一种机载发光体综合测试系统及方法与流程

本发明涉及飞机设计制造技术领域，具体为一种机载发光体综合测试系统及方法。

背景技术：

现有机载发光体测量的能力，限于在实验室条件下进行。而越来越多的飞机设计制造单位要求进行现场测量，要求测量人员携带测量设备、工装和数据处理计算机到机场，在有限的时间内完成所有规定测试。机载发光体现场综合测量能力，越来越被航空设计单位所重视。

现场机载发光体测量的特点在于，

1）有效工作时间有限。

2）待测量物均安装在工作位置，测量空间和自由度受限，比如眼位点处进行仪表板亮度测量时，飞机制造厂商要求不拆掉座椅，导致无法安放标准工装。

3）现场测试过程中，由于测试设备通常只具有测试能力，不具备光学分析能力，由于机场或机库通常远离专业实验室，导致在测试现场无法及时对比相关航空标准，并给出性能评判。

4）由于航空机载发光体评估内容繁多，评估程序流程复杂，特别是通常需要多种测试数据的读取，组合分析与评估。因此测试现场综合评估非常困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机载发光体综合测试系统及方法，大幅度降低了综合测试机载发光体的难度，增强了测试系统的机动性能，集成度，可使测试人员现场快速搭建一套“光学实验室”在飞机停放机库或生产车间现场对机载各类型发光设备测量或分析，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机载发光体综合测试系统，包括测量设备、专业工装、控制计算机主机及其配套软件系统；测试人员通过机载发光体综合测试系统控制计算主机中安装的机载发光体综合智能测试与管理软件现场完成对飞机发光体的综合测试与评估，整个测试系统通过机载发光体综合智能测试与管理软件的综合测试管理模块进行测试流程与数据库管理。

更进一步地，所述机载发光体综合智能测试与管理软件包括：综合测试管理模块、测试数据分析与指标评估模块、设备与工装数据通信&测量模块；所述机载发光体综合智能测试与管理软件的设备与工装数据通信&测量模块控制测量设备和专业工装，并且读取与存储测量设备与专业工装的反馈数据，存储的数据通过机载发光体综合智能测试与管理软件的测试数据分析与指标评估模块进行系统数据分析与指标评估。

更进一步地，所述测量设备包括：光度图像分析仪、光谱辐射计、分布式光度计、激光测距仪、红外瞄准仪、标准光通量灯，各个设备之间及与工装数据通信&测量模块进行数据互联，接受设备与工装数据通信&测量模块发出的控制命令，并将测试数据传输给设备与工装数据通信&测量模块。

更进一步地，所述专业工装包括：光度图像分析仪工装、光谱辐射计工装，各工装与设备与工装数据通信&测量模块进行数据互联，接受设备与工装数据通信&测量模块发出的位置命令，并将反馈数据传输给设备与工装数据通信&测量模块。

更进一步地，所述机载发光体综合智能测试与管理软件采用多层次架构，其包含有基础数据层、数据管理层、分析挖掘层、应用层；所述基础数据层包括各测量设备：光度图像分析仪、光谱辐射计、分布式光度计的控制参数与测量数据；各工装光度图像分析仪工装、光谱辐射计工装的姿态控制参数与反馈数据项目的管理信息；数据管理层包括外部数据管理平台、机载照明测试总数据库；分析挖掘层包括夜视计算、相关性分析、标准验证、可读可视分析、眩光分析、报表、项目数据整合；应用层包括夜视兼容符合性、夜视辐亮度夜视色度、标准符合性、视觉工程、风险预警、报表服务、项目管理。

更进一步地，根据用户的定制化测试流程，从启动项目到结果输出所需要的多个操作，可自动完成。

更进一步地，所述综合测试管理模块包括：项目管理子模块和数据库子模块，其中，项目管理子模块对测试项目开展进行相关管理，同时对测试数据，及其分析与评估结果以及数据库进行相关管理；数据管理主要内容有：1.综合测试软件能从外部控制设备进行参数设置、启动测量、结果读取、数据处理和数据存储与管理；2.测试系统包含数据库，对测量和评估过程所产生的所有数据采用数据库的方式进行管理；3.测试系统可以对比实测数据与仿真数据，为设计人员提供分析数据；

所述设备与工装数据通信&测量模块包括，控制子模块和数据接口子模块，主要功能包括：1.从外部控制测量仪器和工装进行参数设置；2.执行基本测量序列，完成启动测量、结果读取、数据提取和数据存储的整个过程；3.支持客户自定义测量序列，控制工装改变位置和姿态，自动实现多次测量。

更进一步地，所述测试数据分析与指标评估模块包括，数学模型子模块和数据分析与评估子模块；主要功能包括验证标准符合性、计算可读可视性指标、分析眩光影响视觉工程的因素并给出风险预警，进一步对数据进行挖掘获得有价值信息；所述数学模型子模块将各类型所需的评估通过数学模型的方式固定下来并通过软件模块的方式载入机载发光体综合智能测试与管理软件为数据分析与评估子模块提供算法和评估标准支撑，其包括以下数学模型：强制标准模型、可读可视模型、夜视兼容模型、眩光模型、照明舒适性模型；所述数据分析与评估子模块，基于各设备的测试结果与数学模型子模块中的各个模型，进行相关的数据计算，给出多种计算验证结果；所述验证标准符合性：软件整合了所有机载照明设备必须通过的强制性标准，提取测量数据，进行进一步的计算，从而验证与相应标准的符合程序；所述夜视兼容验证和夜视评估包括：验证机载发光体的夜视兼容性、计算佩带夜视镜时飞行员的视觉敏锐度视程、定位夜视镜视野中眩光出现的位置并评估危害性；所述可读可视性评估采用评价标准pjnd（perceivedjustnoticeabledifference），该标准包含一套数学模型，用以表征光电显示设备在不同光照环境下的可读性和可视性；所述眩光评估包括：计算失能眩光，即光幕眩光（veilingglare）的等效亮度水平，计算不舒适眩光dgp和ugr通用评价指标。

更进一步地，所述专业工装中的光谱辐射计定位工装为具有定位能力、调整能力和自动化程度的测量工装，该工装包含两个电机，用于控制圆弧轨道的旋转和探头在圆弧上的移动，圆弧轨道旋转到水平面上或者垂直面上，两个电机均由定制化综合测试软件进行控制，实现自动化切换测量平面和调整探头位置；所述专业工装中的亮度计定位工装为具有定位能力、调整能力和自动化程度的测量工装。

本发明提供另一种技术方案为：一种机载发光体综合测试的方法，包括以下步骤：

步骤1）：测试人员通过上述系统的机载发光体综合测试系统控制计算主机中安装的机载发光体综合智能测试与管理软件现场完成对飞机发光体的综合测试与评估；

步骤2）：整个测试系统通过机载发光体综合智能测试与管理软件的综合测试管理模块进行测试流程与数据库管理；

步骤3）：机载发光体综合智能测试与管理软件的设备与工装数据通信&测量模块控制测量设备和专业工装，并且读取与存储测量设备与专业工装的反馈数据，存储的数据通过机载发光体综合智能测试与管理软件的测试数据分析与指标评估模块进行系统数据分析与指标评估。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种机载发光体综合测试系统及方法，大幅度降低了综合测试机载发光体的难度，增强了测试系统的机动性能，集成度，可使测试人员现场快速搭建一套“光学实验室”在飞机停放机库或生产车间现场对机载各类型发光设备测量或分析。

附图说明

图1为本发明的机载发光体综合测试系统构架图；

图2为本发明的软件体系架构图；

图3为本发明的测量操作自动架构图；

图4为本发明的软件与各分设备之间的数据流图；

图5为本发明的控制子模块工装数据架构图；

图6为本发明的光谱辐射计测量管理界面示意图；

图7为本发明的基于灯具和测量项目选择设备界面图；

图8为本发明的软件给出标准规定的试验条件设置界面图；

图9为本发明的光谱辐射计定位工装垂直测量探测器在圆弧轨道一端结构图；

图10为本发明的光谱辐射计定位工装垂直面测量探测器在圆弧轨道中间结构图；

图11为本发明的光谱辐射计定位工装水平测量探测器在圆弧轨道一端结构图；

图12为本发明的光谱辐射计定位工装水平测量探测器在圆弧轨道另一端结构图；

图13为本发明的系统总体框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图13，本发明实施例中：提供一种机载发光体综合测试系统，包括测量设备、专业工装、控制计算机主机及其配套软件系统；测试人员通过机载发光体综合测试系统控制计算主机中安装的机载发光体综合智能测试与管理软件现场完成对飞机发光体的综合测试与评估，整个测试系统通过机载发光体综合智能测试与管理软件的综合测试管理模块进行测试流程与数据库管理。

请参阅图2，在上述实施例中，机载发光体综合智能测试与管理软件用于集成，自动化测试流程，评估流程，数据库，同时规范测试人员测试流程，确保测试数据的可靠性，并且降低测试人员的工作强度，同时准确记录相关测试数据，并对数据进行数据库管理，为相关设计与优化工作提供准确，高效，规范的数据基础；其中，机载发光体综合智能测试与管理软件包括：综合测试管理模块、测试数据分析与指标评估模块、设备与工装数据通信&测量模块；机载发光体综合智能测试与管理软件的设备与工装数据通信&测量模块控制测量设备和专业工装，并且读取与存储测量设备与专业工装的反馈数据，存储的数据通过机载发光体综合智能测试与管理软件的测试数据分析与指标评估模块进行系统数据分析与指标评估。

在上述实施例中，测量设备包括：光度图像分析仪、光谱辐射计、分布式光度计、激光测距仪、红外瞄准仪、标准光通量灯，各个设备之间及与工装数据通信&测量模块进行数据互联，接受设备与工装数据通信&测量模块发出的控制命令，并将测试数据传输给设备与工装数据通信&测量模块。

在上述实施例中，专业工装包括：光度图像分析仪工装、光谱辐射计工装，各工装与设备与工装数据通信&测量模块进行数据互联，接受设备与工装数据通信&测量模块发出的位置命令，并将反馈数据传输给设备与工装数据通信&测量模块。

在上述实施例中，机载发光体综合智能测试与管理软件采用多层次架构，其包含有基础数据层、数据管理层、分析挖掘层、应用层；所述基础数据层包括各测量设备：光度图像分析仪、光谱辐射计、分布式光度计的控制参数与测量数据；各工装光度图像分析仪工装、光谱辐射计工装的姿态控制参数与反馈数据项目的管理信息；数据管理层包括外部数据管理平台、机载照明测试总数据库；分析挖掘层包括夜视计算、相关性分析、标准验证、可读可视分析、眩光分析、报表、项目数据整合；应用层包括夜视兼容符合性、夜视辐亮度夜视色度、标准符合性、视觉工程、风险预警、报表服务、项目管理。

请参阅图3，在上述实施例中，从启动项目到结果输出需要多个过程多个操作，根据用户的定制化测试流程，从启动项目到结果输出所需要的多个操作，可自动完成整个过程。

在上述实施例中，综合测试管理模块包括：项目管理子模块和数据库子模块，其中，项目管理子模块对测试项目开展进行相关管理，同时对测试数据，及其分析与评估结果以及数据库进行相关管理；数据管理主要内容有：1.综合测试软件能从外部控制设备进行参数设置、启动测量、结果读取、数据处理和数据存储与管理；2.测试系统包含数据库，对测量和评估过程所产生的所有数据采用数据库的方式进行管理；3.测试系统可以对比实测数据与仿真数据，为设计人员提供分析数据；其中，流程管理主要内容有：1.依据国军标、航标和欧美标准规定对测试过程进行规范和指导，允许用户自定义测量流程，实现机载发光体综合测试系统各设备测量流程管理；2.评估模块的主要功能包括验证标准符合性、计算可读可视性指标、分析眩光等影响视觉工程的因素并给出风险预警，甚至允许进一步对数据进行挖掘获得其他有价值信息，报表管理，根据用户需求，自动生成测量或分析报表；数据库子模块对测量和评估过程所产生的所有数据采用数据库的方式进行管理，数据库管理的优势在于对收集的信息进行合理的组织并长期收集、便于维护和备份、提供信息查询功能和允许对数据进行进一步挖掘获得有价值信息。

在上述实施例中，设备与工装数据通信&测量模块包括，控制子模块和数据接口子模块，主要功能包括：1.从外部控制测量仪器和工装进行参数设置；2.执行基本测量序列，完成启动测量、结果读取、数据提取和数据存储的整个过程；3.支持客户自定义测量序列，控制工装改变位置和姿态，自动实现多次测量；控制子模块，主要为了实现设备与工装数据通信&测量模块所需的功能，实现对各测试设备的参数设置，测量流程控制等功能，是设备与工装数据通信&测量模块面向对象的模块，整合了光谱辐射计测量控制和工装控制能力，使得用户在一个界面切换测量平面（水平或者垂直）、调整探头位置、命令光谱辐射计开始测量并管理测量结果等一系列工作；其数据架构如图5所示，工装管理界面如图6所示，基于灯具和测量项目选择设备管理界面如图7，软件给出标准规定的试验条件设置图8所示；数据接口子模块，设备与工装数据通信&测量模块与图像分析仪、光谱辐射计和分布式光度计有数据接口，可以从外部对测量设备进行数据输入，输出以及控制，其与各硬件设备之间的数据流如图4所示。

在上述实施例中，测试数据分析与指标评估模块包括，数学模型子模块和数据分析与评估子模块；主要功能包括验证标准符合性、计算可读可视性指标、分析眩光影响视觉工程的因素并给出风险预警，进一步对数据进行挖掘获得有价值信息；所述数学模型子模块将各类型所需的评估通过数学模型的方式固定下来并通过软件模块的方式载入机载发光体综合智能测试与管理软件为数据分析与评估子模块提供算法和评估标准支撑，其包括以下数学模型：强制标准模型、可读可视模型、夜视兼容模型、眩光模型、照明舒适性模型；数据分析与评估子模块，基于各设备的测试结果与数学模型子模块中的各个模型，进行相关的数据计算，给出多种计算验证结果；所述验证标准符合性：软件整合了所有机载照明设备必须通过强制性标准，提取测量数据，进行进一步的计算，从而验证与相应标准的符合程序；所述夜视兼容验证和夜视评估包括：验证机载发光体的夜视兼容性、计算佩带夜视镜时飞行员的视觉敏锐度视程、定位夜视镜视野中眩光出现的位置并评估危害性；所述可读可视性评估采用评价标准pjnd（perceivedjustnoticeabledifference），该标准包含一套数学模型，用以表征光电显示设备在不同光照环境下的可读性和可视性；眩光评估包括：计算失能眩光，即光幕眩光（veilingglare）的等效亮度水平，计算不舒适眩光dgp和ugr通用评价指标；照明舒适性评价基于国内外先进经验，提出一套新颖且可靠的舒适性评价模型，据此评估座舱或者客舱内的照明舒适性，同时支持10个显示内容的可读性判断；每个显示内容有6个输入文件；软件内部集成了3种天空照明极端环境下的光度参数；输出可读性判断指标；支持输出多个可读性评估报表；处理图像分析仪数据和眼位数据，形成视野数据；通过处理图像分析仪测试的数据，获取有害眩光、反光的精确位置及光度值，并按标准判断是否符合人眼视觉要求。

在上述实施例中，专业工装中的光谱辐射计定位工装为具有定位能力、调整能力和自动化程度的测量工装，保证工作人员能在有限的操作空间和工作时间内完成工装安装和系统测试工作；主要功能有：1.x,y,z三轴空间定位与测量；2.rx,ry,rz三轴旋转定位与测量；3.结构紧凑；4.可拆卸用于测试现场快速组装；上述工装包含两个电机，用于控制圆弧轨道的旋转和探头在圆弧上的移动，圆弧轨道旋转到水平面上或者垂直面上，两个电机均由定制化综合测试软件进行控制，完全实现了自动化切换测量平面（水平或者垂直）和调整探头位置，工装结构及典型控制位置如图9-12所示：

参阅图9，情况1：垂直面测量探测器在圆弧轨道一端；

参阅图10，情况2：垂直面测量探测器在探测器圆弧轨道中间；

参阅图11，情况3：水平测量探测器在探测器圆弧轨道一端；

参阅图12，情况4：水平测量探测器在探测器圆弧轨道一端。

在上述实施例中，专业工装中的亮度计定位工装为具有定位能力、调整能力和自动化程度的测量工装，保证工作人员能在有限的操作空间和工作时间内完成工装安装和系统测试工作；主要功能有：1.x,y,z三轴空间定位与测量；2.结构紧凑，可在飞机座舱无需拆除座椅安装；3.可拆卸用于测试现场快速组装，详见下表1：

表1亮度计定位工装与光谱辐射计定位工装功能要求与性能指标

为了更进一步的解释说明上述发明系统，还提供一种技术方案为：一种机载发光体综合测试的方法，包括以下步骤：

步骤一：测试人员通过上述系统的机载发光体综合测试系统控制计算主机中安装的机载发光体综合智能测试与管理软件现场完成对飞机发光体的综合测试与评估；

步骤二：整个测试系统通过机载发光体综合智能测试与管理软件的综合测试管理模块进行测试流程与数据库管理；

步骤三：机载发光体综合智能测试与管理软件的设备与工装数据通信&测量模块控制测量设备和专业工装，并且读取与存储测量设备与专业工装的反馈数据，存储的数据通过机载发光体综合智能测试与管理软件的测试数据分析与指标评估模块进行系统数据分析与指标评估。

综上所述：本发明提供的一种机载发光体综合测试系统及方法，大幅度降低了综合测试机载发光体的难度，增强了测试系统的机动性能，集成度，可使测试人员现场快速搭建一套“光学实验室”在飞机停放机库或生产车间现场对机载各类型发光设备测量或分析。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。