ErgoSIM-光环境工效学模拟舱

光环境工效学模拟舱

一、方案概述

ErgoSIM光环境工效学模拟仿真实验室在整个装备全生命周期贯彻“人因设计”，通过SPEOS光环境模拟仿真系统为核心搭建环境模拟舱，主要承担着不同天气环境下的自然采光和照明方案验证和载人座舱、舰船舱室或建筑室内视觉工效评估，具有各种天气情况和场景的模拟功能。因此，从实验室方案设计上，可以根据不同研究方向设计解决方案满足一般天空模拟、日/月光模拟、夜环境模拟（城市光环境、夜视环境）、特殊场景模拟（海面，不同天空背景等）并结合ErgoLAB人机环境测试云平台进行人机交互任务模拟与评估、主客观人因设计与测评、人机工效分析和评价。

二、方案组成

1. 光环境模拟仿真平台

SPEOS是法国OPTIS公司开发的功能强大的专业用于光学设计、环境与视觉模拟、成像仿真、视觉工效学分析系统应用的照明和光学环境模拟仿真工效学分析系统工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等国际标准的CAD平台，强大的解决方案提供*美的可视化光学系统，和直观的人机交互平台，其仿真技术已经广泛用于航空、航天、、汽车、轨道交通、通用照明等工业领域的研究机构和*公司。

SPEOS是全球*一整和装备结构进行光机系统的模拟仿真设计软件，是全球*一可依据人眼视觉特征和材料真实光学属性进行场景仿真和视觉工效学仿真分析的专业软件。同时SPEOS提供*先的数据库包括：材质库、光源库、涂料库及相关各种光度、色度学标准。SPEOS材质光学属性库提供的玻璃、塑料、铝材、皮革、纺织品已达10000多种,并以全球原材料生产厂家的材料型号编码进行分类。光源库可提供大约10000多种,有Osram. Citiazen、Nichia、 GE、 Vishay、Lumileds 等各国大型照明设备厂生产的LED、LCD、白炽灯、日光灯、弧光灯及各种专用灯光源等,并以全球灯具生产厂家的出厂型号编码进行分类;SPEOS标准数据库库提供目前全球通用的22个光度学和色度学标准和相关细则。同时系统通过CIE的标准认证、内嵌ISO和CIE国际标准的专业光学环境模拟与仿真分析，全天候外部环境光源数据库可提供标准的基于国际CIE标准下的天空环境库，基于CIE标准提供日光模型，可再现任何地理位置的天空光谱亮度，管理远距离成像状态下外界环境光对光学仿真的模拟影响。

SPEOS是法国OPTIS公司开发的功能强大的专业用于光学设计、环境与视觉模拟、成像仿真、视觉工效学分析系统应用的照明和光学环境模拟仿真工效学分析系统工具，*兼容CATIA、UG（NX）、Creo Parametric（pro/E）和Spaceclaim等国际标准的CAD平台，强大的解决方案提供*美的可视化光学系统和直观的人机交互平台，其仿真技术已经广泛用于航空、航天、、汽车、轨道交通、通用照明等工业领域的研究机构和*公司。

SPEOS是全球*一整和装备结构进行光机系统的模拟仿真设计软件，是全球*一可依据人眼视觉特征和材料真实光学属性进行场景仿真和视觉工效学仿真分析的专业软件。同时SPEOS提供*先的数据库包括:材质库、光源库、涂料库及相关各种光度、色度学标准。SPEOS材质光学属性库提供的玻璃、塑料、铝材、皮革、纺织品已达10000多种,并以全球原材料生产厂家的材料型号编码进行分类。光源库可提供大约10000多种,有Osram. Citiazen、Nichia、GE、Vishay、Lumileds等各国大型照明设备厂生产的LED、LCD、白炽灯、日光灯、弧光灯及各种专用灯光源等,并以全球灯具生产厂家的出厂型号编码进行分类;SPEOS标准数据库库提供目前全球通用的22个光度学和色度学标准和相关细则。同时系统通过CIE的标准认证、内嵌ISO和CIE国际标准的专业光学环境模拟与仿真分析，全天候外部环境光源数据库可提供标准的基于国际CIE标准下的天空环境库，基于CIE标准提供日光模型，可再现任何地理位置的天空光谱亮度，管理远距离成像状态下外界环境光对光学仿真的模拟影响。

SPEOS光学仿真软件基于可视化产品三维模型，直接采用数字化样机，使用虚拟环境仿真平台和津发科技ErgoVR人机工效分析平台，进行视觉工效虚拟分析和人因环境评估，在产品的初步设计和详细设计阶段对方案进行可行性验证，实现在设计前期发现、反馈和处理问题；同时，系统通过SPEOS数据同步模块插件结合ErgoLAB人机环境测试云平台可以实现在不同光学仿真模拟环境下对装备及系统进行客观定量的人因与工效学分析与人机交互评价，包含不同光环境下的大脑认知反应（EEG高精度脑电与脑机交互、fNIRS高密度近红外脑功能成像）、视觉加工（Eyetracking眼动轨迹与视线交互）、生理变化（HRV、EDA/GSR、RESP、EMG、PPG、SpO2、ECG、TEMP/SKT、EOG等）、行为动作与面部表情识别（A/V行为与表情音视频、Motion动作捕捉）、生物力学（拉力、握力、捏力、压力）、人机交互数据（包含如桌面与网页终端界面交互行为数据以及对应的键盘操作，鼠标点击、悬浮、划入划出等；移动终端界面交互行为数据以及对应的手指行为，如点击、缩放、滑动、翻页等；VR终端界面人机交互行为数据及对应的双手操作行为，如拾取、丢弃、控制等）、虚拟环境时空状态监测(包含如实时监测分析VR虚拟时空下的行走轨迹、访问状态以及视线变化、情绪变化、交互操作行为等)等客观量化数据进行人因测试与工效学分析评价，实现装备与系统研发的全生命周期管理，帮助客户提升研发设计能力，科学、有效指导新产品的研发设计，高效、高精度分析预测产品性能，降低样机数量和试验次数，从而节省成本、缩短周期，大幅度提升产品的市场竞争力。

2. 视觉工效学评估系统

在现有视觉人机工效评估体系中，通常将评估方法分为主观评估法和客观评估法。工效评估系统可以通过建立人眼视觉模型，对不同材质搭配效果的座舱环境和进行*方位的评估分析。

具体评估内容分为两大部分。

1) 主观评估

• 不同材质搭配的舱内视觉环境评估；

• 不同外部环境光源对舱内材质搭配方案的影响评估；

• 不同材质搭配的舱内视觉环境对飞行员长时间舒适性影响评估；

• 该部分的评估是综合考虑不同的照明视觉环境和不同的舱内材质搭配方案对人的工作效率以及视觉舒适度等因素的影响，通过评估问卷的方式进行评价与统计，从而确定视觉环境的质量。

2) 客观评估

视觉工效评估系统将现今座舱人机工效可读可视性评判标准CIE 145:2002和ISO 15008：2003标准内嵌在评估系统中，从而实现自动化的显示界面可视性分析。

3. 光环境测量与炫光评估系统

光环境测量子系统用于测量由于实验室环境光在飞机模拟舱内营造的光照环境，通过测量数据来评估飞机模拟舱内的照明环境是否符合相关的眩光要求范围内。

4. ErgoLAB人机环境测试云平台

SPEOS光学仿真软件基于可视化产品三维模型，直接采用数字化样机，使用虚拟环境仿真平台和津发科技ErgoVR人机工效分析平台，进行视觉工效虚拟分析和人因环境评估，在产品设计阶段对的方案可行性进行验证，在设计前期发现、反馈和处理问题；

ErgoLAB人机环境测试云平台定制开发的SPEOS数据同步模块结合同步采集数据,可以实现不同光学仿真模拟环境对装备及系统进行客观定量的人因与工效学分析与人机交互评价，包含不同光环境下的大脑认知反应（EEG脑电与脑机交互、fNIRS高密度近红外脑功能成像）、视觉（Eyetracking眼动轨迹与视线交互）、生理变化（HRV、EDA、RESP、EMG、PPG、SpO2、ECG、TEMP/SKT）、行为动作与面部表情变化（A/V行为与表情音视频、Motion动作捕捉）、生物力学（拉力、握力、捏力、压力）、人机交互数据（包含如网页终端界面交互行为数据以及对应的键盘操作，鼠标点击、悬浮、划入划出等；移动终端界面交互行为数据以及对应的手指行为如点击、缩放、滑动等；VR终端界面人机交互行为数据及对应的双手操作拾取、丢弃、控制，VR空间行走轨迹）等客观量化数据进行人因测试与工效学分析评价，帮助客户提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，高效、高精度预测产品性能，降低样机数量和试验次数，从而节省成本、缩短周期，大幅度提升产品的市场竞争力。

三、应用领域及客户

1. 航天领域：美国国家宇航局(NASA)，欧洲航天总署（ESA）等；

2. 航空领域：欧洲航空航天集团（EADS），欧洲空中客车，英国BAE公司，意大利AUGUST直升飞机制造公司，达索航空，加拿大BOMBARDIER等；

3. 国防领域：法国防御设备总署，THALES—法国电子防务设备集团，美国洛克希德—马丁公司，欧洲HONEYWELL防务装备公司，美国CUBIC DEFENSE SYSGEMS公司，美国通用电气等；

4. 汽车领域：德国宝马，法国雷诺汽车集团，法国标致—雪铁龙汽车集团，德国大众，德国奥迪，日本丰田，日本本田，韩国现代，美国通用汽车等。

六、同步方案

UCL高密度近红外脑成像系统通过结合ErgoLAB人机环境同步云平台可以实现在不同实验环境下对装备及系统进行主观和客观定量的人机交互测试、人因与工效学分析与评价：通过ErgoLAB人机环境同步云平台与广泛的数据同步，将近红外脑成像数据与广泛的数据同步，包括常用的生理数据GSR皮肤电，呼吸和心率等、EEG脑电，眼动、fNIRS近红外脑成像，人体动作，行为观察、面部表情、生物力学、人机交互。实现极低延迟的同步水平同时确保您的整体方案的便携性。

如果研究人员希望得到比实时观察更深入、全面的结论， ErgoLAB可提供数据后期分析的强大工具。ErgoLAB人机环境同步云平台综合统计分析模块包含多维度人-机-环境数据综合分析、EEG脑电分析与可视化、眼动分析与可视化、行为观察分析、面部表情分析、动作姿态伤害评估与工效学分析、交互行为分析、时空行为分析、车辆与驾驶行为分析（ErgoLAB驾驶版本）、HRV心率变异性分析、EDA/GSR皮电分析、RESP呼吸分析、EMG肌电分析、General通用信号分析（如SKT皮温分析、EOG眼电分析以及其他环境与生物力学信号分析）。系统具备专门的信号处理模块以及开放式信号处理接口，可以直接导出可视化分析报告以及原始数据，支持第三方集成与定制开发。

光环境工效学模拟舱