一种驾驶舱光学环境测试装置及方法与流程

本发明涉及一种驾驶舱光学环境测试装置及方法，可用于采集驾驶舱内完整的照明数据分布情况，并用于飞机驾驶舱内照明系统设计、飞行员视觉需求的测试与评价，最终指导驾驶舱内的照明设计。
背景技术：
：飞机驾驶舱中各种信息的传递与飞行员接收信息的最主要通道是视觉，视觉信息的可读或辨认与驾驶舱环境照明密切相关。驾驶舱照明的好坏是直接影响飞行员视觉功能发挥的一个重要因素。作为驾驶舱照明研究的基础，驾驶舱内光学环境的测试及测量方法的研究就尤为重要，测试数据的准确性及可靠性是影响驾驶舱数字光环境模型和人机工效研究的重大影响因素之一。技术实现要素：本发明目的是提供一种新型的驾驶舱光学环境测试装置。为驾驶舱光学环境的搭建和测试提供了一种可行而高效的方法，规范了驾驶舱光学环境的测试标准，为驾驶舱内人机工效研究提供了数据平台。为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种驾驶舱光学环境测试装置，其特征在于，包含有，暗室，其环境照度小于0.01lx；模拟驾驶舱，其处于所述暗室内，所述模拟驾驶舱用于模拟真实驾驶舱，所述模拟驾驶舱内具有被测照明设备，所述模拟驾驶舱上具有自转转台，使得所述模拟驾驶舱能够水平360°旋转；光源，其上具有移位装置，使得光源能够水平移位；以及，测试设备，其置于设计眼位，所述测试设备具有亮度计。所述被测照明设备具有平视显示器、正前方控制板、多功能显示器、辅助显示器；、警告灯/信号灯板、导光板/信号灯、泛光灯。本发明还提供一种驾驶舱光学环境测试方法，其特征在于，包含有以下步骤，提供装置；考虑环境照度、光源位置及驾驶舱的旋转角度对测试的影响；驾驶舱照明的物理参数测量采用分区法与取面法结合方式进行测量：取面法：每个面连续测试3次，最后取3次测试的平均值；分区法：为便于测试驾驶舱各显示装置显示面的亮度、光分布和色度值等，将显示装置分成区域进行测试；照度测试位置分基准位置和随机位置：基准位置是固定的并按以下原则选取：第一类按照驾驶舱光敏传感器布局的位置确定，第二类按照显示器有效显示面积的对角线选取，选取一条对角线(原则上不选择有光敏传感器的那条对角线)2个对角点，最大程度提高照度测试的覆盖面和完整性；随机位置是需测试的点(面)或是观察的点(面)，首先考虑显示器有效显示面积的尺寸，按照等分原则对显示器有效显示面积分区，原则上对各显示器横向等分，等分间距d＝(100～200)mm，假定等分区域数量为n，n一般介于2和4之间；然后按照测试点的类型和位置选取测试点，原则上每个区域内选择不少于2种类型测试点(按照颜色区分类型，并尽量提高测各试点的分布间距)，同时保证整个显示器内所有测试点中每种类型(按照颜色定义)至少有1个；最终按照所有测试点的位置确定传感器的数量和位置，当各区域内任意2个测试点的间距小于横向等分间距d的一半时，则选取更靠近该区域的几何中心的测试点作为照度采集点，最终各显示器内传感器的数量应介于n与2n之间；驾驶舱各显示装置的显示面在保持测试距离不变的状态下，对亮度计的位置进行水平方向和垂直方向的移动，或保持亮度计的位置不变，通过改变亮度计角度，以获得所需的测试方向与被测显示装置的显示面法向方向的夹角；最终各显示装置工作在不同的环境照明强度下，按照上述方法依次测量各显示装置中有效显示面上各区域亮度。与现有技术相比，本发明的优点至少在于：1、测试方法针对所有环境条件均有可执行方案；2、测试方法覆盖驾驶舱内所有照明设备；3、测试数据严格覆盖所有观察面，数据准确，建立的光学模型可靠；4、通用性好，能够广泛适用于多型号飞机。附图说明图1是本发明中驾驶舱实验装置布置示意图。图2是本发明中驾驶舱中光源与驾驶舱的相对位置示意图。图3是本发明中测试系统组成示意图。图4是本发明中设计眼位到被测试设备水平面布置示意图。图5是本发明中设计眼位到被测试设备垂直面布置示意图。图6是本发明中多功能显示器分割子面(区域)示意图。图7是本发明中平视显示器分割子面(区域)示意图。图8是本发明中辅助显示器分割子面(区域)示意图。图9是本发明中正前方控制板分割子面(区域)示意图。具体实施方式下面通过具体的实施方法结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明在动态光学环境中中进行，实验环境与设备主要包括：暗室、光源、驾驶舱和测试设备。其中暗室环境照度小于0.01lx，光源采用自然光与模拟光源结合的方式来实现，驾驶舱及舱内设备与飞机装机件外形及功能(仅照明)相同，被测照明设备包括平视显示器、正前方控制板、多功能显示器、辅助显示器、警告灯、信号灯板、导光板、信号灯、泛光灯。驾驶舱中光源与驾驶舱的相对位置如图1所示。驾驶舱可以沿着水平面360°自由旋转，光源也可沿两个轴向移动。测试设备与被测试设备组成的测试系统，如图2所示，其中测试设备(亮度计等)放置于设计眼位，如图3、图4所示。本发明考虑19×7×5×10四因素影响，其中第一个变量是十九种环境照度强度水平，见表1。表1实验环境照度强度水平序号环境光环境照度(lx)1夜晚10.12夜晚20.23夜晚30.54黎明黄昏115黎明黄昏226黎明黄昏357黎明黄昏4108阴天1209阴天25010阴天310011阴天420012阴天5500013阴天6100014阴天7200015阴天8500016晴天11000017晴天22000018晴天35000019晴天直射光(阳光直射)110000第二个变量和第三个变量是天空分布的光源位置，分垂直、水平两个位置的，光源位置角度见表2。表2光源与相对于驾驶舱平显显示平面的角度分布第四个变量是驾驶舱沿水平方向转动的角度，分为180°、160°、140°、120°、100°、80°、60°、40°、20°、0°十个角度。驾驶舱照明的物理参数测量采用分区法与取面法结合方式进行测量。取面法中每个面连续测试3次，最后取3次测试的平均值。分区法是为便于测试驾驶舱各显示装置显示面的亮度、光分布和色度值等，将显示装置分成区域进行测试，区域划分见图6、图7、图8、图9。在驾驶舱各显示装置的显示面上选择测试点pi，测试区域内的亮度，在测试pi区域内的亮度li时，亮度计可平移，亮度计与被测区域的距离如图3和图4所示。照度测试位置分基准位置和随机位置。基准位置是固定的并按以下原则选取：第一类按照驾驶舱光敏传感器布局的位置确定，第二类按照显示器有效显示面积的对角线选取，选取一条对角线(原则上不选择有光敏传感器的那条对角线)2个对角点，最大程度提高照度测试的覆盖面和完整性；随机位置是需测试的点(面)或是观察的点(面)，首先考虑显示器有效显示面积的尺寸，按照等分原则对显示器有效显示面积分区，原则上对各显示器横向等分，等分间距d＝(100～200)mm，假定等分区域数量为n，n一般介于2和4之间；然后按照测试点的类型和位置选取测试点，原则上每个区域内选择不少于2种类型测试点(按照颜色区分类型，并尽量提高测各试点的分布间距)，同时保证整个显示器内所有测试点中每种类型(按照颜色定义)至少有1个；最终按照所有测试点的位置确定传感器的数量和位置，当各区域内任意2个测试点的间距小于横向等分间距d的一半时，则选取更靠近该区域的几何中心的测试点作为照度采集点，最终各显示器内传感器的数量应介于n与2n之间；驾驶舱各显示装置的显示面在保持测试距离不变的状态下，对亮度计的位置进行水平方向和垂直方向的移动，或保持亮度计的位置不变，通过改变亮度计角度，以获得所需的测试方向与被测显示装置的显示面法向方向的夹角。最终各显示装置工作在不同的环境照明强度下，按照上述方法依次测量各显示装置中有效显示面上各区域亮度。以上仅表达了本发明的实施方法，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12