉显示体验
- 实时交互，保护主流交互设备的无缝接入
- 支持多通道沉浸式三维显示环境，如多通道柱面投影、平面投影、CAVE洞穴式虚拟现实系统等
- 基于人机环境同步技术的主客观人机工效评估

四、其他解决方案：

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”，以SPEOS光环境模拟仿真系统为关键搭建环境模拟舱，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。

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，进一步改进人机工效分析，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非常重要，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，造成明显的亮度对比，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非常重要。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，在很大程度上确保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。