專利名稱：飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙飛行員暗視覺保護(hù)系統(tǒng)及光環(huán)境監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)探測領(lǐng)域及暗視覺生物效應(yīng)，特別涉及一種飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下 駕駛艙飛行員暗視覺保護(hù)系統(tǒng)及光環(huán)境監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
飛機(jī)駕駛艙的照明必須滿足夜間飛行要求。它既要保證飛行員在夜航中能快速而 精確地觀察各種儀表顯示，同時又能保護(hù)觀察艙外黑暗目標(biāo)的夜視力不受損害。飛機(jī)駕駛 艙內(nèi)的照明處于中間視覺范圍內(nèi)。根據(jù)國際照明學(xué)會(CIE)的規(guī)定，亮度水平在幾個cd/m2以上時，視錐細(xì)胞的工 作起主要作用，此時，人眼的瞳孔較小，能夠分辨事物的細(xì)節(jié)，也有色彩的感覺，這種視覺稱 為明視覺(Photopic Vision)；亮度水平在10_3cd/m2以下時，只有視桿細(xì)胞工作，此時只能 看到物體的大致形狀，但不能分辨細(xì)節(jié)，也不能辨別顏色，這種視覺稱為暗視覺(Scotopic Vision)；介于明視覺和暗視覺之間，亮度水平范圍為10_3 3 cd/m2的視覺成為中間視覺 或介視覺(Mesopic Vision),此時視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞交替工作(CIE ,1978)。1擬4年由國際照明委員會(簡稱CIE)承認(rèn)的基于人眼對各種波長λ的光的相對 靈敏度為光譜光視效率函數(shù)。明視覺光譜光視效率函數(shù)V ( λ )，其最大值在555nm處，暗視 覺光譜光視效率函數(shù)V’(λ)，其最大值在507nm處。sip = ^P-= 蒜--式 1
683lJ380 代肌聯(lián) 683^Ρ^(Λ)ν(Λ)&Λ
380
其中683為明視覺下最大光視效率值，1700為暗視覺下最大光視效率值，V (λ)為 明視覺下的光譜光視效率函數(shù)，V' (λ)暗視覺下的光譜光視效率，Ρ(λ)為已知光源的 光譜能量分布。在亮度水平處于暗視覺的情況下，就要根據(jù)上述s/p值，見式1，對實(shí)際測量亮度 進(jìn)行修正，見式2。=1^e*siP式 2
其中，Lnreasure是測量的亮度值，Lactual是實(shí)際亮度值。在亮度水平處于中間視覺時，同樣，需要求出相應(yīng)的s/p值，然后根據(jù)中間視覺模 型進(jìn)行修正。和X模型。MOVE模型得到了中間視覺亮度轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)行采用的光學(xué)探測裝置都是基于明視覺V ( λ )曲線修正，在中間視覺和暗視覺 狀態(tài)下就會造成誤差。對于測試范圍處于中間視覺或暗視覺狀態(tài)的亮度，我們采用中間視 覺、暗視覺轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行修正。
飛機(jī)在處于靜暗飛行狀態(tài)時，需要對駕駛員進(jìn)行暗視覺保護(hù)。1943年邁爾斯發(fā)現(xiàn) 戴紅色眼鏡可以保持暗適應(yīng)狀態(tài)。研究證明，紅色光只對人眼的錐狀感光細(xì)胞起作用，而對 桿狀感光細(xì)胞不起作用，從而保證桿狀細(xì)胞的視紫紅質(zhì)不為紅光所破壞褪色，保證桿狀細(xì) 胞的暗適應(yīng)過程。視紫紅質(zhì)不能吸收波長超過eiOnm的光。近年研究表明，采用色溫較低 的暖白光照明，由于具有較多的長波波長，在暗適應(yīng)保護(hù)方面也能達(dá)到與紅光類似的效果。目前，市面上亮度測量并沒有考慮中間視覺和暗視覺情況下的修正。同時，對于飛 機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下，沒有考慮到亮度信息和暗視覺保護(hù)的綜合作用。本發(fā)明考慮了正確測 量飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下的亮度信息，同時保證駕駛艙內(nèi)的亮度同時，對飛行員的暗視覺進(jìn) 行保護(hù)，對于夜間安全舒適飛行具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙飛行員暗視覺保護(hù)系統(tǒng) 及光環(huán)境監(jiān)測方法，克服目前測量儀器僅以明視覺修正曲線進(jìn)行測量帶來的誤差?，F(xiàn)行照度/亮度測試儀器以明視覺修正曲線進(jìn)行測量，當(dāng)亮度低于一定程度時， 將會造成不準(zhǔn)確。而對于靜暗狀態(tài)下飛行員的暗視覺保護(hù)也缺乏相應(yīng)措施。本發(fā)明主要解 決上述問題。本發(fā)明提出的一種飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙飛行員暗視覺保護(hù)系統(tǒng)裝置，由照 度/亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置11、照度/亮度/光譜監(jiān)測儀器12、中間視覺/暗視覺修 正數(shù)據(jù)庫13、暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)14和暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫組成，其中照度/亮度監(jiān) 測、顯示及控制裝置11分別與照度/亮度/光譜監(jiān)測儀器12、中間視覺/暗視覺修正數(shù)據(jù) 庫13和暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)14連接，暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫15連接暗適應(yīng)保護(hù)光譜系 統(tǒng)14 ；照度/亮度監(jiān)測儀器12對照度/亮度進(jìn)行監(jiān)測，同時測試所在光環(huán)境的光譜分布； 照度/亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置11自動計(jì)算并判斷亮度是否處于明視覺亮度范圍，若不 處于明視覺亮度范圍，則調(diào)用中間視覺/暗視覺修正數(shù)據(jù)庫13對照度/亮度進(jìn)行修正；照 度/亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置11將啟動暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)14，根據(jù)所測得的光譜分 布，調(diào)用暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫15，輸出所需要光譜的光。本發(fā)明中，暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)14將計(jì)算大于6IOnm的紅光所占光譜比 例，并且計(jì)算色溫是否處于1800K-M00K的暖白光，從而判斷光譜是否滿足要求。本發(fā)明中，整個系統(tǒng)形成閉環(huán)反饋，直到暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)14輸出保護(hù)光 譜達(dá)到保護(hù)飛行員暗適應(yīng)的要求時，系統(tǒng)處于保持狀態(tài)。本發(fā)明提出的飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙光環(huán)境監(jiān)測方法，具體步驟如下 在駕駛艙內(nèi)，飛機(jī)處于靜暗飛行狀態(tài)時，對亮度/照度進(jìn)行探測，同時測試相應(yīng)的光
譜，若所測得亮度/照度處于明視覺范圍，則不進(jìn)行修正，若亮度/照度處于中間視覺或是 暗視覺范圍，則先求出s/p值，處于暗視覺亮度范圍，通過式(2)進(jìn)行修正，處于中間視覺亮 度范圍通過中間視覺模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修正，以得到正確的亮度/照度信息；
當(dāng)所測亮度/照度及光譜信息輸入到監(jiān)測、顯示裝置，裝置將控制暗適應(yīng)保護(hù)光譜系 統(tǒng)，提供和補(bǔ)足亮度/照度，并通過暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫控制輸出的光譜分布，以達(dá)到保 護(hù)暗適應(yīng)的作用；
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙光環(huán)境監(jiān)測及飛行員暗視覺保護(hù)系統(tǒng)，由照度/亮 度監(jiān)測、顯示及控制裝置(11)、照度/亮度/光譜監(jiān)測儀器(12)、中間視覺/暗視覺修正數(shù) 據(jù)庫(13)、暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)(14)和暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫組成，其特征在于照度/ 亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置(11)分別與照度/亮度/光譜監(jiān)測儀器(12)、中間視覺/暗視 覺修正數(shù)據(jù)庫(13)和暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)(14)連接，暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫(15)連接暗 適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)(14)；照度/亮度監(jiān)測儀器(12)對照度/亮度進(jìn)行監(jiān)測，同時測試所在 光環(huán)境的光譜分布；照度/亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置(11)自動計(jì)算并判斷亮度是否處于 明視覺亮度范圍，若不處于明視覺亮度范圍，則調(diào)用中間視覺/暗視覺修正數(shù)據(jù)庫(13)對 照度/亮度進(jìn)行修正；照度/亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置(11)將啟動暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng) (14)，根據(jù)所測得的光譜分布，調(diào)用暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫(15)，輸出所需要光譜的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙光環(huán)境監(jiān)測及飛行員暗視覺保 護(hù)系統(tǒng)，其特征在于暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)(14)計(jì)算大于eiOnm的紅光所占光譜比例，并且 計(jì)算色溫是否處于1800K-M00K的暖白光，從而判斷光譜是否滿足要求。
3.—種如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙光環(huán)境監(jiān)測及飛行員暗視覺 保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于具體步驟如下在駕駛艙內(nèi)，飛機(jī)處于靜暗飛行狀態(tài)時，對亮度/照度進(jìn)行探測，同時測試相應(yīng)的光 譜，若所測得亮度/照度處于明視覺范圍，則不進(jìn)行修正，若亮度/照度處于中間視覺或是 暗視覺范圍，則先求出s/p值，處于暗視覺亮度范圍，通過式(2)進(jìn)行修正，處于中間視覺亮 度范圍通過中間視覺模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修正，以得到正確的亮度/照度信息；當(dāng)所測亮度/照度及光譜信息輸入到監(jiān)測、顯示裝置，裝置將控制暗適應(yīng)保護(hù)光譜系 統(tǒng)，提供和補(bǔ)足亮度/照度，并通過暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫控制輸出的光譜分布，以達(dá)到保 護(hù)暗適應(yīng)的作用；其中
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)靜暗飛行狀態(tài)下駕駛艙飛行員暗視覺保護(hù)系統(tǒng)及光環(huán)境監(jiān)測方法。由照度／亮度監(jiān)測、顯示及控制裝置、照度/亮度／光譜監(jiān)測儀器、中間視覺／暗視覺修正數(shù)據(jù)庫、暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)和暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫組成，飛機(jī)處于靜暗飛行狀態(tài)時，對亮度／照度進(jìn)行探測，測試相應(yīng)光譜，若所測得亮度／照度處于明視覺范圍，則不修正，若亮度／照度處于中間視覺或是暗視覺范圍，求出s/p值，處于暗視覺亮度范圍，進(jìn)行修正，處于中間視覺亮度范圍通過中間視覺模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修正，得到正確的亮度／照度信息；當(dāng)所測亮度／照度及光譜信息輸入到監(jiān)測、顯示裝置，裝置將控制暗適應(yīng)保護(hù)光譜系統(tǒng)，提供補(bǔ)足亮度／照度，通過暗適應(yīng)光譜控制數(shù)據(jù)庫控制輸出的光譜分布。本發(fā)明在滿足飛行操作視覺任務(wù)的條件下，對飛行員的暗視覺進(jìn)行有效保護(hù)。
文檔編號B64D47/00GK102120492SQ20111004394
公開日2011年7月13日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者姚其, 孫耀杰, 林燕丹, 童立青 申請人:復(fù)旦大學(xué)