留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

载人潜水器操作屏幕的暗适应评估研究

高馨薇 陈登凯 孙意为

高馨薇, 陈登凯, 孙意为. 载人潜水器操作屏幕的暗适应评估研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(6): 912-921. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220152
引用本文: 高馨薇, 陈登凯, 孙意为. 载人潜水器操作屏幕的暗适应评估研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(6): 912-921. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220152
GAO Xinwei, CHEN Dengkai, SUN Yiwei. Dark Adaption Evaluation of Operating Screen in Manned Submersible[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(6): 912-921. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220152
Citation: GAO Xinwei, CHEN Dengkai, SUN Yiwei. Dark Adaption Evaluation of Operating Screen in Manned Submersible[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(6): 912-921. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220152

载人潜水器操作屏幕的暗适应评估研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220152
基金项目: 

国家重点研发计划专项项目 2021YFC2800600

陕西省重点研发计划项目 2022GY-311

详细信息
    作者简介:

    高馨薇(1997-), 硕士研究生, 研究方向为工业设计方法、人机工效与设计仿真, rosemary@mail.nwpu.edu.cn

    通讯作者:

    陈登凯, 教授, 博士生导师, chendengkai@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: TB472

Dark Adaption Evaluation of Operating Screen in Manned Submersible

  • 摘要: 安全性作为载人潜水器潜航员下潜工作基础, 减少作业过程中视觉障碍给安全带来的潜在威胁, 缩短潜航员暗适应反应时间显得尤为重要。暗适应作为影响潜航员作业的重要视觉影响因素, 反复切换和适应高反差亮度环境导致人眼暗适应时间延长, 从而影响潜器作业安全性和准确度。本文针对潜航作业照明环境, 依据过渡照明方法, 利用过渡屏照明来补偿人眼在恶劣光照条件下的暗适应反应时间。实验中通过改变过渡屏亮度等级和观察时间以评估过渡照明的最优亮度及时间范围, 达到视觉优化作用, 保障潜航员操作安全。
  • 图  1  潜器布局

    图  2  操作界面

    图  3  实际操纵

    图  4  过渡屏幕示意图

    图  5  暗适应仪器视标外观

    图  6  亮度对照实验流程

    图  7  实验所得人眼暗适应总时间散点图

    图  8  实验所得人眼暗适应时间差散点图

    图  9  亮度对照组总时间拟合曲线

    图  10  亮度对照组J3-J0时间差拟合曲线

    图  11  总时间30%拟合曲线

    图  12  J3-J0时间差30%拟合曲线

    图  13  时间对照实验流程

    图  14  时间对照组总时间拟合曲线

    图  15  时间对照组J3-J0时间差拟合曲线

    表  1  暗适应实验相关亮度值

    指标 等级 亮度值/(cd·m-2)
    光环境亮度 - 640±10%
    J0 0.64
    主观暗适应阈值 J1 0.64×10-1
    视标亮度等级 J2 0.64×10-2
    J3 0.64×10-3
    过渡屏亮度 15% 30.63
    25% 50.05
    35% 72.33
    45% 89.51
    下载: 导出CSV

    表  2  被试人员情况

    人员 人数 年龄 视力(矫正视力)
    男性 13 22~28 1.0
    女性 11 22~25 1.0
    总体 24 22~28 1.0
    下载: 导出CSV

    表  3  亮度对照实验组指标

    实验组 过渡屏亮度情况及调控值 观察过渡屏时间情况
    子实验1-常规组 OFF OFF
    子实验2-对照组 ON亮度15% 5 s
    子实验3-对照组 ON亮度25% 5 s
    子实验4-对照组 ON亮度35% 5 s
    子实验5-对照组 ON亮度45% 5 s
    下载: 导出CSV

    表  4  J3-J0反应总时间组的正态性检验

    亮度等级/% 柯尔莫戈洛夫-斯米诺夫 夏皮洛-威尔克
    统计 自由度 显著性 统计 自由度 显著性
    0 0.078 23 0.200* 0.980 23 0.905
    15 0.123 23 0.200* 0.968 23 0.647
    25 0.089 23 0.200* 0.978 23 0.864
    35 0.118 23 0.200* 0.959 23 0.447
    45 0.108 23 0.200* 0.984 23 0.956
    下载: 导出CSV

    表  5  J3-J0反应时间差组正态性检验

    亮度等级/% 柯尔莫戈洛夫-斯米诺夫 夏皮洛-威尔克
    统计 自由度 显著性 统计 自由度 显著性
    0 0.089 23 0.200* 0.970 23 0.685
    15 0.208 23 0.011 0.929 23 0.104
    25 0.136 23 0.200* 0.947 23 0.256
    35 0.150 23 0.196 0.929 23 0.103
    45 0.112 23 0.200* 0.967 23 0.624
    下载: 导出CSV

    表  6  J3-J0档位反应总时间的皮尔逊相关性

    亮度等级 总时间
    亮度等级 皮尔逊相关性 1 -0.249**
    显著性(双尾) 0.007
    个案数 115 115
    总时间 皮尔逊相关性 -0.249** 1
    显著性(双尾) 0.007
    个案数 115 115
    下载: 导出CSV

    表  7  J3-J0档位反应时间差的皮尔逊相关性

    亮度等级 总时间
    亮度等级 皮尔逊相关性 1 -0.374**
    显著性(双尾) 0.000
    个案数 115 115
    时间差 皮尔逊相关性 -0.374** 1
    显著性(双尾) 0.000
    个案数 115 115
    下载: 导出CSV

    表  8  时间对照组实验指标

    实验组 过渡屏幕亮度情况及调控值 观察过渡屏幕时间
    子实验1-常规组 OFF -
    子实验2-对照组 ON亮度25% 5 s
    子实验3-对照组 ON亮度25% 8 s
    子实验4-对照组 ON亮度25% 11 s
    下载: 导出CSV
  • [1] 吴园涛, 段晓男, 沈刚, 等. 强化我国海洋领域国家战略科技力量的思考与建议[J]. 地球科学进展, 2021, 36(4): 413-420 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXJZ202104008.htm

    WU Y T, DUAN X N, SHEN G, et al. Thoughts and suggestions on strengthening the national strategic scientific and technological forces in the marine field of China[J]. Advances in Earth Science, 2021, 36(4): 413-420 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXJZ202104008.htm
    [2] 胡震, 曹俊. 载人深潜技术的发展与应用[J]. 中国工程科学, 2019, 21(6): 87-94 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCKX201906015.htm

    HU Z, CAO J. Development and application of manned deep diving technology[J]. Strategic Study of CAE, 2019, 21(6): 87-94 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCKX201906015.htm
    [3] BOYCE P R, VEITCH J A, NEWSHAM G R, et al. Lighting quality and office work: two field simulation experiments[J]. Lighting Research & Technology, 2006, 38(3): 191-223
    [4] YANG B, LI Y D, SUN Y J. Transient effects of harsh luminous conditions on the visual performance of aviators in a civil aircraft cockpit[J]. Applied Ergonomics, 2013, 44(2): 185-191 doi: 10.1016/j.apergo.2012.07.005
    [5] MASHIMO H. State of the road tunnel safety technology in Japan[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2002, 17(2): 145-152 doi: 10.1016/S0886-7798(02)00017-2
    [6] LACHENMAYR B, BERGER J, BUSER A, et al. Reduced visual function causes higher risks of traffic accidents[J]. Der Ophthalmologe, 1998, 95(1): 44-50 doi: 10.1007/s003470050234
    [7] 何世永, 梁波, 钟升明, 等. 基于光环境室内仿真和视觉功效实验的公路隧道照明评价方法研究[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2020, 39(3): 27-35 doi: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.03.04

    HE S Y, LIANG B, ZHONG S M, et al. Evaluation method of highway tunnel lighting based on indoor simulation of light environment and visual performance experiment[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University (Natural Sciences), 2020, 39(3): 27-35 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.03.04
    [8] VAN NAKAGAWARA B, MONTGOMERY R W, WOOD K J. Aircraft accidents and incidents associated with visual effects from bright light exposures during low-light flight operations[J]. Optometry, 2007, 78(8): 415-420 doi: 10.1016/j.optm.2006.11.016
    [9] 张凌超, 王生昌, 张新锋, 等. 营运车辆驾驶员驾驶适宜性暗适应分级评价指标确立[J]. 公路交通科技, 2013, 30(9): 140-144 doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2013.09.022

    ZHANG L C, WANG S C, ZHANG X F, et al. Establishing graded evaluation indexes of dark-adaptation for commercial vehicle drivers[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2013, 30(9): 140-144 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2013.09.022
    [10] 袁环宇, 张萌. 地铁车辆段过渡照明设计探讨[J]. 建筑电气, 2018, 37(3): 38-42 doi: 10.3969/j.issn.1003-8493.2018.03.006

    YUAN H Y, ZHANG M. Discussion about transitional lighting design for metro vehicle depot[J]. Building Electricity, 2018, 37(3): 38-42 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1003-8493.2018.03.006
    [11] 李光曦. 地下汽车库过渡照明节能设计探讨[J]. 智能建筑电气技术, 2016, 10(3): 36-39 doi: 10.3969/j.issn.1729-1275.2016.03.008

    LI G X. Discussion on energy-saving design of underground garage transition lighting[J]. Electrical Technology of Intelligent Buildings, 2016, 10(3): 36-39 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1729-1275.2016.03.008
    [12] 肖志军, 栾利强. 基于照度的高速公路隧道入口安全评价研究[J]. 交通科技, 2015(6): 72-74 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL201403017.htm

    XIAO Z J, LUAN L Q. Safety evaluation at highway tunnel entrance based on illumination[J]. Transportation Science and Technology, 2015(6): 72-74 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL201403017.htm
    [13] HE S Y, TäHKäMö L, MAKSIMAINEN M, et al. Effects of transient adaptation on drivers' visual performance in road tunnel lighting[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2017, 70: 42-54 doi: 10.1016/j.tust.2017.07.008
    [14] 丁忠军, 高翔, 刘保华. 蛟龙号载人潜水器驾驶与操纵训练模拟系统[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2019, 40(3): 440-448 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBG201903002.htm

    DING Z J, GAO X, LIU B H. Diving and operation training simulation system for JIAOLONG manned submersible[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2019, 40(3): 440-448 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBG201903002.htm
    [15] 陈登凯, 范昱, 张帅, 等. 舱内功能及人机工效导向的载人潜水器工作舱布局设计方法[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(2): 41-50 doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.006

    CHEN D K, FAN Y, ZHANG S, et al. Manned submersible working cabin layout design method under cabin function system constraints and ergonomic constraints[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2018, 13(2): 41-50 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.006
    [16] 季卓莺, 邵红, 林燕丹. 暗适应时间、背景亮度和眩光对人眼对比度阈值影响的探讨[J]. 照明工程学报, 2006, 17(4): 1-4, 15 doi: 10.3969/j.issn.1004-440X.2006.04.001

    JI Z Y, SHAO H, LIN Y D. The effect of adaptation time, adaptation luminance and glare on contrast of human's eye[J]. China Illuminating Engineering Journal, 2006, 17(4): 1-4, 15 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-440X.2006.04.001
    [17] SHI L G, ZHANG Y X, WANG Z L, et al. Luminance parameter thresholds for user visual comfort under daylight conditions from subjective responses and physiological measurements in a gymnasium[J]. Building and Environment, 2021, 205: 108187 doi: 10.1016/j.buildenv.2021.108187
    [18] 孙铭壑. 高速列车驾驶室光环境研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2012

    SUN M H. Study of lighting environment of locomotive cab for high-speed train[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2012 (in Chinese)
    [19] PLAINIS S, MURRAY I J, CHARMAN W N. The role of retinal adaptation in night driving[J]. Optometry and Vision Science, 2005, 82(8): 682-688 doi: 10.1097/01.opx.0000175559.77853.45
    [20] 国家海洋局. HY/T 222-2017载人潜水器潜航学员培训大纲[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017

    State Oceanic Administration. HY/T 222-2017 Training outlines for the manned submersible pilot in training[S]. Beijing: Standards Press of China, 2017 (in Chinese)
    [21] 余浩, 李政年, 项光强, 等. 长航对潜艇艇员心理的影响[J]. 海军医学杂志, 1999, 20(1): 33-35 doi: 10.3969/j.issn.1009-0754.1999.01.016

    YU H, LI Z N, XIANG G Q, et al. Psychological effects of prolonged sailing on submariners[J]. Journal of Navy Medicine, 1999, 20(1): 33-35 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1009-0754.1999.01.016
    [22] 黄加伟. 船舶驾驶台显示终端对夜航安全影响研究[D]. 大连: 大连海事大学, 2020

    HUANG J W. Study on the impacts of sea-ships' visual display units on navigation safety at night[D]. Dalian: Dalian Maritime University, 2020 (in Chinese)
    [23] WICKENS C D, HOLLANDS J G, BANBURY S, et al. Engineering psychology and human performance[M]. 4th ed. New York: Routledge, 2016: 544
    [24] 国家市场监督管理总局, 国家标准化管理委员会. GB/T 39388-2020照度计和亮度计的性能表征方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2020

    State Administration for Market Regulation, Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T 39388-2020 Characterization of the performance of illuminance meters and luminance meter[S]. Beijing: Standards Press of China, 2020 (in Chinese)
    [25] 赵新恒, 王雁, 张琳, 等. 不同环境亮度下影响近视眼对比度阈值的主要像差项[J]. 眼科新进展, 2020, 40(6): 551-553, 558 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XKJZ202006013.htm

    ZHAO X H, WANG Y, ZHANG L, et al. Main aberrations affecting contrast threshold of myopia under different ambient brightness[J]. Recent Advances in Ophthalmology, 2020, 40(6): 551-553, 558(in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XKJZ202006013.htm
  • 加载中
图(15) / 表(8)
计量
  • 文章访问数:  56
  • HTML全文浏览量:  55
  • PDF下载量:  11
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-20
  • 刊出日期:  2022-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回