光環(huán)境工效學模擬艙

一、方案概述

ErgoSIM光環(huán)境工效學模擬仿真實驗室在整個裝備全生命周期貫徹“人因設計"，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，從實驗室方案設計上，可以根據(jù)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(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人機環(huán)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、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)的功能強大的專業(yè)用于光學設計、環(huán)境與視覺模擬、成像仿真、視覺工效學分析系統(tǒng)應用的照明和光學環(huán)境模擬仿真工效學分析系統(tǒng)工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等國際標準的CAD平臺，強大的解決方案提供*美的可視化光學系統(tǒng)，和直觀的人機交互平臺，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)域的研究機構(gòu)和*公司。

SPEOS是全球*一整和裝備結(jié)構(gòu)進行光機系統(tǒng)的模擬仿真設計軟件，是全球*一可依據(jù)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(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、色度學標準。SPEOS材質(zhì)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(chǎn)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(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行分類;SPEOS標準數(shù)據(jù)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(guān)細則。同時系統(tǒng)通過CIE的標準認證、內(nèi)嵌ISO和CIE國際標準的專業(yè)光學環(huán)境模擬與仿真分析，全天候外部環(huán)境光源數(shù)據(jù)庫可提供標準的基于國際CIE標準下的天空環(huán)境庫，基于CIE標準提供日光模型，可再現(xiàn)任何地理位置的天空光譜亮度，管理遠距離成像狀態(tài)下外界環(huán)境光對光學仿真的模擬影響。

  SPEOS是法國OPTIS公司開發(fā)的功能強大的專業(yè)用于光學設計、環(huán)境與視覺模擬、成像仿真、視覺工效學分析系統(tǒng)應用的照明和光學環(huán)境模擬仿真工效學分析系統(tǒng)工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等國際標準的CAD平臺，強大的解決方案提供*美的可視化光學系統(tǒng)和直觀的人機交互平臺，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)域的研究機構(gòu)和*公司。

  SPEOS是全球*一整和裝備結(jié)構(gòu)進行光機系統(tǒng)的模擬仿真設計軟件，是全球*一可依據(jù)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(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、色度學標準。SPEOS材質(zhì)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(chǎn)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(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行分類;SPEOS標準數(shù)據(jù)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(guān)細則。同時系統(tǒng)通過CIE的標準認證、內(nèi)嵌ISO和CIE國際標準的專業(yè)光學環(huán)境模擬與仿真分析，全天候外部環(huán)境光源數(shù)據(jù)庫可提供標準的基于國際CIE標準下的天空環(huán)境庫，基于CIE標準提供日光模型，可再現(xiàn)任何地理位置的天空光譜亮度，管理遠距離成像狀態(tài)下外界環(huán)境光對光學仿真的模擬影響。

  SPEOS光學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，使用虛擬環(huán)境仿真平臺和津發(fā)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(huán)境評估，在產(chǎn)品的初步設計和詳細設計階段對方案進行可行性驗證，實現(xiàn)在設計前期發(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人機環(huán)境測試云平臺可以實現(xiàn)在不同光學仿真模擬環(huán)境下對裝備及系統(tǒng)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(huán)境下的大腦認知反應（EEG高精度腦電與腦機交互、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（拉力、握力、捏力、壓力）、人機交互數(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(shù)據(jù)以及對應的手指行為，如點擊、縮放、滑動、翻頁等；VR終端界面人機交互行為數(shù)據(jù)及對應的雙手操作行為，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)進行人因測試與工效學分析評價，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)設計能力，科學、有效指導新產(chǎn)品的研發(fā)設計，高效、高精度分析預測產(chǎn)品性能，降低樣機數(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. 視覺工效學評估系統(tǒng)

在現(xiàn)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(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)今座艙人機工效可讀可視性評判標準CIE 145:2002和ISO 15008：2003標準內(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人機環(huán)境測試云平臺

SPEOS光學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，使用虛擬環(huán)境仿真平臺和津發(fā)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(huán)境評估，在產(chǎn)品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題；

ErgoLAB人機環(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)不同光學仿真模擬環(huán)境對裝備及系統(tǒng)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(huán)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(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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行人因測試與工效學分析評價，幫助客戶提升研發(fā)設計能力，有效指導新產(chǎn)品的研發(fā)設計，高效、高精度預測產(chǎn)品性能，降低樣機數(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（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(lǐng)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(lǐng)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(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(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、人機交互。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)后期分析的強大工具。ErgoLAB人機環(huán)境同步云平臺綜合統(tǒng)計分析模塊包含多維度人-機-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)境工效學模擬艙