本实用新型涉及一种飞行训练设备，具体涉及一种用于演示夜间飞行过程中两种视性错觉的夜视训练设备。
背景技术：
夜间飞行在民用航空中非常常见，在军事领域中更具有特殊意义。自人类开始航空活动以来，飞行错觉就一直困扰着飞行工作者及研究者，且至今未得到有效解决。当亮度环境降低时，视觉的生理功能发生了一系列变化，良好的视敏度及色觉功能将不复存在，周边环境中用以提供判断、参考的信息减少，由此引发的视性错觉严重威胁飞行安全。尽管进行了大量研究，对于绝大多数夜间视性错觉发生的机制，仍然不是十分清楚，因此，通过训练使飞行员对常见的夜间视性飞行错觉有所了解非常必要。
按照广泛接受的视觉双重学说，视杆细胞负责非常暗的照明水平下的视觉(暗视觉)，而视锥细胞的功能为较高亮度水平下的视觉(明视觉)。明视觉提供颜色视觉及解析精细细节(20-20或更高)的能力，但是只有在良好的照明情况下起作用。暗视觉的内容为低品质的；由减少的分辨率限制(通常20-200或更少)并只能提供区分从黑到白色调差别的能力。这种双重感受器系统使得人眼具有了对环境亮度水平较大范围的敏感性。在最大明视觉及最小暗视觉范围内，人眼具有在亮度变化1,000,000,000倍范围内有效作用的能力。人眼的敏感性能随照明变化自动调整。视杆细胞能起作用的最弱光强大约为10-6毫朗伯，而视杆细胞的阈值相当于阴天无月光夜晚的亮度。能引起视锥细胞起作用的最低亮度为10-3毫朗伯，即视锥细胞阈值，粗略的相当于伴有50％月光夜晚的亮度。
1.游动效应
是指在黑暗环境凝视静止微光时，将会感知到其运动的现象。即黑暗环境下凝视点状光源，尽管这个微光是静止的，但是却被感知为运动的。产生这种错觉的确切原因未知，可能为眼的微小定位运动及缺少正常情况稳定视觉感知的环境参照有关。游动效应也可在存在两个微弱光源时发生，但当三个或更多光源出现时，该现象消失。飞行员夜航时会将星星或地面光源误认作其他飞行器，从而导致定向障碍，引起致命后果，飞行员应对这种错觉有所了解。为减少游动效应的不良影响，飞行员夜航时应增加扫视而不是去凝视光源或增大光源强度(如果可能的话)，以避免错觉产生。
2.距离判断错觉
人们通过投射于视网膜上的2D图像线索感知3D环境，这些线索包括源于透视投影效果的视觉信息、立体(双眼)信息及单眼信息。任何情况下，环境提供了大量线索，这些线索可被大脑通过处理及派生而应用。
(1)视觉信息
对于3D环境感知的线索首先来源于眼的位置，Palmer称之为视觉信息，视觉信息线索的第一种类型为调节，Palmer定义调节为眼睫状肌通过临时改变晶状体形状以控制其视觉焦点的过程。通过调整焦点及晶状体厚度，视觉系统感知目标的绝对距离，这种方式只对深度为6-8英尺的距离有效。视觉信息线索的第二种类型为会聚，会聚也是感知目标的绝对距离的一种方式，当双眼聚焦或凝视于一定距离的目标时，双眼会聚的视线形成的角度提供了深度线索，当物体较近时这个角度较大，当物体较远时角度较小，与调节一样会聚功能只对较近距离有用。
(2)立体信息
对于3D环境感知的第二类线索为立体信息，Sedgwick定义立体信息或立体视为感知来自双眼单独视野间存在的差异。目标越近这种双眼间的差异越大，目标越远，差异越小。另外一种立体信息称之为达芬奇立体视(Da Vinci stereopsis)，达芬奇立体视为双眼观察目标时，目标只有部分呈现于任意眼的视野之中，这类单眼视野中总是部分出现的表面更远，达芬奇立体视提供了深度信息，这种信息提供了绝对距离估计的线索。
(3)单眼信息
对于3D环境感知的第三类线索为单眼信息，一些关于距离估计的线索源于单一视网膜影像。运动是感知距离的一种方式，一般称作运动视差。Palmer定义为由于运动引起的固定点对应两眼深度微小不同。另外一个方式为透视投射，即观察者从平面2-D图像捕获线索感知3-D空间。透视投射基于几何规律并包含一系列线索：1)平行线的会聚或线型透视；2)相对于地平线的位置；3)相对大小及熟悉的尺寸；4)纹理梯度；5)闭塞(occlusion)；6)阴影；7)空气或大气透视。
目前尚未见到针对游动效应及距离判断错觉等夜间视性错觉的演示装置，这类装置的匮乏不利于夜间视觉生理训练的开展。
技术实现要素：
为了解决夜间视觉生理训练存在的问题，本实用新型提供一种游动效应及距离判断错觉演示仪。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
该演示仪包括设置于暗室中供训练人员观察的灯光系统，所述灯光系统包括红色点状光源以及设置于红色点状光源两侧的呈线型分布的两个灯组，红色点状光源位于整个灯光系统的中心，两个灯组共面且向红色点状光源侧倾斜，每个灯组包括多个自下而上间隔排列且间距和光源直径依次递减的白色点状光源。
所述红色点状光源选自直径为5～10mm且满足位于10m处的光源照度为10-4～2×10-1lx的红色点状LED灯。该优选方案中，观察距离为10m，光源大小的设计以烛光的尺寸为参考，引起游动效应的光源应满足大于阴天星光环境下地面的照度且小于晴朗夜晚满月环境下地面的照度。
所述两个灯组位于与观察方向垂直的同一个平面内，两个灯组上端具有30～40度夹角。该优选方案中，模拟在10m处观察平行线的汇聚效果，当产生距离错觉时，容易将一定范围角度的两条亮度直线误判为机场跑道；该角度过大或过小均不易产生平行线的汇聚的效果。
每个灯组包括至少4个白色点状光源。点状光源过少，不会使飞行训练人员产生目标为两条直线的提示作用。
所述白色点状光源选自位于10m处的光源照度为10-4～2×10-1lx的白色点状LED灯。照度应满足当飞行员摘下夜视装置时能够通过裸眼进行观察，并与夜视装置下观察对比，照度范围设置为自然状态下夜间地面的的照度范围。
所述间距为100～200mm。该优选方案中，以位于目标10m处进行观察，该间距能够更好的满足对目标走形的提示作用。
所述白色点状光源直径为6～12mm。该优选方案中，以使用夜视装置位于10m处观察，光源直径过大易产生光晕效应，不利于观察；过小则不易满足设计的直径梯度变化要求。
所述演示仪还包括用于支撑灯光系统的灯架。
本实用新型的有益效果体现在：
本实用新型利用两组光源，可帮助飞行人员熟悉裸视及佩戴夜视装置飞行时常见的两种视性错觉，从而提升夜航飞行的操作能力，保证飞行安全性。
附图说明
图1为游动效应及距离判断错觉演示仪的结构示意图；
图中：1为灯架，2为距离判断错觉演示灯光系统，3为游动效应演示灯光系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
参见图1，本实用新型所述游动效应及距离判断错觉演示仪，包括简易灯架1以及设置在该灯架1上的两组灯光系统，其中一组为游动效应演示灯光系统3，光源为单一红色点状LED灯(直径5mm、位于10m处的光源照度为10-2lx)，位于整个灯光系统的中心，用以演示微光环境下的游动效应；另一组为距离判断错觉演示灯光系统2，光源包括两排白色LED灯组，分别位于红色点状LED灯的两侧，两排灯组位于同一个平面内且向红色点状LED灯侧倾斜为八字型(上端保持40度夹角布局)，其中每排灯组包括4个LED白色点状光源(位于10m处的光源照度为10-2lx)，直径自下而上依次为12mm、10mm、8mm及6mm，4个LED白色点状光源间的排列距离自下而上依次为200mm、150mm及100mm，用以演示佩戴微光夜视装置下的距离判断错觉。
以上演示仪作用如下：一是可以帮助飞行人员认识到微光环境下，采取裸眼注视点状光源产生的游动效应，了解和感知对固定目标观察的视性错觉；二是可以帮助飞行人员认识到在微光环境下，佩戴微光夜视装置飞行过程中，对某些特定排列的发光目标的观察，会导致距离判断错觉，并由此造成目标识别错误。
用于训练时，在暗室内打开第一组光源(单一红色点状LED灯)，嘱被训练者裸眼观察，观察距离为10m，产生游动效应错觉体验；在暗室内关闭第一组光源，打开第二组光源(两排白色LED灯组)，嘱被训练者佩戴微光夜视装置进行目标观察，观察距离为10m，产生距离判断错觉，从而导致目标识别错误，将实际与观察方向垂直的白色LED灯组误判为着陆前的地面跑道。
飞行人员通过借助上述演示仪进行视觉生理训练，能有效的帮助飞行人员意识到夜航过程中常见的视性错觉(游动效应)及佩戴微光夜视装置过程中所产生的距离判断错觉，为飞行员提供最为有效的训练模式，以提高飞行人员执行夜航任务的能力，有效提高夜间飞行安全。