CN102120492B - 飞机静暗飞行状态下驾驶舱飞行员暗视觉保护系统及光环境监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞机静暗飞行状态下驾驶舱飞行员暗视觉保护系统及光环境监测方法。由照度／亮度监测、显示及控制装置、照度/亮度／光谱监测仪器、中间视觉／暗视觉修正数据库、暗适应保护光谱系统和暗适应光谱控制数据库组成，飞机处于静暗飞行状态时，对亮度／照度进行探测，测试相应光谱，若所测得亮度／照度处于明视觉范围，则不修正，若亮度／照度处于中间视觉或是暗视觉范围，求出s/p值，处于暗视觉亮度范围，进行修正，处于中间视觉亮度范围通过中间视觉模型数据库进行修正，得到正确的亮度／照度信息；当所测亮度／照度及光谱信息输入到监测、显示装置，装置将控制暗适应保护光谱系统，提供补足亮度／照度，通过暗适应光谱控制数据库控制输出的光谱分布。本发明在满足飞行操作视觉任务的条件下，对飞行员的暗视觉进行有效保护。
Description
技术领域
本发明涉及光学探测领域及暗视觉生物效应，特别涉及一种飞机静暗飞行状态下驾驶舱飞行员暗视觉保护系统及光环境监测方法。
背景技术
飞机驾驶舱的照明必须满足夜间飞行要求。它既要保证飞行员在夜航中能快速而精确地观察各种仪表显示，同时又能保护观察舱外黑暗目标的夜视力不受损害。飞机驾驶舱内的照明处于中间视觉范围内。
根据国际照明学会（CIE）的规定，亮度水平在几个cd/m2以上时，视锥细胞的工作起主要作用，此时，人眼的瞳孔较小，能够分辨事物的细节，也有色彩的感觉，这种视觉称为明视觉（Photopic Vision）；亮度水平在10-3cd/m2以下时，只有视杆细胞工作，此时只能看到物体的大致形状，但不能分辨细节，也不能辨别颜色，这种视觉称为暗视觉（Scotopic Vision）；介于明视觉和暗视觉之间，亮度水平范围为10-3～3 cd/m2的视觉成为中间视觉或介视觉（Mesopic Vision）,此时视锥细胞和视杆细胞交替工作 (CIE ,1978)。
1924年由国际照明委员会（简称CIE）承认的基于人眼对各种波长λ的光的相对灵敏度为光谱光视效率函数。明视觉光谱光视效率函数V(λ)，其最大值在555nm处，暗视觉光谱光视效率函数V’(λ)，其最大值在507nm处。
式1
其中683为明视觉下最大光视效率值,1700为暗视觉下最大光视效率值, V (λ)为明视觉下的光谱光视效率函数，V' (λ) 暗视觉下的光谱光视效率, P(λ)为已知光源的光谱能量分布。
在亮度水平处于暗视觉的情况下，就要根据上述s/p值，见式1，对实际测量亮度进行修正，见式2。
式2
其中,Lmeasure是测量的亮度值，Lactual是实际亮度值。
在亮度水平处于中间视觉时，同样，需要求出相应的s/p值，然后根据中间视觉模型进行修正。
和X模型。MOVE模型得到了中间视觉亮度转换的数据库。
现行采用的光学探测装置都是基于明视觉V（λ）曲线修正，在中间视觉和暗视觉状态下就会造成误差。对于测试范围处于中间视觉或暗视觉状态的亮度，我们采用中间视觉、暗视觉转换模块进行修正。
飞机在处于静暗飞行状态时，需要对驾驶员进行暗视觉保护。1943年迈尔斯发现戴红色眼镜可以保持暗适应状态。研究证明，红色光只对人眼的锥状感光细胞起作用，而对杆状感光细胞不起作用，从而保证杆状细胞的视紫红质不为红光所破坏褪色，保证杆状细胞的暗适应过程。视紫红质不能吸收波长超过610nm的光。近年研究表明，采用色温较低的暖白光照明，由于具有较多的长波波长，在暗适应保护方面也能达到与红光类似的效果。
目前，市面上亮度测量并没有考虑中间视觉和暗视觉情况下的修正。同时，对于飞机静暗飞行状态下，没有考虑到亮度信息和暗视觉保护的综合作用。本发明考虑了正确测量飞机静暗飞行状态下的亮度信息，同时保证驾驶舱内的亮度同时，对飞行员的暗视觉进行保护，对于夜间安全舒适飞行具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞机静暗飞行状态下驾驶舱飞行员暗视觉保护系统及光环境监测方法，克服目前测量仪器仅以明视觉修正曲线进行测量带来的误差。
现行照度／亮度测试仪器以明视觉修正曲线进行测量，当亮度低于一定程度时，将会造成不准确。而对于静暗状态下飞行员的暗视觉保护也缺乏相应措施。本发明主要解决上述问题。
本发明提出的一种飞机静暗飞行状态下驾驶舱飞行员暗视觉保护系统装置，由照度／亮度监测、显示及控制装置11、照度/亮度／光谱监测仪器12、中间视觉／暗视觉修正数据库13、暗适应保护光谱系统14和暗适应光谱控制数据库组成，其中：照度／亮度监测、显示及控制装置11分别与照度/亮度／光谱监测仪器12、中间视觉／暗视觉修正数据库13和暗适应保护光谱系统14连接，暗适应光谱控制数据库15连接暗适应保护光谱系统14；照度/亮度监测仪器12对照度／亮度进行监测，同时测试所在光环境的光谱分布；照度／亮度监测、显示及控制装置11自动计算并判断亮度是否处于明视觉亮度范围，若不处于明视觉亮度范围，则调用中间视觉／暗视觉修正数据库13对照度／亮度进行修正；照度／亮度监测、显示及控制装置11将启动暗适应保护光谱系统14，根据所测得的光谱分布，调用暗适应光谱控制数据库15，输出所需要光谱的光。
本发明中，暗适应保护光谱系统14将计算大于610nm的红光所占光谱比例，并且计算色温是否处于1800K-2400K的暖白光，从而判断光谱是否满足要求。
本发明中，整个系统形成闭环反馈，直到暗适应保护光谱系统14输出保护光谱达到保护飞行员暗适应的要求时，系统处于保持状态。
本发明提出的飞机静暗飞行状态下驾驶舱光环境监测方法，具体步骤如下：
在驾驶舱内，飞机处于静暗飞行状态时，对亮度／照度进行探测，同时测试相应的光谱，若所测得亮度／照度处于明视觉范围，则不进行修正，若亮度／照度处于中间视觉或是暗视觉范围，则先求出s/p值，处于暗视觉亮度范围，通过式(2)进行修正，处于中间视觉亮度范围通过中间视觉模型数据库进行修正，以得到正确的亮度／照度信息；
当所测亮度／照度及光谱信息输入到监测、显示装置，装置将控制暗适应保护光谱系统，提供和补足亮度／照度，并通过暗适应光谱控制数据库控制输出的光谱分布，以达到保护暗适应的作用；
其中： 式(2)
其中,Lmeasure是测量的亮度值，Lactual是实际亮度值，s/p为对比度。
本发明的有益效果在于：通过暗适应条件下的亮度值检测，调节静暗座舱下的照明和导光板的指示灯光谱，在满足飞行操作视觉任务的条件下，对飞行员的暗视觉进行有效保护。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明在驾驶舱内进行光环境监测及提供暗视觉保护示意图。
图3是本发明的运行程序框图。
图中标号：11为照度／亮度监测、显示及控制装置，12为照度/亮度／光谱监测仪器，13为中间视觉／暗视觉修正数据库，14为暗适应保护光谱系统，15为暗适应光谱控制数据库,21为驾驶舱。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：一种飞机驾驶舱静暗状态下飞行员暗视觉保护系统装置，包括照度／亮度监测、显示及控制装置11，照度/亮度监测仪器12，中间视觉／暗视觉修正数据库13，暗适应保护光谱系统14，暗适应光谱控制数据库15,参见图1。将照度/亮度监测仪器12置于仪表板、中央操纵台等位置进行照度/亮度及光谱检测，通过照度／亮度监测、显示及控制装置11进行控制，暗适应保护光谱系统14发出需要光谱的光，保护暗适应效果，见图2。
首先，照度/亮度监测仪器12测量亮度／照度、光谱信息，判断亮度是否处于明视觉亮度范围，即亮度是否大于3cd/m2，如果不处于明视觉亮度范围，则进行中间视觉／暗视觉亮度修正，通过所测量的光谱分布，计算s/p值，处于暗视觉亮度范围，通过式2进行修正，处于中间视觉亮度范围通过中间视觉模型数据库进行修正，以得到正确的亮度／照度信息。然后控制装置11将启动暗适应保护光谱系统14，根据所测得的光谱分布，调用暗适应光谱控制数据库15，输出所需要光谱的光，判断亮度、光谱是否满足要求。判断光谱是否满足要求，是通过计算大于610nm的红光所占光谱比例，并且计算色温是否处于1800K到2400K范围的暖白光之间。如未达到所需要保护暗适应的光谱，则反馈到前面，重新调用输出光谱，直到达到保护飞行员暗适应需求为止。具体执行流程见图3。
如上所述，本发明包括中间视觉／暗视觉亮度修正，保证飞机在静暗飞行状态下的准确测量，同时输出保护暗适应的光谱，整个系统形成闭环，可靠性强。可很好的解决静暗飞行状态下飞行员的暗适应保护问题。
Claims (3)
1.一种飞机静暗飞行状态下驾驶舱光环境监测及飞行员暗视觉保护系统，由照度／亮度监测、显示及控制装置(11)、照度/亮度／光谱监测仪器(12)、中间视觉／暗视觉修正数据库(13)、暗适应保护光谱系统(14)和暗适应光谱控制数据库组成，其特征在于：照度／亮度监测、显示及控制装置(11)分别与照度/亮度／光谱监测仪器(12)、中间视觉／暗视觉修正数据库(13)和暗适应保护光谱系统(14)连接，暗适应光谱控制数据库(15)连接暗适应保护光谱系统(14)；照度/亮度／光谱监测仪器(12)对照度／亮度进行监测，同时测试所在光环境的光谱分布；照度／亮度监测、显示及控制装置(11)自动计算并判断亮度是否处于明视觉亮度范围，若不处于明视觉亮度范围，则调用中间视觉／暗视觉修正数据库(13)对照度／亮度进行修正；照度／亮度监测、显示及控制装置(11)将启动暗适应保护光谱系统(14)，根据所测得的光谱分布，调用暗适应光谱控制数据库(15)，输出所需要光谱的光。
2.根据权利要求1所述的飞机静暗飞行状态下驾驶舱光环境监测及飞行员暗视觉保护系统，其特征在于暗适应保护光谱系统(14)计算大于610nm的红光所占光谱比例，并且计算色温是否处于1800K-2400K的暖白光，从而判断光谱是否满足要求。
3.一种如权利要求1所述的飞机静暗飞行状态下驾驶舱光环境监测及飞行员暗视觉保护系统的监测方法，其特征在于具体步骤如下：
在驾驶舱内，飞机处于静暗飞行状态时，对照度／亮度进行探测，同时测试相应的光谱，若所测得照度／亮度处于明视觉范围，则不进行修正，若照度／亮度处于中间视觉或是暗视觉范围，则先求出s/p值，处于暗视觉亮度范围，通过式(2)进行修正，处于中间视觉亮度范围通过中间视觉／暗视觉修正数据库进行修正，以得到正确的照度／亮度信息；
当所测照度／亮度及光谱信息输入到照度／亮度监测、显示及控制装置时，照度／亮度监测、显示及控制装置将控制暗适应保护光谱系统，提供和补足照度／亮度，并通过暗适应光谱控制数据库控制输出的光谱分布，以达到保护暗适应的作用；
其中： 式(2)
其中,Lmeasure是测量的亮度值，Lactual是实际亮度值，s/p为对比度。
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