1.一种考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:计算灯具直射引起的路面计算点的照度;
S2:对隧道侧壁进行离散化,利用有限元思想将隧道内饰材料离散成一系列具双向反射分布函数BRDF的单元,并在照明计算过程中将其视作单元光源;
S3:依次计算每个灯具对每个侧壁上反光单元的照度;
S4:建立侧壁材料的双向反射分布函数模型;
S5:计算计算点方向光强;
S6:计算计算点处反光效应引起的照度;
S7:计算路面计算点考虑侧壁反光增量的照度;将步骤S1和步骤S6在各点的计算结果相加,得到路面计算点考虑隧道侧壁反光增量的照度值。
2.如权利要求1所述的考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:在所述步骤S1中,利用余弦公式可以计算灯具直射在计算点处产生的照度,如公式(1)中所示:多个灯具直射在计算点处的照度如公式(2)所示:
其中,Epi是一个灯具在洞口路面计算点产生的水平照度;γ是计算点对应的灯具光线入射;Icy是灯具在计算点的光强值,查灯具配光曲线知;M是灯具的养护系数;φ是灯具的额定光通量;H是灯具光源中心至路面的高度;Ep是多个灯具在计算点产生的水平照度之和,n是灯具的数量,计算时取计算区域前后各一组。
3.如权利要求1所述的考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:步骤S3中,利用余弦公式得公式(3):
其中Eab为第a灯具在第b单元光源上产生的水平照度(lx),I(cab,γab)为第a灯具在某一单元光源上的光强值(cd),按灯具光强表取值,βab为某一单元光源对应的第a灯具光线入射角(°),θab为第a灯具与某一单元光源中心的连接线和单元光源法线方向之间的角度(°),Hab为第a灯具与某一单元光源中心点之间的垂直距离,φ为灯具额定光通量(lm),M为灯具的养护系数。
4.如权利要求1所述的考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:在所述步骤S4中,通过五参量模型对BRDF建模,如公式(4):其中 是定入射散射角度的材料BRDF,θi,θr, 分别是入射角、反射角、方位角,式中等号右侧第一项是反映材料表面镜面反射情况的相干分量,第二项反映材料表面漫反射相干分量;其中ka,kd,kr,a,b都是待定参量, 是遮盖函数;
模型各参量的选择标准是模拟实验数据的标准差最小,标准差均方误差按公式(6)计算:其中x=[kb,kd,kr,a,b]T为模型参量的列向量;fr为模型的拟合数据; 是实测数据;g1(θi)和g2(θr)是加权函数,用于在试验间距不均匀时调整各项误差对总误差的影响。
5.如权利要求1所述的考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:在所述步骤S5中,指向计算点方向的亮度表示为L,该方向上的光强Iab表示为公式(7)中所述:其中,S是发光单元的面积,C是侧壁材料的清洁系数;
其中 是定入射散射角度的材料BRDF,θi,θr, 分别是入射角、反射角、方位角。
6.如权利要求1所述的考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:在所述步骤S6中,照度计算所有侧壁发光单元作用下,反射光在计算点f处的产生的照度增量Eu,如公式(8)所示:其中Ifb为路面计算点P产生的水平照度,m为单元光源数量,ωb为发光单元b法线方向与其几何中心点到路面计算点P连线之间的夹角,τb为反光单元b中心点与路面计算点P的连线和路面法线方向之间的夹角,Hb为发光单元b中心点到路面计算点P之间的垂直距离。
7.如权利要求1所述的考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法,其特征在于:在所述步骤S7中,计算路面计算点考虑侧壁反光增量的照度,如下式(9)所示:E=Ep+Eu (9)
其中E是考虑侧壁反光增效的路面计算点照度,Ep是灯具直射在路面计算点产生的照度,Eu是侧壁的反光增量。