一种载人离心机视觉功能障碍检测装置及检测方法

摘要

本发明提供了一种载人离心机视觉功能障碍检测装置及检测方法，该装置包括弧形结构的灯靶，灯靶包括中央灯及一组对称设置于与中央灯两侧的周边灯，此外灯靶还包括：多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，用于接收外部控制信号，并根据控制信号控制多组视野灯的亮灭。通过实施本发明，增加多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，将检测范围扩大至‑60°～60°，提高了检测待测人员周边视野角度的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及视觉功能障碍检测领域，具体涉及一种载人离心机视觉功能障碍检测装置及检测方法。

背景技术

载人离心机可产生持续性加速度，满足待测人员地面抗过载训练要求。在持续性加速度作用下，人体血液沿着惯性方向向脚底流动，导致头部动脉血压降低，脑组织易发生缺氧，此时易发生视觉功能障碍，一般情况下发生在脑功能障碍之前。因此，载人离心机加速度生理训练时一般以待测人员周边视觉丧失和中心视觉丧失来判断其加速度耐力终点，并以视觉障碍作为判断人体对持续性加速度耐力的指标之一。

现有的载人离心机视觉障碍检测装置为纯机械结构，通常是由一个中央灯和两个周边灯组成，中央灯位于人眼正前方约80-90cm处，两个周边灯对称放置于与中央灯夹角为30°的两侧位置。受其固定结构影响，无法准确测试待测人员周边视野消失的角度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的导致无法准确测试待测人员周边视野消失的角度的缺陷，从而提供一种载人离心机视觉功能障碍检测装置及检测方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种载人离心机视觉功能障碍检测装置，包括弧形结构的灯靶，所述灯靶包括中央灯及一组对称设置于与中央灯两侧的周边灯，所述灯靶还包括：多组对称设置于所述周边灯外侧的视野灯，用于接收外部控制信号，并根据所述控制信号控制所述多组视野灯的亮灭。

在一实施例中，所述载人离心机视觉功能障碍检测装置，还包括：信号转换模块，所述信号转换模块的一端与待测人员的操作杆连接，另一端与所述灯靶连接，用于接收待测人员对所述操作杆的操作信号，并根据所述操作信号生成所述控制信号，并将所述控制信号发送至所述灯靶。

在一实施例中，所述灯靶还包括：光电转换模块，所述光电转换模块用于采集所述中央灯、所述周边灯及所述视野灯的亮灭信号，并将所述亮灭信号转换为数字信号。

在一实施例中，所述载人离心机视觉功能障碍检测装置，还包括：信号采集模块及上位机，其中，所述信号采集模块的一端与所述灯靶连接，另一端与所述上位机连接，用于采集所述灯靶输出的数字信号，并将所述数字信号发送至所述上位机。

在一实施例中，所述载人离心机视觉功能障碍检测装置，还包括：电源模块，所述电源模块的一端外接电源，另一端与所述灯靶连接，用于为所述灯靶提供电源。

在一实施例中，所述载人离心机视觉功能障碍检测装置，还包括离心机滑环，所述离心机滑环的一端与所述信号采集模块连接，另一端与所述上位机连接，用于接收所述灯靶输出的数字信号，并将所述数字信号发送至所述上位机。

在一实施例中，所述灯靶是以载人离心机座舱旋转轴心位置为圆心的120°弧形机械装置。

在一实施例中，所述视野灯为5组，每组视野灯包括2个相同的视野灯，每个视野灯以矩阵方式均匀排列3×3个LED灯珠，每列灯珠之间夹角为2度。

在一实施例中，所述灯靶为一体成型结构，其外半径为900mm，内半径为850mm。

第二方面，本发明实施例提供一种载人离心机视觉功能障碍检测方法，应用于本发明实施例第一方面所述的载人离心机视觉功能障碍检测装置，所述方法包括：在待测人员进入载人离心机座舱进行视觉功能障碍检测时，监测灯靶上多组视野灯的点亮情况；当在预设时间内，所述灯靶上的多组视野灯的点亮情况不发生变化时，获取当前点亮的视野灯组所在灯靶的位置信息；根据所述位置信息确定所述待测人员的视野范围；根据所述视野范围生成待测人员的视觉功能障碍检测结果。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的载人离心机视觉功能障碍检测装置，包括弧形结构的灯靶，灯靶包括中央灯及一组对称设置于与中央灯两侧的周边灯，此外灯靶还包括：多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，用于接收外部控制信号，并根据控制信号控制多组视野灯的亮灭。通过在原有的三灯结构的基础上，增加多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，将检测范围扩大至-60°～60°，提高了检测待测人员周边视野角度的准确性。

本发明提供的载人离心机视觉功能障碍检测方法，通过利用上述载人离心机视觉功能障碍检测装置，监测灯靶上多组视野灯的点亮情况。当在预设时间内，灯靶上的多组视野灯的点亮情况不发生变化时，获取当前点亮的视野灯组所在灯靶的位置信息。根据位置信息确定待测人员的视野范围。通过利用上述载人离心机视觉功能障碍检测装置，将检测范围扩大至-60°～60°，并实时反馈视野灯是否在最外侧视野可达范围内，提高了检测待测人员周边视野角度的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中灯靶的一个具体示例的结构框图；

图2为本发明实施例中灯靶内侧面灯具水平展开示意图；

图3为本发明实施例中载人离心机视觉功能障碍检测装置的一个具体示例的原理框图；

图4为本发明实施例中载人离心机视觉功能障碍检测方法的一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

由于之前的载人离心机视觉障碍检测装置通常是由一个中央灯和两个周边灯组成，中央灯位于人眼正前方约80-90cm处，两个周边灯对称放置于与中央灯夹角为30°的两侧位置。受检测装置固定结构影响，无法准确测试待测人员周边视野消失的角度。

因此，为解决无法准确测试待测人员周边视野消失的角度的问题，本发明实施例提供一种载人离心机视觉功能障碍检测装置，如图1所示，包括弧形结构的灯靶1，灯靶1内侧面灯具水平展开示意图，如图2所示，灯靶1包括中央灯及一组对称设置于与中央灯两侧的周边灯，此外灯靶1还包括：多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，用于接收外部控制信号，并根据控制信号控制多组视野灯的亮灭。

在一具体实施例中，如图1所示，载人离心机视觉功能障碍检测装置的弧形灯靶1是以载人离心机座舱旋转轴心位置(待测人员眼水平位置)为圆心的120°弧形机械装置，该检测装置采用LY12铝合金内部掏空一体成型，外半径900mm，内半径850mm。如图2所示，灯靶1内侧面安装有13块灯，其中，中央灯1块，设置于眼水平正前方，周边灯为1组，每组包括2个相同的周边灯，对称设置于中央灯夹角30°处，视野灯为5组，每组包括2个相同的视野灯，对称设置于周边灯外侧。在本发明实施例中，中央灯与周边灯均为由5个小型LED灯珠组成的类圆形灯泡，直径大小为20mm，每个视野灯均为以矩阵方式均匀排列的3×3个LED灯珠，每列灯珠之间夹角为2度。将用途相同的灯具的电路结构也设置为一致，便于后期维修与更换。且各灯具模块之间使用螺栓稳固联接，使灯靶1能够在15G加速度环境下正常工作。需要说明的是，本发明实施例是以上述视野灯为五组为例进行的举例说明，在实际应用中，视野灯的组数可以根据实际需要进行设置，本发明并不以此为限。

具体地，根据目前常规训练大纲要求，中央灯与周边灯在上电后保持常亮状态。多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，根据待测人员的自主操作控制亮灭，从而使视野灯始终在待测人员周边视野范围内。

本发明提供的载人离心机视觉功能障碍检测装置，包括弧形结构的灯靶，灯靶包括中央灯及一组对称设置于与中央灯两侧的周边灯，此外灯靶还包括：多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，用于接收外部控制信号，并根据控制信号控制多组视野灯的亮灭。通过在原有的三灯结构的基础上，增加多组对称设置于周边灯外侧的视野灯，将检测范围扩大至-60°～60°，提高了检测待测人员周边视野角度的准确性。

在一实施例中，载人离心机视觉功能障碍检测装置，如图3所示，还包括：信号转换模块2，信号转换模块2的一端与待测人员的操作杆连接，另一端与灯靶1连接，用于接收待测人员对操作杆的操作信号，并根据操作信号生成控制信号，并将控制信号发送至灯靶1。

在一具体实施例中，如图1所示，灯靶1中间部位采用不同航空插头连接输入输出信号，在进行操作杆与灯靶1之间的信号传输时，一般采用4芯航插与操作杆上的控制按钮连接，同时为减小各路电气信号间的相互干扰，所有信号线均使用带屏蔽电缆。待测人员通过操作杆上的按钮向信号转换模块2发送操作信号，信号转换模块2在接收到操作信号后，利用现有的单片机的数据处理功能生成控制信号，并将控制信号发送至灯靶1，控制视野灯的亮灭。在本发明实施例中，待测人员在训练过程中双眼直视中央灯，余光观察两侧周边灯和视野灯，通过操作杆上的按钮控制视野灯的亮灭，反馈视野灯是否在最外侧视野可达范围内。具体为控制按钮1短按一次，视野灯向内移动一格，控制按钮2短按一次，视野灯向外移动一格。例如，如图2所示，开始测试时，最外侧视野灯(J1及J1*)亮，其余视野灯未点亮，若待测人员能看到最外侧视野灯，则不用操作按钮，若待测人员无法看到最外侧视野灯，则控制按钮1短按一次，将最外侧视野灯熄灭，点亮J2视野灯及J2*视野灯，至此视野灯向内移动一格。若此时还看不到视野灯，则继续控制按钮1短按一次，将视野灯向内移动至J3视野灯及J3*视野灯。若待测人员能看到J3视野灯及J3*视野灯，为验证此时是否达到待测人员最大视野范围，可控制按钮2短按一次，熄灭J3视野灯及J3*视野灯，点亮J2视野灯及J2*视野灯，至此视野灯向外移动一格。若待测人员能看到J2视野灯及J2*视野灯，为验证此时是否达到待测人员最大视野范围，还可继续控制按钮2短按一次，将视野灯向外至J1视野灯及J1*视野灯。

在一实施例中，如图3所示，灯靶1还包括：光电转换模块11，光电转换模块11用于采集中央灯、周边灯及视野灯的亮灭信号，并将亮灭信号转换为数字信号。

在一具体实施例中，光电转换模块11实时采集中央灯、周边灯及视野灯的亮灭信号，将亮灭信号转换为4字节的二进制数字信号(5V TTL电平)，通过二进制数字信号表示哪组视野灯为亮。在本发明实施例中，根据二进制编码规则将每组视野灯内均匀排列的3×3个LED灯珠进行编码，其最外侧LED灯珠灯为第一组，编码0000，依次往里0001，0010……，最内侧靠近周边灯的LED灯珠为第十五组，编码1110，1111表示全部视野灯的LED灯珠亮。由于人眼的对称结构，因此两侧同等位置的视野灯编码相同。

在一实施例中，如图3所示，载人离心机视觉功能障碍检测装置，还包括：信号采集模块3、离心机滑环6及上位机4，其中，信号采集模块3的一端与灯靶1连接，另一端离心机滑环6的一端连接，离心机滑环6的另一端与上位机4连接，其中，信号采集模块3用于采集灯靶1输出的数字信号，并将数字信号通过离心机滑环6发送至上位机4。

在一具体实施例中，在上位机4安装有视觉检测监控软件，该软件设置有模拟灯靶，通过模拟灯靶的点亮情况，操作人员可直观掌握实际灯靶的点亮情况。信号采集模块3将灯靶1输出的4字节的二进制数字信号通过5芯航插发送至离心机滑环6，进而利用离心机滑环6将二进制数字信号送至上位机4，上位机4通过内部布尔量转换模块将二进制数字信号转换为模拟灯靶的点亮情况，便于操作人员直观掌握飞行人员视野变化情况。通过待测人员的自主操作使视野灯始终在自己周边视野范围内，并将视野范围实时发送至在上位机，便于操作人员同步监测视野灯信号。操作人员根据监测到的视野灯信号，并结合飞行人员生理信号，综合判断其生理状态，及时给出停机或降低载荷的指令，降低待测人员发生危险的几率。同时通过实时采集待测人员的视野范围，为离心机闭环训练提供载荷曲线的输入信号，便于操作人员根据个体差异性有针对性地开发出相应的离心机训练曲线，进一步提高待测人员的抗荷耐力。

在一实施例中，如图3所示，载人离心机视觉功能障碍检测装置，还包括：电源模块5，电源模块5的一端外接电源，另一端与灯靶1连接，用于为灯靶1提供电源。

在一具体实施例中，电源模块5通过2芯航插与座舱内5V电源连接，用于为灯靶1提供电源。同时可通过调节座舱电源电压调节视野灯的亮度。

本发明实施例提供一种载人离心机视觉功能障碍检测方法，应用于上述载人离心机视觉功能障碍检测装置，如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：在待测人员进入载人离心机座舱进行视觉功能障碍检测时，监测灯靶上多组视野灯的点亮情况。

步骤S2：当在预设时间内，灯靶上的多组视野灯的点亮情况不发生变化时，获取当前点亮的视野灯组所在灯靶的位置信息。

步骤S3：根据位置信息确定待测人员的视野范围。

步骤S4：根据视野范围生成待测人员的视觉功能障碍检测结果。

在一具体实施例中，在待测人员进入载人离心机座舱进行视觉功能障碍检测时，利用载人离心机视觉功能障碍检测装置实时监测灯靶1上多组视野灯的点亮情况，当在预设时间内，上位机4内部的数字量信号比较器判断出前后两侧的多组视野灯的点亮情况不发生变化时，获取当前点亮的视野灯组所在灯靶1的位置信息，根据此时的视野灯组所在灯靶1的位置信息就可以确定待测人员的视野范围。上位机中的视觉检测监控软件将检测到的待测人员的视野范围与预先设置的视野范围进行比较，并结合飞行人员生理信号，得到视觉功能障碍检测结果，评估待测人员的抗荷耐力。在本发明实施例中，预设时间可根据实际需要设置。

本发明提供的载人离心机视觉功能障碍检测方法，通过利用上述载人离心机视觉功能障碍检测装置，监测灯靶上多组视野灯的点亮情况。当在预设时间内，灯靶上的多组视野灯的点亮情况不发生变化时，获取当前点亮的视野灯组所在灯靶的位置信息。根据位置信息确定待测人员的视野范围。通过利用上述载人离心机视觉功能障碍检测装置，将检测范围扩大至-60°～60°，并实时反馈视野灯是否在最外侧视野可达范围内，提高了检测待测人员周边视野角度的准确性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。