[发明专利]一种考虑侧壁双向反射分布函数的隧道照明计算方法

权利要求书

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；步骤S3中，利用余弦公式得公式(3)：

其中E_ab为第a灯具在第b单元光源上产生的水平照度，单位为lx；I(c_ab，γ_ab)为第a灯具在某一单元光源上的光强值，单位为cd，按灯具光强表取值；β_ab为某一单元光源对应的第a灯具光线入射角，单位为°；θ_ab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，单位为°；H_ab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，单位为lm；M为灯具的养护系数；

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，E_pi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；I_cy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；E_p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：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，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k_b，k_d，k_r，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＝[k_b，k_d，k_r，a，b]^T为模型参量的列向量；f_r为模型的拟合数据；是实测数据；g₁(θ_i)和g₂(θ_r)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。

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S5中，指向计算点方向的亮度表示为L，该方向上的光强I_ab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，分别是入射角、反射角、方位角。