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光環境工效學模擬艙

一、方案概述

ErgoSIM光環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、方案組成

1. 光環境模擬仿真平臺

SPEOS是法國OPTIS公司開發的功能強大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，強大的解決方案提供*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*公司。

SPEOS是全球*一整和裝備結構進行光機系統的模擬仿真設計軟件，是全球*一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*先的數據庫包括：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。

  SPEOS是法國OPTIS公司開發的功能強大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，強大的解決方案提供*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*公司。

  SPEOS是全球*一整和裝備結構進行光機系統的模擬仿真設計軟件，是全球*一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*先的數據庫包括: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。

  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，在產品的初步設計和詳細設計階段對方案進行可行性驗證，實現在設計前期發現、反饋和處理問題；同時，系統通過SPEOS數據同步模塊插件結合ErgoLAB人機環境測試云平臺可以實現在不同光學仿真模擬環境下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）、人機交互數據（包含如桌面與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、翻頁等；VR終端界面人機交互行為數據及對應的雙手操作行為，如拾取、丟棄、控制等）、虛擬環境時空狀態監測(包含如實時監測分析VR虛擬時空下的行走軌跡、訪問狀態以及視線變化、情緒變化、交互操作行為等)等客觀量化數據進行人因測試與工效學分析評價，實現裝備與系統研發的全生命周期管理，幫助客戶提升研發設計能力，科學、有效指導新產品的研發設計，高效、高精度分析預測產品性能，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。

2. 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。

3. 光環境測量與炫光評估系統

光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。

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、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

UCL高密度近紅外腦成像系統通過結合ErgoLAB人機環境同步云平臺可以實現在不同實驗環境下對裝備及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，將近紅外腦成像數據與廣泛的數據同步，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。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。

如果研究人員希望得到比實時觀察更深入、全面的結論， ErgoLAB可提供數據后期分析的強大工具。ErgoLAB人機環境同步云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、行為觀察分析、面部表情分析、動作姿態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。

光環境工效學模擬艙