公开/公告号CN113870651A
专利类型发明专利
公开/公告日2021-12-31
原文格式PDF
申请/专利权人 中国航空无线电电子研究所;
申请/专利号CN202111304650.1
申请日2021-11-05
分类号G09B9/08(20060101);G09G5/10(20060101);
代理机构31239 上海和跃知识产权代理事务所(普通合伙);
代理人杨慧
地址 200233 上海市徐汇区桂平路432号
入库时间 2023-06-19 13:29:16
技术领域
本发明涉及综合式航空电子系统领域，具体涉及一种驾驶舱显示器亮度调节实验装置以及实验方法
背景技术
随着航空电子系统显示系统的复杂程度和智能化程度不断提高，为使驾驶舱内的用户随时获取准确、可靠的信息，驾驶舱内使用的显示器必须具有高可靠性。同时，因为飞机驾驶员左右手都要操作仪器，且为提高座舱显示器的易读性和缓解驾驶员视觉疲劳，显示器的光强还应能根据周围环境和用户需求相应调整，以避免用户在环境光很强时看不清显示内容，或在环境光很暗时感到刺眼。
人眼感受到的主观亮度不仅取决于显示器本身的亮度，还与主光源和外界光强的对比度有关。因此设计亮度调节实验环境应高度还原驾驶舱内的真实光照环境，以达到屏幕亮度调节实验效果最优。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种驾驶舱显示器亮度调节实验装置以及该驾驶舱显示器亮度调节实验装置的实验方法，为驾驶舱显示器亮度调节实验提供光照环境，从而使实验成功的显示器能在飞行阶段清楚显示所需的数据信息，提高易读性，并使驾驶员缓解视觉疲劳。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种驾驶舱显示器亮度调节实验装置，包括模拟驾驶舱、模拟舱保护罩和舱体平台；
舱体平台包含旋转结构和导轨结构，旋转结构用于带动模拟驾驶舱进行旋转运动，导轨结构用于带动模拟舱保护罩在导轨上前后移动，从而切换模拟驾驶舱的自然光环境或暗环境；
模拟驾驶舱内部所有发光器件按照真实驾驶舱展开，由控制板控制发光器件的打开与关闭；按照真实驾驶舱摆放显示器的位置在模拟驾驶舱内部设置显示器安装架，在每个显示器安装架下安装照度计，用于感知实验的显示器实际显示的亮度值；在部分或全部显示器安装架下安装环境光传感器，在位于模拟驾驶舱中的遮光板上方一侧或两侧安装远程光传感器；控制板DCP采集远程光传感器感知的模拟驾驶舱外部亮度并送给控制板检测设备显示，调试盒采集环境光传感器感知的模拟驾驶舱内部环境光和照度计感知的显示器实际显示的亮度值并送给计算机；
在模拟驾驶舱里还设有手动亮度调节旋钮，用于主试人员对于实验的显示器当前显示的亮度值进行补偿，或由于性能公差和老化而导致的显示屏幕亮度衰减的补偿。
根据上述一种驾驶舱显示器亮度调节实验装置的实验方法，其特征在于：
在自然光环境下，模拟舱保护罩完全打开，旋转模拟驾驶舱朝向，使机头方向对准当天日落方向；
在模拟暗室环境时，模拟驾驶舱复位旋转状态，模拟舱保护罩完全闭合，控制板控制发光元件全部关闭；
在模拟暗室只开顶灯时：模拟驾驶舱复位旋转状态，模拟舱保护罩完全闭合，控制板控制除顶部发光元件外其余发光元件全部关闭；
在模拟暗室雷暴模式时：模拟驾驶舱复位旋转状态，模拟舱保护罩完全闭合，控制板控制顶部发光元件间隔打开。
实验过程如下：
根据预设光照场景的开始时间进行实验，首先记录环境光传感器和远程光传感器的读数；
然后安排被试人员对预设的显示器亮度进行舒适度评估，如不舒适则通过手动亮度调节旋钮调节显示器亮度直到被试感觉舒适为止，主试人员记录被试人员感觉舒适的显示器亮度命令值和照度计的亮度值；
多个被试人员依次进行舒适度评估，直到被试人员都完成评估后，完成一个场景的实验，等待下一个场景到来时，重复上述实验过程，直到完成所有实验条件。
在实验数据分析时：
通过对比不同实验条件下照度计与传感器测得的照度值，对强光环境和暗环境下ALS/RLS的性能指标进行评估，同时，通过其精度调节相应的调光曲线参数，针对不准确的数值段对亮度进行补偿；
通过对比主观评估获得的显示器亮度值，以及记录的模拟座舱环境照度数据，生成显示器自动调光曲线，与现有的调光曲线进行对比，并对调光曲线参数进行优化。
本发明的有益效果在于：
本发明使显示器的亮度根据以下3个因素进行亮度调节：
1)位于每台显示器屏幕正下方的环境光传感器(ALS)；
2)位于遮光板上方两侧的远程光传感器(RLS)；
3)手动亮度调节旋钮，主要用于飞行员对于当前显示的自动亮度值的补偿，或由于性能公差和老化而导致的显示屏幕亮度衰减的补偿。
本发明最大程度还原了座舱显示系统在飞行中的真实照明环境，通过模拟各种飞行阶段的光照场景变化，并基于被试人员的真实感知，记录不同环境照度下人眼感到舒适的显示器亮度，为拟合显示器自动调光曲线提供数据作为依据，为满足实验数据的可靠性从而为座舱显示器亮度调节功能提供支持。
附图说明
图1-本实施例所示的驾驶舱显示器亮度调节实验装置的整体外观结构布局。
图2-座舱内部布局图。
图3-显示器实验交联图。
图4-RLS实验交联图。
图5-显示器亮度评估流程图。
图6-本实施例所示的驾驶舱显示器亮度调节实验装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图6所示，本实施例所示的驾驶舱显示器亮度调节实验装置，包括模拟驾驶舱2、模拟舱保护罩3和舱体平台1。
舱体平台1包含旋转结构和导轨结构，旋转结构用于带动模拟驾驶舱进行旋转运动，导轨结构用于带动模拟舱保护罩在导轨上前后移动。舱体平台通过控制模拟舱保护罩的前后移动以及模拟驾驶舱的旋转运动从而可以切换模拟驾驶舱的自然光环境或暗环境，提供合适的光环境。
模拟驾驶舱用于提供接近真实飞机驾驶舱的视觉和照明效果，模拟驾驶舱内部所有发光器件(如泛光灯、舱顶灯)按照真实场景，以前仪表板为轴进行展开，由控制板控制发光器件的打开与关闭，示意图如图2所示。按照真实驾驶舱摆放显示器的位置在模拟驾驶舱内部设置显示器安装架，显示器安装架用于待实验的显示器安装。在每个显示器安装架下安装照度计，用于感知实验的显示器实际显示的亮度值。
在部分或全部显示器安装架下安装环境光传感器ALS，环境光传感器主要用于感知模拟驾驶舱内部环境光的变化。
在位于模拟驾驶舱中的遮光板上方一侧或两侧安装远程光传感器(RLS)，主要用于感知模拟驾驶舱外部亮度的变化。
在模拟驾驶舱里还设有手动亮度调节旋钮，主要用于主试人员对于实验的显示器当前显示的亮度值进行补偿，或由于性能公差和老化而导致的显示屏幕亮度衰减的补偿。
参见图3、图4所示，控制板DCP采集远程光传感器(RLS)感知的模拟驾驶舱外部亮度并送给控制板检测设备显示。调试盒采集环境光传感器ALS感知的模拟驾驶舱内部环境光和照度计感知的显示器实际显示的亮度值并送给计算机。
在实验时，基于被试人员的真实感知，用照度计记录不同光照场景下人眼感到舒适的显示器的真实的显示亮度，并根据ALS和RLS获取各种飞行阶段的光照场景变化，从而得到光照场景对显示器调节亮度的影响，为拟合显示器自动调光曲线提供数据作为依据，为满足实验数据的可靠性从而为座舱显示器亮度调节功能提供支持。
根据上述的驾驶舱显示器亮度调节实验装置，实验方法如下：
一、实验场景
表1为实验过程中为模拟不同自然光条件下的预设光照场景，各阶段实验开始时刻的参数范围根据实验当天具体日出日落时刻确定。其中，
1)序号22所示暗室环境：模拟驾驶舱复位旋转状态，模拟舱保护罩完全闭合，控制板控制发光元件全部关闭；
2)序号23所示暗室只开顶灯：模拟驾驶舱复位旋转状态，模拟舱保护罩完全闭合，控制板控制除顶部发光元件外其余发光元件全部关闭；
3)序号24所示暗室雷暴模式：模拟驾驶舱复位旋转状态，模拟舱保护罩完全闭合，控制板控制顶部发光元件间隔打开。
表1自然光条件下不同场景开始时刻表
二、实验程序
1、准备阶段
实验开始前应按照图2提前安装显示器，RLS，照度计及相关测试设备，并根据当天日落方位角设定模拟驾驶舱朝向，使机头方向对准当天日落方向。
实验前应进行以下准备工作：
1)检查并确认驾驶舱控制板组件自动调光功能正常；
2)检查并确认照度计电量充足，功能正常；
3)检查并确认显示器显示和调光功能正常；
4)检查并确认RLS传感器能够正常反馈采集数据；
5)检查并确认ALS传感器能够正常反馈采集数据；
6)调节座舱内座椅位置，使被试眼位点位于驾驶舱设计眼位点处，以保证驾驶员处于最佳观察位置，使观察结果更加符合真实的操作场景。
2、实验阶段
根据预设光照场景的开始时间进行实验，首先在实验记录表上记录ALS和RLS的读数，实验记录表见表2。
然后安排被试人员对预设的显示器亮度进行舒适度评估，如不舒适则通过手动亮度调节旋钮调节显示器亮度直到被试感觉舒适为止，主试人员记录被试人员感觉舒适的两台显示器亮度命令值A1/A2和照度计的亮度值。三个被试人员依次进行舒适度评估，直到三个被试人员都完成评估后，完成一个场景的实验。等待下一个场景到来时，重复上述实验过程，直到完成所有实验条件，评估的流程详见图5。
三、实验数据分析
·传感器数据
通过对比不同实验条件下照度计与传感器测得的照度值，对强光环境和暗环境下ALS/RLS的性能指标进行评估。同时，可以通过其精度调节相应的调光曲线参数，针对不准确的数值段对亮度进行补偿。
表2自动调光实验数据记录表
·显示器亮度数据
通过对比主观评估获得的显示器亮度值，以及记录的模拟座舱环境照度数据，生成显示器自动调光曲线。与现有的调光曲线进行对比，并对调光曲线参数进行优化。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
机译： 调整电视机液晶显示器背光亮度的方法，包括确定控制信号以调节显示器的背光亮度，其中控制单元在确定信号时考虑显示器的对比度调节
机译： 在显示器制造过程中调节显示器屏幕亮度的方法和系统，该显示器使亮度均匀性良好并且易于进行亮度控制
机译： 机动车数字外后视镜的亮度调节方法，包括根据车辆周围环境的亮度确定亮度信号，并根据该信号和其他亮度信号设置显示器的亮度。
