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光環(huán)境工效學(xué)模擬艙

一、方案概述

ErgoSIM光環(huán)境工效學(xué)模擬仿真實驗室在整個裝備全生命周期貫徹“人因設(shè)計"，通過SPEOS光環(huán)境模擬仿真系統(tǒng)為核心搭建環(huán)境模擬艙，主要承擔(dān)著不同天氣環(huán)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(nèi)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(shè)計上，可以根據(jù)不同研究方向設(shè)計解決方案滿足一般天空模擬、日/月光模擬、夜環(huán)境模擬（城市光環(huán)境、夜視環(huán)境）、特殊場景模擬（海面，不同天空背景等）并結(jié)合ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測試云平臺進(jìn)行人機(jī)交互任務(wù)模擬與評估、主客觀人因設(shè)計與測評、人機(jī)工效分析和評價。

二、方案組成

1. 光環(huán)境模擬仿真平臺

SPEOS是法國OPTIS公司開發(fā)的功能強(qiáng)大的專業(yè)用于光學(xué)設(shè)計、環(huán)境與視覺模擬、成像仿真、視覺工效學(xué)分析系統(tǒng)應(yīng)用的照明和光學(xué)環(huán)境模擬仿真工效學(xué)分析系統(tǒng)工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等國際標(biāo)準(zhǔn)的CAD平臺，強(qiáng)大的解決方案提供*美的可視化光學(xué)系統(tǒng)，和直觀的人機(jī)交互平臺，其仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛用于航空、航天、、汽車、軌道交通、通用照明等工業(yè)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和*公司。

SPEOS是全球*一整和裝備結(jié)構(gòu)進(jìn)行光機(jī)系統(tǒng)的模擬仿真設(shè)計軟件，是全球*一可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實光學(xué)屬性進(jìn)行場景仿真和視覺工效學(xué)仿真分析的專業(yè)軟件。同時SPEOS提供*先的數(shù)據(jù)庫包括：材質(zhì)庫、光源庫、涂料庫及相關(guān)各種光度、色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。SPEOS材質(zhì)光學(xué)屬性庫提供的玻璃、塑料、鋁材、皮革、紡織品已達(dá)10000多種,并以全球原材料生產(chǎn)廠家的材料型號編碼進(jìn)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(shè)備廠生產(chǎn)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(chǎn)廠家的出廠型號編碼進(jìn)行分類;SPEOS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫庫提供目前全球通用的22個光度學(xué)和色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)細(xì)則。同時系統(tǒng)通過CIE的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證、內(nèi)嵌ISO和CIE國際標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)光學(xué)環(huán)境模擬與仿真分析，全天候外部環(huán)境光源數(shù)據(jù)庫可提供標(biāo)準(zhǔn)的基于國際CIE標(biāo)準(zhǔn)下的天空環(huán)境庫，基于CIE標(biāo)準(zhǔn)提供日光模型，可再現(xiàn)任何地理位置的天空光譜亮度，管理遠(yuǎn)距離成像狀態(tài)下外界環(huán)境光對光學(xué)仿真的模擬影響。

  SPEOS是法國OPTIS公司開發(fā)的功能強(qiáng)大的專業(yè)用于光學(xué)設(shè)計、環(huán)境與視覺模擬、成像仿真、視覺工效學(xué)分析系統(tǒng)應(yīng)用的照明和光學(xué)環(huán)境模擬仿真工效學(xué)分析系統(tǒng)工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等國際標(biāo)準(zhǔn)的CAD平臺，強(qiáng)大的解決方案提供*美的可視化光學(xué)系統(tǒng)和直觀的人機(jī)交互平臺，其仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛用于航空、航天、、汽車、軌道交通、通用照明等工業(yè)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和*公司。

  SPEOS是全球*一整和裝備結(jié)構(gòu)進(jìn)行光機(jī)系統(tǒng)的模擬仿真設(shè)計軟件，是全球*一可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實光學(xué)屬性進(jìn)行場景仿真和視覺工效學(xué)仿真分析的專業(yè)軟件。同時SPEOS提供*先的數(shù)據(jù)庫包括:材質(zhì)庫、光源庫、涂料庫及相關(guān)各種光度、色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。SPEOS材質(zhì)光學(xué)屬性庫提供的玻璃、塑料、鋁材、皮革、紡織品已達(dá)10000多種,并以全球原材料生產(chǎn)廠家的材料型號編碼進(jìn)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(shè)備廠生產(chǎn)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(chǎn)廠家的出廠型號編碼進(jìn)行分類;SPEOS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫庫提供目前全球通用的22個光度學(xué)和色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)細(xì)則。同時系統(tǒng)通過CIE的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證、內(nèi)嵌ISO和CIE國際標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)光學(xué)環(huán)境模擬與仿真分析，全天候外部環(huán)境光源數(shù)據(jù)庫可提供標(biāo)準(zhǔn)的基于國際CIE標(biāo)準(zhǔn)下的天空環(huán)境庫，基于CIE標(biāo)準(zhǔn)提供日光模型，可再現(xiàn)任何地理位置的天空光譜亮度，管理遠(yuǎn)距離成像狀態(tài)下外界環(huán)境光對光學(xué)仿真的模擬影響。

  SPEOS光學(xué)仿真軟件基于可視化產(chǎn)品三維模型，直接采用數(shù)字化樣機(jī)，使用虛擬環(huán)境仿真平臺和津發(fā)科技ErgoVR人機(jī)工效分析平臺，進(jìn)行視覺工效虛擬分析和人因環(huán)境評估，在產(chǎn)品的初步設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計階段對方案進(jìn)行可行性驗證，實現(xiàn)在設(shè)計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題；同時，系統(tǒng)通過SPEOS數(shù)據(jù)同步模塊插件結(jié)合ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測試云平臺可以實現(xiàn)在不同光學(xué)仿真模擬環(huán)境下對裝備及系統(tǒng)進(jìn)行客觀定量的人因與工效學(xué)分析與人機(jī)交互評價，包含不同光環(huán)境下的大腦認(rèn)知反應(yīng)（EEG高精度腦電與腦機(jī)交互、fNIRS高密度近紅外腦功能成像）、視覺加工（Eyetracking眼動軌跡與視線交互）、生理變化（HRV、EDA/GSR、RESP、EMG、PPG、SpO2、ECG、TEMP/SKT、EOG等）、行為動作與面部表情識別（A/V行為與表情音視頻、Motion動作捕捉）、生物力學(xué)（拉力、握力、捏力、壓力）、人機(jī)交互數(shù)據(jù)（包含如桌面與網(wǎng)頁終端界面交互行為數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的鍵盤操作，鼠標(biāo)點擊、懸浮、劃入劃出等；移動終端界面交互行為數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的手指行為，如點擊、縮放、滑動、翻頁等；VR終端界面人機(jī)交互行為數(shù)據(jù)及對應(yīng)的雙手操作行為，如拾取、丟棄、控制等）、虛擬環(huán)境時空狀態(tài)監(jiān)測(包含如實時監(jiān)測分析VR虛擬時空下的行走軌跡、訪問狀態(tài)以及視線變化、情緒變化、交互操作行為等)等客觀量化數(shù)據(jù)進(jìn)行人因測試與工效學(xué)分析評價，實現(xiàn)裝備與系統(tǒng)研發(fā)的全生命周期管理，幫助客戶提升研發(fā)設(shè)計能力，科學(xué)、有效指導(dǎo)新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，高效、高精度分析預(yù)測產(chǎn)品性能，降低樣機(jī)數(shù)量和試驗次數(shù)，從而節(jié)省成本、縮短周期，大幅度提升產(chǎn)品的市場競爭力。

2. 視覺工效學(xué)評估系統(tǒng)

在現(xiàn)有視覺人機(jī)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(tǒng)可以通過建立人眼視覺模型，對不同材質(zhì)搭配效果的座艙環(huán)境和進(jìn)行*方位的評估分析。

具體評估內(nèi)容分為兩大部分。

1) 主觀評估

• 不同材質(zhì)搭配的艙內(nèi)視覺環(huán)境評估；

• 不同外部環(huán)境光源對艙內(nèi)材質(zhì)搭配方案的影響評估；

• 不同材質(zhì)搭配的艙內(nèi)視覺環(huán)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(huán)境和不同的艙內(nèi)材質(zhì)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(jìn)行評價與統(tǒng)計，從而確定視覺環(huán)境的質(zhì)量。

2) 客觀評估

視覺工效評估系統(tǒng)將現(xiàn)今座艙人機(jī)工效可讀可視性評判標(biāo)準(zhǔn)CIE 145:2002和ISO 15008：2003標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)嵌在評估系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)自動化的顯示界面可視性分析。

3. 光環(huán)境測量與炫光評估系統(tǒng)

光環(huán)境測量子系統(tǒng)用于測量由于實驗室環(huán)境光在飛機(jī)模擬艙內(nèi)營造的光照環(huán)境，通過測量數(shù)據(jù)來評估飛機(jī)模擬艙內(nèi)的照明環(huán)境是否符合相關(guān)的眩光要求范圍內(nèi)。

4. ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測試云平臺

SPEOS光學(xué)仿真軟件基于可視化產(chǎn)品三維模型，直接采用數(shù)字化樣機(jī)，使用虛擬環(huán)境仿真平臺和津發(fā)科技ErgoVR人機(jī)工效分析平臺，進(jìn)行視覺工效虛擬分析和人因環(huán)境評估，在產(chǎn)品設(shè)計階段對的方案可行性進(jìn)行驗證，在設(shè)計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題；

ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測試云平臺定制開發(fā)的SPEOS數(shù)據(jù)同步模塊結(jié)合同步采集數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)不同光學(xué)仿真模擬環(huán)境對裝備及系統(tǒng)進(jìn)行客觀定量的人因與工效學(xué)分析與人機(jī)交互評價，包含不同光環(huán)境下的大腦認(rèn)知反應(yīng)（EEG腦電與腦機(jī)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(xué)（拉力、握力、捏力、壓力）、人機(jī)交互數(shù)據(jù)（包含如網(wǎng)頁終端界面交互行為數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的鍵盤操作，鼠標(biāo)點擊、懸浮、劃入劃出等；移動終端界面交互行為數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的手指行為如點擊、縮放、滑動等；VR終端界面人機(jī)交互行為數(shù)據(jù)及對應(yīng)的雙手操作拾取、丟棄、控制，VR空間行走軌跡）等客觀量化數(shù)據(jù)進(jìn)行人因測試與工效學(xué)分析評價，幫助客戶提升研發(fā)設(shè)計能力，有效指導(dǎo)新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，高效、高精度預(yù)測產(chǎn)品性能，降低樣機(jī)數(shù)量和試驗次數(shù)，從而節(jié)省成本、縮短周期，大幅度提升產(chǎn)品的市場競爭力。

三、應(yīng)用領(lǐng)域及客戶

1. 航天領(lǐng)域：美國國家宇航局(NASA)，歐洲航天總署（ESA）等；

2. 航空領(lǐng)域：歐洲航空航天集團(tuán)（EADS），歐洲空中客車，英國BAE公司，意大利AUGUST直升飛機(jī)制造公司，達(dá)索航空，加拿大BOMBARDIER等；

3. 國防領(lǐng)域：法國防御設(shè)備總署，THALES—法國電子防務(wù)設(shè)備集團(tuán)，美國洛克希德—馬丁公司，歐洲HONEYWELL防務(wù)裝備公司，美國CUBIC DEFENSE SYSGEMS公司，美國通用電氣等；

4. 汽車領(lǐng)域：德國寶馬，法國雷諾汽車集團(tuán)，法國標(biāo)致—雪鐵龍汽車集團(tuán)，德國大眾，德國奧迪，日本豐田，日本本田，韓國現(xiàn)代，美國通用汽車等。

六、同步方案

UCL高密度近紅外腦成像系統(tǒng)通過結(jié)合ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺可以實現(xiàn)在不同實驗環(huán)境下對裝備及系統(tǒng)進(jìn)行主觀和客觀定量的人機(jī)交互測試、人因與工效學(xué)分析與評價：通過ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺與廣泛的數(shù)據(jù)同步，將近紅外腦成像數(shù)據(jù)與廣泛的數(shù)據(jù)同步，包括常用的生理數(shù)據(jù)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(xué)、人機(jī)交互。實現(xiàn)極低延遲的同步水平同時確保您的整體方案的便攜性。

如果研究人員希望得到比實時觀察更深入、全面的結(jié)論， ErgoLAB可提供數(shù)據(jù)后期分析的強(qiáng)大工具。ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺綜合統(tǒng)計分析模塊包含多維度人-機(jī)-環(huán)境數(shù)據(jù)綜合分析、EEG腦電分析與可視化、眼動分析與可視化、行為觀察分析、面部表情分析、動作姿態(tài)傷害評估與工效學(xué)分析、交互行為分析、時空行為分析、車輛與駕駛行為分析（ErgoLAB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SKT皮溫分析、EOG眼電分析以及其他環(huán)境與生物力學(xué)信號分析）。系統(tǒng)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(dǎo)出可視化分析報告以及原始數(shù)據(jù)，支持第三方集成與定制開發(fā)。

光環(huán)境工效學(xué)模擬艙