多模態(tài)腦功能儀人機(jī)工效環(huán)境模擬艙
一、產(chǎn)品概述
ErgoSIM復(fù)雜光環(huán)境工效學(xué)模擬艙以開展裝備人機(jī)工效光環(huán)境試驗(yàn)測試評(píng)估為出發(fā)點(diǎn)，搭建物理環(huán)境模擬艙室環(huán)境，可以適合不同的裝備進(jìn)行光環(huán)境模擬人機(jī)工效實(shí)驗(yàn)測試。系統(tǒng)包括ErgoSIM光環(huán)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(huán)境反射光模擬、云霧/閃電模擬、光學(xué)屬性采集、環(huán)境模擬控制系統(tǒng)、光環(huán)境監(jiān)測與測試系統(tǒng)、結(jié)合光環(huán)境模擬仿真系統(tǒng)和ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步平臺(tái)可以進(jìn)行人機(jī)工效分析、視覺工效學(xué)評(píng)估、ErgoVR光環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)估。
ErgoSIM光環(huán)境模擬工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室在整個(gè)裝備全生命周期貫徹“人因設(shè)計(jì)”，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(yàn)證和載人座艙、艦船艙室或建筑室內(nèi)視覺工效評(píng)估，具有各種天氣情況和場景的模擬功能。因此，從實(shí)驗(yàn)室方案設(shè)計(jì)上，可以根據(jù)不同研究方向設(shè)計(jì)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(tái)進(jìn)行人機(jī)交互任務(wù)模擬與評(píng)估、主客觀人因設(shè)計(jì)與測評(píng)、人機(jī)工效分析和評(píng)價(jià)。
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
ErgoSIM復(fù)雜光環(huán)境工效學(xué)模擬艙核心模塊采用津發(fā)科技自主研發(fā)的ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步平臺(tái)以及法國OPTIS公司開發(fā)的功能強(qiáng)大的SPEOS光環(huán)境模擬仿真軟件平臺(tái)，專業(yè)用于光學(xué)設(shè)計(jì)、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(tái)，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(tái)，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*名公司。
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)組成:
●1、光環(huán)境模擬仿真平臺(tái)：
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(jì)、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(tái)，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(tái)，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*名公司。
SPEOS是整和裝備結(jié)構(gòu)進(jìn)行光機(jī)系統(tǒng)的模擬仿真設(shè)計(jì)軟件，是可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實(shí)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(shí)SPEOS提供數(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(hào)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(hào)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(gè)光度學(xué)和色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)細(xì)則。同時(shí)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。
●2、光環(huán)境測量與炫光評(píng)估系統(tǒng) ： 環(huán)境測量子系統(tǒng)用于測量由于實(shí)驗(yàn)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(píng)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)。
●3、視覺工效學(xué)評(píng)估系統(tǒng) ：在現(xiàn)有視覺人機(jī)工效評(píng)估體系中，通常將評(píng)估方法分為主觀評(píng)估法和客觀評(píng)估法。工效評(píng)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(píng)估分析。
具體評(píng)估內(nèi)容分為兩大部分。
1) 主觀評(píng)估
不同材質(zhì)搭配的艙內(nèi)視覺環(huán)境評(píng)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(píng)估；
不同材質(zhì)搭配的艙內(nèi)視覺環(huán)境對飛行員長時(shí)間舒適性影響評(píng)估；
該部分的評(píng)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(píng)估問卷的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)與統(tǒng)計(jì)，從而確定視覺環(huán)境的質(zhì)量。
2) 客觀評(píng)估
視覺工效評(píng)估系統(tǒng)將現(xiàn)今座艙人機(jī)工效可讀可視性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)CIE 145:2002和ISO 15008：2003標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)嵌在評(píng)估系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的顯示界面可視性分析。
●4、ErgoLAB人機(jī)環(huán)境測試云平臺(tái)：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(tái)和津發(fā)科技ErgoVR人機(jī)工效分析平臺(tái)，進(jìn)行視覺工效虛擬分析和人因環(huán)境評(píng)估，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對的方案可行性進(jìn)行驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)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(tái)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(shí)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(píng)價(jià)，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(dòng)軌跡與視線交互）、生理變化（HRV、EDA、RESP、EMG、PPG、SpO2、ECG、TEMP/SKT）、行為動(dòng)作與面部表情變化（A/V行為與表情音視頻、Motion動(dòng)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(diǎn)擊、懸浮、劃入劃出等；移動(dòng)終端界面交互行為數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的手指行為如點(diǎn)擊、縮放、滑動(dòng)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(píng)價(jià)，幫助客戶提升研發(fā)設(shè)計(jì)能力，有效指導(dǎo)新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)，高效、高精度預(yù)測產(chǎn)品性能，降低樣機(jī)數(shù)量和試驗(yàn)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、系統(tǒng)特點(diǎn)
視覺工效學(xué)評(píng)估系統(tǒng)：主要通過對比表盤圖像信息，文字信息或照明區(qū)域亮度與背景場景亮度，同時(shí)測取相關(guān)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(jié)果除了可以以函數(shù)曲線量化表達(dá)外，該模塊能夠自動(dòng)測量與背景相比的標(biāo)志、字母或發(fā)光區(qū)域的視覺對比度，結(jié)果提供了清晰可見/限制能見度/不可見狀態(tài)三種基于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算下的定性分析。可視性模塊可幫助設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化重要圖像信息的可視性，同時(shí)減少如眩光等有害反射的可視性。
對于汽車、飛機(jī)、高鐵等駕駛艙室內(nèi)飾工業(yè)設(shè)計(jì)、駕駛艙室環(huán)境設(shè)計(jì)、駕駛艙室人為因素審定評(píng)估等方面，建立能夠模擬接近真實(shí)人眼視覺色彩環(huán)境的仿真平臺(tái)，利用先進(jìn)的仿真評(píng)估技術(shù)實(shí)現(xiàn)駕駛艙室視覺工效分析的光學(xué)一體化虛擬設(shè)計(jì)，進(jìn)一步改善人機(jī)工效分析，使得駕駛艙室在概念設(shè)計(jì)階段就能被預(yù)見其實(shí)體的整體效果，以及消除不必要的光學(xué)安全隱患。
新特性包括:
●不舒適眩光分析：內(nèi)部視覺環(huán)境直接影響內(nèi)飾設(shè)計(jì)的舒適性與安全性，眩光在內(nèi)部視覺環(huán)境中表現(xiàn)極為重要，主要是指在駕駛員可視視野中，由于強(qiáng)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(nèi)產(chǎn)生人眼無法適應(yīng)之光亮感覺，或者由于發(fā)光器件在使用過程中，特別是對汽車、飛機(jī)、軌道交通等駕駛艙室，發(fā)光顯示器件的大量應(yīng)用，復(fù)雜的光學(xué)環(huán)境極易引起各種有害光的出現(xiàn)，在駕駛員視野范圍內(nèi)形成的反射投影，影響駕駛員操作安全和視野環(huán)境，而引起視覺疲勞，均屬于眩光考察范圍之內(nèi)。
●1、汽車內(nèi)部眩光分析：汽車內(nèi)部視覺環(huán)境是汽車內(nèi)飾部分最主要的人機(jī)界面，隨著汽車駕駛室的人性化設(shè)計(jì)要求越來越高，舒適性與安全性的照明設(shè)計(jì)越來越重要,駕駛員的駕駛感受與體驗(yàn)受到極大重視，對汽車內(nèi)飾視覺環(huán)境下的眩光要求被提到新的高度，車內(nèi)的光學(xué)干擾：
●2、飛機(jī)內(nèi)部眩光分析：飛機(jī)艙內(nèi)飾光學(xué)問題近來一直受到各飛機(jī)研制廠商的關(guān)注，駕駛艙視覺工效的模擬仿真，應(yīng)該包括：
●3、軌道交通內(nèi)部眩光分析：現(xiàn)代動(dòng)車駕駛艙設(shè)計(jì)中，對消除眩光風(fēng)險(xiǎn)均非常關(guān)注，對于內(nèi)飾環(huán)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括駕駛艙前窗及側(cè)窗的位置、形狀、尺寸，操縱臺(tái)儀表面板，照明設(shè)備的形狀、尺寸、朝向以及與操縱臺(tái)的相對位置等，都能影響駕駛艙視覺效果，SPEOS 光學(xué)軟件可以通過模擬仿真定位眩光區(qū)域，分析駕駛艙內(nèi)部儀表或材料產(chǎn)生的眩光原因，不僅可以在設(shè)計(jì)前期實(shí)現(xiàn)防眩光設(shè)計(jì)，也可以在設(shè)計(jì)后期進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)對比驗(yàn)證，促進(jìn)軌道交通駕駛艙光環(huán)境設(shè)計(jì)。
●環(huán)境照明眩光分析：環(huán)境照明主要包括家庭住宅、辦公樓、寫字樓、商店、工廠等室內(nèi)外的照明建設(shè)，室內(nèi)照明眩光一般在人眼視野內(nèi)由于光的亮度分布或者照明范圍不適當(dāng)，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(nèi)照明對人眼范圍內(nèi)的燈具眩光分析極為重要。SPEOS眩光分析功能提供專業(yè)的UGR評(píng)價(jià)，通過仿真燈具的眩光指數(shù)和眩光評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對比，分析燈具產(chǎn)生眩光的原因，從而更改設(shè)計(jì)、照明燈具或光學(xué)材料控制消除眩光。
●汽車內(nèi)部照明模擬分析：汽車內(nèi)照明燈是為了在夜間上下車安全及行駛時(shí)使用，汽車內(nèi)照明系統(tǒng)主要包括室內(nèi)燈、車內(nèi)閱讀燈、后席閱讀燈、門燈、踏步燈、氛圍燈等，滿足車內(nèi)照明的同時(shí)，同時(shí)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(yè)的設(shè)計(jì)和分析功能，主要針對汽車頭燈（包括遠(yuǎn)光燈和近光燈），霧燈，示寬燈，倒車燈，高位剎車燈等燈具設(shè)計(jì)和分析，結(jié)合ECE和SAE設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在燈具設(shè)計(jì)模擬仿真過程中提供參考設(shè)計(jì)值。
●飛機(jī)駕駛艙照明模擬分析：座艙照明是飛機(jī)內(nèi)部照明系統(tǒng)的重要組成部分，能夠給飛行人員提供精準(zhǔn)的照明指示信息，特別是在不同的外界環(huán)境下，座艙機(jī)內(nèi)照明起到非常重要的作用，飛機(jī)座艙的照明質(zhì)量不僅影響飛機(jī)的照明環(huán)境，更重要的是影響駕駛員和飛機(jī)信息傳遞。駕駛艙照明模擬分析，是在基本的座艙三維數(shù)模的基礎(chǔ)上，設(shè)置主照明和輔助照明的參數(shù)，包括：顯示器信息裝置，導(dǎo)光板儀表信息，座艙內(nèi)泛光照明系統(tǒng)，通過虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)，可協(xié)助設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)照明區(qū)域，設(shè)計(jì)燈具尺寸，發(fā)光角度，安裝位置高度，實(shí)現(xiàn)照明與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化，模擬仿真精準(zhǔn)的照度、亮度和色度水平，幫助設(shè)計(jì)人員調(diào)整照明設(shè)計(jì)，控制重點(diǎn)照明區(qū)域，照明陰影面積及其發(fā)生區(qū)域，最大限度的保證飛行員的飛行視覺工作環(huán)境的安全性。
●飛機(jī)客艙照明模擬與分析：光學(xué)成像系統(tǒng)模擬與分析客艙內(nèi)部照明系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)：客艙內(nèi)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(shù)量等布局設(shè)計(jì)。客艙內(nèi)部照明系統(tǒng)的照明分析（是否滿足能量指標(biāo)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(shí)現(xiàn)多種情景照明模式，長期處于無自然光照明環(huán)境和特定場所的照明需求模擬與分析。
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
ErgoSIM駕駛艙光環(huán)境工效學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過結(jié)合ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)在不同駕駛艙光環(huán)境條件下對智能化人機(jī)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(píng)價(jià)：通過ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺(tái)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(dòng)、fNIRS近紅外腦成像，人體動(dòng)作，行為觀察、面部表情、生物力學(xué)、人機(jī)交互，以及其他物理環(huán)境數(shù)據(jù)均在同一個(gè)平臺(tái)軟件實(shí)時(shí)同步采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)極低延遲的同步水平同時(shí)確保您的整體方案的便攜性。
數(shù)據(jù)分析平臺(tái)：如果研究人員希望得到比實(shí)時(shí)觀察更深入、全面的結(jié)論， ErgoLAB平臺(tái)可提供數(shù)據(jù)后期分析的強(qiáng)大工具。
ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步平臺(tái)綜合統(tǒng)計(jì)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(dòng)分析與可視化、行為觀察實(shí)時(shí)編碼分析、面部表情分析與狀態(tài)識(shí)別、動(dòng)作姿態(tài)傷害評(píng)估與工效學(xué)分析、交互行為分析（ErgoLAB/ErgoVR人機(jī)交互測試版本）、時(shí)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(hào)分析（如TEMP/SKT皮溫/體溫分析、EOG眼電分析以及其他環(huán)境與生物力學(xué)信號(hào)分析）。系統(tǒng)具備專門的信號(hào)處理模塊以及開放式信號(hào)處理接口，可以直接導(dǎo)出可視化分析報(bào)告以及原始數(shù)據(jù)，支持第三方集成與定制開發(fā)。津發(fā)科技提供定制開發(fā)服務(wù)，與人因工程與工效學(xué)分析評(píng)價(jià)領(lǐng)域相關(guān)的算法模型、軟硬件產(chǎn)品與技術(shù)可深入研發(fā)，詳情咨詢津發(fā)科技！
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