人機工效環境模擬艙

一、產品概述

ErgoSIM復雜光環境工效學模擬艙以開展裝備人機工效光環境試驗測試評估為出發點，搭建物理環境模擬艙室環境，可以適合不同的裝備進行光環境模擬人機工效實驗測試。系統包括ErgoSIM光環境模擬艙室、含一般照明模擬、局部照明模擬、太陽光模擬、月亮光模擬、云層\環境反射光模擬、云霧/閃電模擬、光學屬性采集、環境模擬控制系統、光環境監測與測試系統、結合光環境模擬仿真系統和ErgoLAB人機環境同步平臺可以進行人機工效分析、視覺工效學評估、ErgoVR光環境虛擬現實評估。

ErgoSIM光環境模擬工效學實驗室在整個裝備全生命周期貫徹“人因設計”，通過SPEOS光環境模擬仿真系統為核心搭建環境模擬艙，主要承擔著不同天氣環境下的自然采光和照明方案驗證和載人座艙、艦船艙室或建筑室內視覺工效評估，具有各種天氣情況和場景的模擬功能。因此，從實驗室方案設計上，可以根據不同研究方向設計解決方案滿足一般天空模擬、日/月光模擬、夜環境模擬（城市光環境、夜視環境）、特殊場景模擬（海面，不同天空背景等）并結合ErgoLAB人機環境測試云平臺進行人機交互任務模擬與評估、主客觀人因設計與測評、人機工效分析和評價。

二、系統特點

ErgoSIM復雜光環境工效學模擬艙核心模塊采用津發科技自主研發的ErgoLAB人機環境同步平臺以及法國OPTIS公司開發的功能*的SPEOS光環境模擬仿真軟件平臺，專業用于光學設計、環境與視覺模擬、成像仿真、視覺工效學分析系統應用的照明和光學環境模擬仿真工效學分析系統工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等國際標準的CAD平臺，*的解決方案提供*美的可視化光學系統和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已經廣泛用于航空、航天、、汽車、軌道交通、通用照明等工業領域的研究機構和*名公司。

三、系統特點

系統組成:　

●1、光環境模擬仿真平臺：

SPEOS是法國OPTIS公司開發的功能*的專業用于光學設計、環境與視覺模擬、成像仿真、視覺工效學分析系統應用的照明和光學環境模擬仿真工效學分析系統工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等國際標準的CAD平臺，*的解決方案提供*美的可視化光學系統，和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已經廣泛用于航空、航天、、汽車、軌道交通、通用照明等工業領域的研究機構和*名公司。

SPEOS是整和裝備結構進行光機系統的模擬仿真設計軟件，是可依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行場景仿真和視覺工效學仿真分析的專業軟件。同時SPEOS提供數據庫包括：材質庫、光源庫、涂料庫及相關各種光度、色度學標準。SPEOS材質光學屬性庫提供的玻璃、塑料、鋁材、皮革、紡織品已達10000多種,并以全球原材料生產廠家的材料型號編碼進行分類。光源庫可提供大約10000多種,有Osram. Citiazen、Nichia、 GE、 Vishay、Lumileds 等各國大型照明設備廠生產的LED、LCD、白熾燈、日光燈、弧光燈及各種專用燈光源等,并以全球燈具生產廠家的出廠型號編碼進行分類;SPEOS標準數據庫庫提供目前全球通用的22個光度學和色度學標準和相關細則。同時系統通過CIE的標準認證、內嵌ISO和CIE國際標準的專業光學環境模擬與仿真分析，全天候外部環境光源數據庫可提供標準的基于國際CIE標準下的天空環境庫，基于CIE標準提供日光模型，可再現任何地理位置的天空光譜亮度，管理遠距離成像狀態下外界環境光對光學仿真的模擬影響。

●2、光環境測量與炫光評估系統 ：　環境測量子系統用于測量由于實驗室環境光在飛機模擬艙內營造的光照環境，通過測量數據來評估飛機模擬艙內的照明環境是否符合相關的眩光要求范圍內。

●3、視覺工效學評估系統 ：在現有視覺人機工效評估體系中，通常將評估方法分為主觀評估法和客觀評估法。工效評估系統可以通過建立人眼視覺模型，對不同材質搭配效果的座艙環境和進行*方位的評估分析。

具體評估內容分為兩大部分。

1) 主觀評估

不同材質搭配的艙內視覺環境評估；

不同外部環境光源對艙內材質搭配方案的影響評估；

不同材質搭配的艙內視覺環境對飛行員長時間舒適性影響評估；

該部分的評估是綜合考慮不同的照明視覺環境和不同的艙內材質搭配方案對人的工作效率以及視覺舒適度等因素的影響，通過評估問卷的方式進行評價與統計，從而確定視覺環境的質量。

2) 客觀評估

視覺工效評估系統將現今座艙人機工效可讀可視性評判標準CIE 145:2002和ISO 15008：2003標準內嵌在評估系統中，從而實現自動化的顯示界面可視性分析。

●4、ErgoLAB人機環境測試云平臺：SPEOS光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字化樣機，使用虛擬環境仿真平臺和津發科技ErgoVR人機工效分析平臺，進行視覺工效虛擬分析和人因環境評估，在產品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題；

ErgoLAB人機環境測試云平臺定制開發的SPEOS數據同步模塊結合同步采集數據,可以實現不同光學仿真模擬環境對裝備及系統進行客觀定量的人因與工效學分析與人機交互評價，包含不同光環境下的大腦認知反應（EEG腦電與腦機交互、fNIRS高密度近紅外腦功能成像）、視覺（Eyetracking眼動軌跡與視線交互）、生理變化（HRV、EDA、RESP、EMG、PPG、SpO2、ECG、TEMP/SKT）、行為動作與面部表情變化（A/V行為與表情音視頻、Motion動作捕捉）、生物力學（拉力、握力、捏力、壓力）、人機交互數據（包含如網頁終端界面交互行為數據以及對應的鍵盤操作，鼠標點擊、懸浮、劃入劃出等；移動終端界面交互行為數據以及對應的手指行為如點擊、縮放、滑動等；VR終端界面人機交互行為數據及對應的雙手操作拾取、丟棄、控制，VR空間行走軌跡）等客觀量化數據進行人因測試與工效學分析評價，幫助客戶提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，高效、高精度預測產品性能，降低樣機數量和試驗次數，從而節省成本、縮短周期，大幅度提升產品的市場競爭力。

三、系統特點

視覺工效學評估系統：主要通過對比表盤圖像信息，文字信息或照明區域亮度與背景場景亮度，同時測取相關被觀察體的顏色，觀察面大小等信息用于量化分析被觀察體，如表盤圖像，表盤文字信息，駕駛艙眩光可被人眼感知的可能性，具體結果除了可以以函數曲線量化表達外，該模塊能夠自動測量與背景相比的標志、字母或發光區域的視覺對比度，結果提供了清晰可見/限制能見度/不可見狀態三種基于標準計算下的定性分析。可視性模塊可幫助設計人員在優化重要圖像信息的可視性，同時減少如眩光等有害反射的可視性。

對于汽車、飛機、高鐵等駕駛艙室內飾工業設計、駕駛艙室環境設計、駕駛艙室人為因素審定評估等方面，建立能夠模擬接近真實人眼視覺色彩環境的仿真平臺，利用先進的仿真評估技術實現駕駛艙室視覺工效分析的光學一體化虛擬設計，進一步改善人機工效分析，使得駕駛艙室在概念設計階段就能被預見其實體的整體效果，以及消除不必要的光學安全隱患。

新特性包括:

●不舒適眩光分析：內部視覺環境直接影響內飾設計的舒適性與安全性，眩光在內部視覺環境中表現極為重要，主要是指在駕駛員可視視野中，由于強光直射或者反射引起的不適宜亮度分布，造成極l端的亮度對比，使視野內產生人眼無法適應之光亮感覺，或者由于發光器件在使用過程中，特別是對汽車、飛機、軌道交通等駕駛艙室，發光顯示器件的大量應用，復雜的光學環境極易引起各種有害光的出現，在駕駛員視野范圍內形成的反射投影，影響駕駛員操作安全和視野環境，而引起視覺疲勞，均屬于眩光考察范圍之內。

●1、汽車內部眩光分析：汽車內部視覺環境是汽車內飾部分最主要的人機界面，隨著汽車駕駛室的人性化設計要求越來越高，舒適性與安全性的照明設計越來越重要,駕駛員的駕駛感受與體驗受到極大重視，對汽車內飾視覺環境下的眩光要求被提到新的高度，車內的光學干擾：　

●2、飛機內部眩光分析：飛機艙內飾光學問題近來一直受到各飛機研制廠商的關注，駕駛艙視覺工效的模擬仿真，應該包括：　

●3、軌道交通內部眩光分析：現代動車駕駛艙設計中，對消除眩光風險均非常關注，對于內飾環境的眩光仿真正逐漸受到廣大研究人員的青睞。軌道交通高鐵、地鐵等合理的駕駛艙總體結構設計，包括駕駛艙前窗及側窗的位置、形狀、尺寸，操縱臺儀表面板，照明設備的形狀、尺寸、朝向以及與操縱臺的相對位置等，都能影響駕駛艙視覺效果，SPEOS 光學軟件可以通過模擬仿真定位眩光區域，分析駕駛艙內部儀表或材料產生的眩光原因，不僅可以在設計前期實現防眩光設計，也可以在設計后期進行標準對比驗證，促進軌道交通駕駛艙光環境設計。

●環境照明眩光分析：環境照明主要包括家庭住宅、辦公樓、寫字樓、商店、工廠等室內外的照明建設，室內照明眩光一般在人眼視野內由于光的亮度分布或者照明范圍不適當，在空間上形成亮度對比懸殊，以致引起眼睛不舒適或者觀察能力下降，使人感受到眩光，因此室內照明對人眼范圍內的燈具眩光分析極為重要。SPEOS眩光分析功能提供專業的UGR評價，通過仿真燈具的眩光指數和眩光評價標準對比，分析燈具產生眩光的原因，從而更改設計、照明燈具或光學材料控制消除眩光。

●汽車內部照明模擬分析：汽車內照明燈是為了在夜間上下車安全及行駛時使用，汽車內照明系統主要包括室內燈、車內閱讀燈、后席閱讀燈、門燈、踏步燈、氛圍燈等，滿足車內照明的同時，同時對照明效果要求溫暖、放松、舒適。

●汽車外部照明模擬分析：SPEOS針對汽車外部照明燈的有專業的設計和分析功能，主要針對汽車頭燈（包括遠光燈和近光燈），霧燈，示寬燈，倒車燈，高位剎車燈等燈具設計和分析，結合ECE和SAE設計標準，在燈具設計模擬仿真過程中提供參考設計值。

●飛機駕駛艙照明模擬分析：座艙照明是飛機內部照明系統的重要組成部分，能夠給飛行人員提供精準的照明指示信息，特別是在不同的外界環境下，座艙機內照明起到非常重要的作用，飛機座艙的照明質量不僅影響飛機的照明環境，更重要的是影響駕駛員和飛機信息傳遞。駕駛艙照明模擬分析，是在基本的座艙三維數模的基礎上，設置主照明和輔助照明的參數，包括：顯示器信息裝置，導光板儀表信息，座艙內泛光照明系統，通過虛擬設計平臺，可協助設計人員，設計照明區域，設計燈具尺寸，發光角度，安裝位置高度，實現照明與結構設計一體化，模擬仿真精準的照度、亮度和色度水平，幫助設計人員調整照明設計，控制重點照明區域，照明陰影面積及其發生區域，最大限度的保證飛行員的飛行視覺工作環境的安全性。

●飛機客艙照明模擬與分析：光學成像系統模擬與分析客艙內部照明系統的布局設計：客艙內部照明包括閱讀燈、行李架照明、安全通知照明等，主要涉及照明燈具的安裝位置、角度、數量等布局設計。客艙內部照明系統的照明分析（是否滿足能量指標要求）：客艙照明需要滿足的基本照明能量，不同的光色配比實現多種情景照明模式，長期處于無自然光照明環境和特定場所的照明需求模擬與分析。

三、應用領域及客戶

1、航天領域：美國國家宇航局(NASA)，歐洲航天總署（ESA）等；

2、航空領域：歐洲航空航天集團（EADS），歐洲空中客車，英國BAE公司，意大利AUGUST直升飛機制造公司，達索航空，加拿大BOMBARDIER等；

3、國防領域：法國防御設備總署，THALES—法國電子防務設備集團，美國洛克希德—馬丁公司，歐洲HONEYWELL防務裝備公司，美國CUBIC DEFENSE SYSGEMS公司，美國通用電氣等；

4、汽車領域：德國寶馬，法國雷諾汽車集團，法國標致—雪鐵龍汽車集團，德國大眾，德國奧迪，日本豐田，日本本田，韓國現代，美國通用汽車等。

六、同步方案

ErgoSIM駕駛艙光環境工效學虛擬現實系統通過結合ErgoLAB人機環境同步云平臺可以實現在不同駕駛艙光環境條件下對智能化人機系統進行主觀和客觀定量的人機交互測試、人因與工效學分析與評價：通過ErgoLAB人機環境同步云平臺與廣泛的數據同步，包括常用的生理數據GSR皮膚電，呼吸和心率等、EEG腦電，眼動、fNIRS近紅外腦成像，人體動作，行為觀察、面部表情、生物力學、人機交互，以及其他物理環境數據均在同一個平臺軟件實時同步采集數據，實現極低延遲的同步水平同時確保您的整體方案的便攜性。

數據分析平臺：如果研究人員希望得到比實時觀察更深入、全面的結論， ErgoLAB平臺可提供數據后期分析的*工具。

ErgoLAB人機環境同步平臺綜合統計分析模塊包含多維度人-機-環境數據綜合分析、EEG腦電分析與可視化、眼動分析與可視化、行為觀察實時編碼分析、面部表情分析與狀態識別、動作姿態傷害評估與工效學分析、交互行為分析（ErgoLAB/ErgoVR人機交互測試版本）、時空行為分析、車輛與駕駛行為分析（ErgoHMI駕駛版本）、HRV心率變異性分析、EDA/GSR皮電分析、RESP呼吸分析、EMG肌電分析、General通用信號分析（如TEMP/SKT皮溫/體溫分析、EOG眼電分析以及其他環境與生物力學信號分析）。系統具備專門的信號處理模塊以及開放式信號處理接口，可以直接導出可視化分析報告以及原始數據，支持第三方集成與定制開發。津發科技提供定制開發服務，與人因工程與工效學分析評價領域相關的算法模型、軟硬件產品與技術可深入研發，詳情咨詢津發科技！

人機工效環境模擬艙