一种黑洞错觉模拟体验装置及模拟方法与流程

1.本发明属于视觉模拟技术领域，特别涉及一种黑洞错觉模拟体验装置及模拟方法。


背景技术：

2.黑洞错觉现象是飞机夜间进近过程中由于低能见度导致的无特征地形产生了误低为高、误近为远的错觉，往往导致硬着陆风险，严重威胁飞行安全。黑洞错觉发生的视觉环境是飞行员由于低能见仅能看到机场微弱的跑道灯光而看不到其他参照物，这种环境下飞行员睫状肌因为没有外界可见视物的视觉刺激导致持续的痉挛收缩引起晶状体变凸，眼睛的远点近移，看不到远处本来可以看到的目标或者对远处目标位置变化不敏感，以上变化在黑洞错觉发生中起重要作用，当前研究黑洞错觉多是利用飞行模拟器或者程序软件显示等方法进行模拟，无法对黑洞错觉发生的视觉环境进行还原。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种黑洞错觉模拟体验装置及模拟方法，利用跑道灯光的模拟变化，诱发黑洞错觉，有利于提升飞行员对于黑洞错觉的认识，进一步克服黑洞错觉，极大降低夜间飞行员低能见度进场不安全问题。
4.本发明的技术方案在于：一种黑洞错觉模拟体验装置，包括两个支架、位于所述支架之间的滑行轨道架以及在所述滑行轨道架上的轨道滑车，其中：所述的支架侧面设有支架导轨，所述的支架导轨上设有可上下滑动的轨道安装套，所述的滑行轨道架与所述的支架通过所述轨道安装套固定连接；所述的滑行轨道架为长方体形状，所述的滑行轨道架顶部长边方向两端分别设有端线限位块、起始端限位块，所述的轨道滑车位于所述的端线限位块、起始端限位块之间，所述的轨道滑车顶部沿所述端线限位块方向可活动连接有跑道灯支架，所述的跑道灯支架上设有多个跑道灯，所述的轨道滑车沿所述的滑行轨道架顶部长边方向作直线往复运动。
5.所述轨道安装套上设有固定螺栓，所述的滑行轨道架长方体的长边方向侧面两端分别设有通孔，所述的固定螺栓通过所述通孔将所述的滑行轨道架与所述的支架固定连接。
6.所述的滑行轨道架位于长方体顶部沿长边方向中间位置设有滑行轨道导轨，所述的轨道滑车底部设有与所述滑行轨道导轨相配合的凹槽，所述的轨道滑车沿所述的滑行轨道导轨作直线往复运动。
7.所述的滑行轨道架位于长方体顶部沿长边方向中间位置设有导向皮带，所述的轨道滑车设有与所述导向皮带相配合的皮带导向孔，所述的轨道滑车沿所述的导向皮带作直线往复运动。
8.所述的跑道灯分为多个跑道侧灯、多个跑道端线灯、多个跑道末端灯，所述的跑道灯支架所在的平面与水平面平行，所述的跑道灯支架为四连杆结构，所述的跑道末端灯位
于所述的跑道灯支架固定在所述的轨道滑车上的第一段连杆上，所述的跑道末端灯成直线排列，直线排列方向与所述滑行轨道导轨方向垂直，所述的跑道侧灯位于与所述的跑道灯支架第一段连杆两端活动连接的第二段连杆、第三段连杆上，所述的跑道侧灯沿所述的第二段连杆、第三段连杆对应分布，同一连杆上所述的跑道侧灯之间距离不同，靠近所述的轨道滑车方向，跑道侧灯之间距离变小，所述的跑道端线灯位于分别与所述的第二段连杆、第三段连杆活动连接的第四段连杆上，所述的跑道端线灯成直线排列，直线排列方向与所述滑行轨道导轨方向垂直，所述的跑道端线灯沿所述滑行轨道导轨方向两侧均匀分布。
9.所述的跑道端线灯为绿色，所述的跑道侧灯沿靠近所述的轨道滑车的方向颜色依次为白色、黄色、红色，所述的跑道末端灯为红色。
10.所述的跑道端线灯有5个，相互间隔10厘米。
11.所述的第二段连杆、第三段连杆之间距离20厘米，任意连杆上所述的跑道侧灯中白色的跑道侧灯有4个，黄色的跑道侧灯有2个，红色的跑道侧灯有3个，所述的跑道侧灯之间的距离沿靠近所述的轨道滑车方向成等差数列递减分布，首项为最大间距18厘米，公差为2厘米。
12.所述的支架的高度为1.5米，所述的滑行轨道架长度为8米，所述的支架底部设有支架底座。
13.一种黑洞错觉模拟体验装置的模拟方法，使用如上所述任意一种黑洞错觉模拟体验装置，包括如下步骤：s1：参加测试者首先进行视力检查，屈光度检查，暗适应检查，检查正常，进入实验场地；s2：调节所述支架侧面的轨道安装套，使滑行轨道架安装端线限位块的一端距离支架底座的高度，低于滑行轨道架安装起始端限位块的一端距离支架底座的高度，从而使滑行轨道架的滑行轨道导轨与水平面保持在恒定角度，具体为3
°
下滑角，将所述的轨道滑车设置在起始端限位块一端；s3：参加测试者被试暗适应20分钟；s4：设置跑道端线灯、跑道侧灯、跑道末端灯亮度为10
‑2lux，设置参照灯在距离被试3米处，高度在滑行轨道架正上方30厘米处，白色光源，将参照灯设为10
‑4lux，环境照度为标准暗室环境，模拟无参照的视觉环境；s5：参加测试者跑道端线灯的一端，位于启动轨道滑车，由斜坡底端向顶端缓慢匀速运动，运动过程中跑道侧灯所在跑道灯支架的两段以各自在所述的轨道滑车上的连接转轴分别向外匀速旋转，由斜坡底端向顶端趋近过程中完成从0
°
夹角逐步到40
°
的夹角的变化，同时对参加测试者施加被试绩效、耳手应答，要求参加测试者当观测到跑道端线灯的中间绿灯与参照灯位置重合时，参加测试者用控制器控制轨道滑车停止运动，记录距离估算差值作为统计指标；实验的同时监测参加测试者生理指标：心率、血压、呼吸频率、皮温以及监测记录眼动、脑电变化情况；s6：将s4中跑道端线灯、跑道侧灯、跑道末端灯的灯光亮度分别调到10
‑3lux，10
‑4lux，10
‑5lux，重复s5中的步骤，监测各指标变化；s7：在参加测试者身后1米处位置左右两侧分别设置红绿光源，位于参加测试者转头120
°
视野范围内，将红绿光源强度调节到10
‑
2 cd/m2，重复s5
‑
s6，监测各指标变化；
s8：根据s5~s7步骤中不同跑道灯亮度变化以及红绿光源条件下监测的各指标变化情况，评估参加测试者对于黑洞错觉的反应，从而提高对于黑洞错觉的认识，进一步克服黑洞错觉。
14.本发明的技术效果在于：1、本发明利用轨道滑车带动跑道侧灯运动形成跑道灯光的模拟变化，诱发黑洞错觉，有利于提升飞行员对于黑洞错觉的认识，进一步克服黑洞错觉，极大降低夜间低能见度进场不安全问题；2、本发明通过利用led灯珠排列方式和颜色的变化模拟跑道侧灯和端线灯，并且将模拟的跑道侧灯进行角度的变化模拟飞行员进场时由于视角的变化带来平行线错觉影响，可准确模拟飞行员低能见度进场的视觉体验；3、本发明通过调节滑行轨道架使滑行轨道导轨保持在恒定角度，3
°
下滑角，并把模拟跑道侧灯灯光由斜坡底端向顶端缓慢匀速运动，通过这种相对运动使体验者产生跑道逐渐趋近的知觉；4、本发明设计一个参照光源作为飞行着陆瞄准点，体验者尝试操纵跑道灯光对准瞄准点后使其停止，可以评估体验者对距离变化的感知，可以较好反映黑洞错觉发生时产生对距离误判；5、本发明设计红绿光源作为刺激光源，可在暗环境状态下打破空虚视野状态，利用这种方法一定程度改善夜间近视，再次评估体验者对距离变化的感知，可以反映夜间近视与黑洞错觉的关系，进一步提出克服黑洞错觉的方法。
15.以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
16.图1为本发明一种黑洞错觉模拟体验装置使用滑行轨道导轨的三维示意图。
17.图2为本发明一种黑洞错觉模拟体验装置使用导向皮带的三维示意图。
18.图3为本发明一种黑洞错觉模拟体验装置的俯视示意图。
19.图4为本发明一种黑洞错觉模拟体验装置实验过程中的跑道灯示意图。
20.附图标记：1
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支架导轨，2
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轨道安装套，3
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跑道端线灯，4
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端线限位块，5
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滑行轨道导轨，6
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跑道灯支架，7
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跑道侧灯，8
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轨道滑车，9
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支架，10
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支架底座，11
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固定螺栓，12
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滑行轨道，13
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跑道末端灯，14
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起始端限位块，15
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导向皮带，16
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皮带导向孔。
具体实施方式
21.实施例1为了克服当前研究黑洞错觉多是利用飞行模拟器或者程序软件显示等方法进行模拟，无法对黑洞错觉发生的视觉环境进行还原的问题，本发明提供了如图1所示的一种黑洞错觉模拟体验装置，本发明利用跑道灯光的模拟变化，诱发黑洞错觉，有利于提升飞行员对于黑洞错觉的认识，进一步克服黑洞错觉，极大降低夜间飞行员低能见度进场不安全问题。
22.如图1所示，一种黑洞错觉模拟体验装置，包括两个支架9、位于所述支架9之间的滑行轨道架12以及在所述滑行轨道架12上的轨道滑车8，其中：所述的支架9侧面设有支架导轨1，所述的支架导轨1上设有可上下滑动的轨道安装套2，所述的滑行轨道架12与所述的支架9通过所述轨道安装套2固定连接；所述的滑行轨道架12为长方体形状，所述的滑行轨道架12顶部长边方向两端分别设有端线限位块4、起始端限位块14，所述的轨道滑车8位于所述的端线限位块4、起始端限位块14之间，所述的轨道滑车8顶部沿所述端线限位块4方向
可活动连接有跑道灯支架6，所述的跑道灯支架6上设有多个跑道灯，所述的轨道滑车8沿所述的滑行轨道架12顶部长边方向作直线往复运动。
23.本发明实际使用时，调节所述支架9侧面的轨道安装套2，使滑行轨道架12的滑行轨道导轨5保持在恒定角度，具体为3
°
下滑角，安装端线限位块4的一端在下部，安装起始端限位块14的一段在上部；将所述的轨道滑车8设置在起始端限位块14一端；参加测试者跑道端线灯3的一端，启动轨道滑车8，由斜坡底端向顶端缓慢匀速运动，进行模拟实验。实验过程中，利用跑道灯光的模拟变化，诱发黑洞错觉，有利于提升飞行员对于黑洞错觉的认识，进一步克服黑洞错觉，极大降低夜间飞行员低能见度进场不安全问题。
24.实施例2优选的，所述轨道安装套2上设有固定螺栓11，所述的滑行轨道架12长方体的长边方向侧面两端分别设有通孔，所述的固定螺栓11通过所述通孔将所述的滑行轨道架12与所述的支架9固定连接。
25.实际使用中，调节所述支架9侧面的轨道安装套2，使滑行轨道架12的滑行轨道导轨5保持在恒定角度，具体为3
°
下滑角，通过固定螺栓11通过所述通孔将所述的滑行轨道架12与所述的支架9固定连接。
26.优选的，所述的滑行轨道架12位于长方体顶部沿长边方向中间位置设有滑行轨道导轨5，所述的轨道滑车8底部设有与所述滑行轨道导轨5相配合的凹槽，所述的轨道滑车8沿所述的滑行轨道导轨5作直线往复运动。
27.实际使用中，所述的轨道滑车8底部设有与所述滑行轨道导轨5相配合的凹槽，所述的凹槽引导所述的滑车8沿滑行轨道导轨5作直线往复运动。
28.如图2所示，优选的，所述的滑行轨道架12位于长方体顶部沿长边方向中间位置设有导向皮带15，所述的轨道滑车8设有与所述导向皮带15相配合的皮带导向孔16，所述的轨道滑车8沿所述的导向皮带15作直线往复运动。
29.实际使用中，所述的轨道滑车8设有与所述导向皮带15相配合的皮带导向孔16，所述导向皮带15引导所述的滑车8沿滑行轨道导轨5作直线往复运动。
30.如图3所示，优选的，所述的跑道灯分为多个跑道侧灯7、多个跑道端线灯3、多个跑道末端灯13，所述的跑道灯支架6所在的平面与水平面平行，所述的跑道灯支架6为四连杆结构，所述的跑道末端灯13位于所述的跑道灯支架6固定在所述的轨道滑车8上的第一段连杆上，所述的跑道末端灯13成直线排列，直线排列方向与所述滑行轨道导轨5方向垂直，所述的跑道侧灯7位于与所述的跑道灯支架6第一段连杆两端活动连接的第二段连杆、第三段连杆上，所述的跑道侧灯7沿所述的第二段连杆、第三段连杆对应分布，同一连杆上所述的跑道侧灯7之间距离不同，靠近所述的轨道滑车8方向，跑道侧灯7之间距离变小，所述的跑道端线灯3位于分别与所述的第二段连杆、第三段连杆活动连接的第四段连杆上，所述的跑道端线灯3成直线排列，直线排列方向与所述滑行轨道导轨5方向垂直，所述的跑道端线灯3沿所述滑行轨道导轨5方向两侧均匀分布。
31.实际使用中，所述的跑道侧灯7位于与所述的跑道灯支架6第一段连杆两端活动连接的第二段连杆、第三段连杆上，所述的轨道滑车8运动过程中跑道侧灯7所在跑道灯支架6的两段以各自在所述的轨道滑车8上的连接转轴分别向外匀速旋转，由斜坡底端向顶端趋近过程中完成从0
°
夹角逐步到40
°
的夹角的变化，跑道端线灯3成直线排列，直线排列方向
与所述滑行轨道导轨5方向垂直，当参加测试者观测到跑道端线灯的中间灯与参照灯位置重合时，停止轨道滑车8，结束当次实验。
32.优选的，所述的跑道端线灯3为绿色，所述的跑道侧灯7沿靠近所述的轨道滑车8的方向颜色依次为白色、黄色、红色，所述的跑道末端灯13为红色。
33.实际使用中，本发明通过利用led灯珠排列方式和颜色的变化模拟跑道侧灯和端线灯，并且将模拟的跑道侧灯进行角度的变化模拟飞行员低能见度进场时由于视角的变化带来平行线错觉影响，可准确模拟飞行员低能见度进场的视觉体验。
34.优选的，所述的跑道端线灯3有5个，相互间隔10厘米。所述的第二段连杆、第三段连杆之间距离20厘米，任意连杆上所述的跑道侧灯7中白色的跑道侧灯有4个，黄色的跑道侧灯有2个，红色的跑道侧灯有3个，所述的跑道侧灯7之间的距离沿靠近所述的轨道滑车8方向成等差数列递减分布，首项为最大间距18厘米，公差为2厘米。
35.实际使用中，通过不同距离的设置光源，可以评估体验者对距离变化的感知，可以较好反映黑洞错觉发生时产生对距离误判。
36.优选的，所述的支架9的高度为1.5米，所述的滑行轨道架12长度为8米，所述的支架9底部设有支架底座10。
37.实际使用中，支架底座10保证支架9稳定，实验过程中不发生倾斜、抖动。
38.一种黑洞错觉模拟体验装置的模拟方法，使用如上所述任意一种黑洞错觉模拟体验装置，包括如下步骤：s1：参加测试者首先进行视力检查，屈光度检查，暗适应检查，检查正常，进入实验场地；s2：调节所述支架9侧面的轨道安装套2，使滑行轨道架12安装端线限位块4的一端距离支架底座10的高度，低于滑行轨道架12安装起始端限位块14的一端距离支架底座10的高度，从而使滑行轨道架12的滑行轨道导轨5与水平面保持在恒定角度，具体为3
°
下滑角，将所述的轨道滑车8设置在起始端限位块14一端；s3：参加测试者被试暗适应20分钟；s4：设置跑道端线灯3、跑道侧灯7、跑道末端灯13亮度为10
‑2lux，设置参照灯在距离被试3米处，高度在滑行轨道架12正上方30厘米处，白色光源，将参照灯设为10
‑4lux，环境照度为标准暗室环境，模拟无参照的视觉环境；s5：参加测试者跑道端线灯3的一端，位于启动轨道滑车8，由斜坡底端向顶端缓慢匀速运动，运动过程中跑道侧灯7所在跑道灯支架6的两段以各自在所述的轨道滑车8上的连接转轴分别向外匀速旋转，由斜坡底端向顶端趋近过程中完成从0
°
夹角逐步到40
°
的夹角的变化，如图4所示，为打开后的跑道灯示意图，同时对参加测试者施加被试绩效、耳手应答，要求参加测试者当观测到跑道端线灯3的中间绿灯与参照灯位置重合时，参加测试者用控制器控制轨道滑车8停止运动，记录距离估算差值作为统计指标；实验的同时监测参加测试者生理指标：心率、血压、呼吸频率、皮温以及监测记录眼动、脑电变化情况；s6：将s4中跑道端线灯3、跑道侧灯7、跑道末端灯13的灯光亮度分别调到10
‑3lux，10
‑4lux，10
‑5lux，重复s5中的步骤，监测各指标变化；s7：在参加测试者身后1米处位置左右两侧分别设置红绿光源，位于参加测试者转头120
°
视野范围内，将红绿光源强度调节到10
‑
2 cd/m2，重复s5
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s6，监测各指标变化；
s8：根据s5~s7步骤中不同跑道灯亮度变化以及红绿光源条件下监测的各指标变化情况，评估参加测试者对于黑洞错觉的反应，从而提高对于黑洞错觉的认识，进一步克服黑洞错觉。
39.本发明在s2中通过调节滑行轨道架使滑行轨道导轨保持在恒定角度，3
°
下滑角，并把模拟跑道侧灯灯光由斜坡底端向顶端缓慢匀速运动，通过这种相对运动使体验者产生跑道逐渐趋近的知觉；在s4中设计一个参照光源作为飞行着陆瞄准点，体验者尝试操纵跑道灯光对准瞄准点后使其停止，可以评估体验者对距离变化的感知，可以较好反映黑洞错觉发生时产生对距离误判；在s7中设计红绿光源作为刺激光源，可在暗环境状态下打破空虚视野状态，利用这种方法一定程度改善夜间近视，再次评估体验者对距离变化的感知，可以反映夜间近视与黑洞错觉的关系，进一步提出克服黑洞错觉的方法。
40.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揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。