负荷条件下注意力分配策略对情境意识的影响

为探究负荷条件下不同注意力分配策略对情境意识（SA）的影响，招募22名被试开展了3种注意力分配策略（平均分配、主次分配、多级分配）×2种脑力负荷（低负荷、高负荷）条件下的被试内双因素设计的实验任务，记录情境意识全面测量技术（SAGAT）、行为绩效、眼动和脑电（EEG）指标为因变量。实验结果表明，在不同脑力负荷下，相较于多级注意力分配策略和主次注意力分配策略，平均注意力分配策略的SAGAT得分和绩效正确率均更低、最小近邻指数（NNI）更大；在高脑力负荷下，相较于多级注意力分配策略，主次注意力分配策略的SAGAT得分更高、绩效反应时间更短并且NNI值更低；SAGAT得分与平均注视时间、NNI、θ相对功率和α相对功率均存在显著低度相关。本研究结果提示，在不同脑力负荷条件下，采用平均注意力分配策略可能导致作业人员的注意力更为分散，从而产生更差的工作绩效和更低的SA水平；而在高脑力负荷条件下，相比于多级注意力分配策略，主次注意力分配策略更有助于作业人员提取关键信息并维持更好的SA水平，但同时可能存在SA丧失的风险；眼动的平均注视时间和NNI指标以及EEG的θ和α相对功率指标具有较好的表征SA的潜力。     

机械臂遥操作任务过程脑力负荷研究

脑力负荷是影响机械臂遥操作绩效的重要因素,通过提取机械臂遥操作过程的自发脑电功率谱特征以及非线性动力学特征,结合机械臂遥操作的三阶段操作理论,分析了操作过程脑力负荷变化规律,以及各阶段的主要认知负荷来源。实验表明:自发脑电功率谱指标能有效评估遥操作过程被试的脑力负荷水平,非线性指标能有效评估思维活动水平。在遥操作中,脑电功率谱能量逐渐向高频段转移,脑力负荷水平逐渐升高;前两阶段的非线性动力学特征值显著高于最后阶段,在第二阶段达到最大,与被试的思维活动强度变化规律相同。前两阶段被试脑力负荷主要来源于空间认知,第三阶段负荷主要来源于距离和角度偏差认知及任务压力。根据遥操作任务过程的脑力负荷变化规律及负荷的主要来源针对性提供信息补偿,完善任务设计,可降低航天员在各个阶段的脑力负荷水平,对保障遥操作任务的完成有一定指导意义。     

脑力负荷与目标辨认

研究虚拟战斗机驾驶员飞行过程中涉及的监视、计算记忆、攻击和探测4项任务,通过改变工作的快慢节奏来影响脑力负荷,以正确反应率和反应时间来评价和分析被测试者在不同脑力负荷下对目标颜色、形状和位置的辨认情况,为人机界面设计目标编码及确定目标呈现时间提供科学依据;使用脑电图仪测量实验过程中被测试者的生理反应来评价脑力负荷与任务难度的关系.实验结果表明:在需要分配注意力的情况下,人对实验分别选取的3种颜色和形状的辨认不受脑力负荷大小的影响,脑力负荷大小影响人对不同位置的目标辨认;人的目标辨认显著受到目标呈现时间的影响,目标呈现时间越长,反应时间越长;脑电图在一定程度上波的频率和高振幅波能反应脑力负荷大小.     

模拟航天任务的操作者功能状态研究

为研究情绪状态、疲劳状态下模拟航天任务的操作者功能状态变化规律,使用MATB模拟航天任务平台,设计包含了任务负荷、情绪视频刺激和疲劳积累因素的实验。招募15名参试者,通过行为学绩效和脑力负荷评价来研究操作者任务过程中的功能状态变化。发现在同一任务负荷状态下,负性情绪刺激下的脑力负荷评分上升、任务正确率下降和任务反应时上升,积极情绪刺激下的脑力负荷评分和任务绩效较中性情绪刺激有改善。高疲劳刺激下的任务绩效和脑力负荷评分均较低疲劳状态恶化,负性情绪恶化程度远高于积极情绪。表明航天任务需尽量避免航天员陷入负性情绪状态,防止功能状态下降;积极情绪状态和适宜任务负荷状态下的操作者易于实现较高绩效和中等脑力负荷水平,通过施加积极情绪刺激,能够改善高疲劳状态下脑力负荷和任务绩效的恶化程度。     

基于脑电功率谱密度的作业人员脑力负荷评估方法

脑力负荷状态的准确识别对减少因作业人员无效脑力负荷导致的人因事故具有重要意义。针对人-机系统中作业人员脑力负荷客观评估问题开展了基于MATB-Ⅱ平台的3种不同脑力负荷水平下的航空情境实验，记录16名被试的NASA任务负荷指数（NASA-TLX）量表数据和脑电（EEG）信号，提出了一种基于脑电功率谱密度（PSD）和支持向量机（SVM）的个体脑力负荷评估方法。结果表明：随着实验设计脑力负荷水平增加，被试的主观脑力负荷得分显著提高（p<0.001），这表明该实验任务设计较好地诱发了低负荷、中负荷和高负荷情境。在此基础上，通过网格搜索法确定个体脑力负荷评估模型的统一优化参数，惩罚系数取3 000，核函数参数取0.000 1，模型测试正确率达到0.966 5±0.029 8，宏平均的受试者工作特征曲线下的面积（Macro-AUC）达到0.991 0±0.011 4。本文为作业人员脑力负荷状态的客观和准确评估提供了一种新的办法，为后期作业人员脑力负荷状态的实时判别提供模型基础。     

战斗机追踪任务中听觉告警信息呈现对注意力的影响研究

合理的听觉告警信息呈现对飞行安全至关重要。本文聚焦于战斗机追踪任务下听觉通道告警信息对注意力表现的影响，并探讨信息呈现方式、注意力理论机制及其关系，基于认知特性、注意力分配转移理论以及现有的信息显示标准规范和编码进行了工效学试验。通过绩效分析和主观评价，获得了追踪任务执行精度、告警任务的反应速度以及用户负荷情况等研究结果。研究表明，在特定声音强度和预警间隔水平下，听觉信息对视觉任务的注意力有干扰作用；在300ms的预警间隔下，注意力反应较快；而在600ms的预警间隔下，追踪任务表现较优；此外，针对正确率和负荷体验结果，推荐采用60dB的听觉信息编码参数设置。本文为后续告警信息界面的开发提供了设计参考，可帮助优化听觉信息分配和战斗机告警信息编码设计。     

基于EEG的驾驶舱告警信息设计研究

针对直升机驾驶舱人机交互中认知负荷问题，设计飞行模拟试验，探究视觉和听觉告警对飞行员认 知负荷的影响。基于多元线性回归方法，通过主观评价结果、反应时间、准确率和脑电信号等指标，构建了直 升机驾驶舱人机交互认知负荷评估模型。结果表明文字颜色、语音提示两种告警特征对飞行员信息加工均会产 生影响，使用多元线形回归模型可对不同告警方式下受试对象的认知负荷水平进行评估，构建的评估模型能够 较准确地评估直升机驾驶舱中飞行员的认知负荷，可为优化驾驶舱交互设计、降低飞行员认知负荷、减少人为 差错提供依据。     

基于脑电微状态分析的模拟飞行多任务脑力负荷敏感性研究

为探讨脑电微状态用于测量飞行活动脑力负荷的可行性,比较4类脑电微状态参数在不同脑力负荷下的变化.12名男性受试者依次完成高、低负荷的模拟飞行多任务,采用模拟飞行目标追踪、仪表监视、突发事件处理的多任务作为任务模型.每项任务完成后填写NASA-TLX量表,任务过程中采集受试者脑电信号.采用聚类方法分析脑电微状态,提取反映...     

手控交会对接中操作者的情境意识和脑力负荷研究

为探究不同任务难度和技能水平下志愿者的情境意识水平和脑力负荷差异,以手控交会对接操作为主任务,招募了15名初学者水平志愿者和12名专家水平志愿者进行实验,每名志愿者进行6次手控交会对接操作,包含3次低任务难度操作和3次高任务难度操作,每次操作完成后填写SART主观量表和NASA-TLX主观量表。研究结果表明:高任务难度操作中操作者的注意集中程度显著高于低任务难度(P<0.05);专家水平操作者的警觉水平和对信息的获取和理解水平显著高于初学者水平操作者(P=0.001和P<0.001);高任务难度操作中操作者在脑力需求方面的负荷显著高于低任务难度(P=0.001);专家水平操作者在脑力需求和时间压力方面的负荷显著低于初学者水平操作者(P=0.001和P<0.001)。研究结果可为航天员手控交会对接训练设计及评价提供理论参考。     

负性情绪对典型航天任务绩效的影响

为了研究负性情绪对典型航天任务绩效的影响规律,利用MATB任务平台的监督任务和跟踪任务模拟典型航天任务,采用情绪视频诱发负性和中性情绪状态,通过任务绩效和主观量表评价来研究负性情绪状态对典型航天任务实验绩效的影响。研究发现监督任务和跟踪任务的绩效随任务负荷增加而下降,负性情绪状态和任务负荷对监督任务的ACC绩效指标有显著交互作用,情绪状态对跟踪任务绩效存在显著影响;监督任务绩效在较高任务负荷时负性情绪状态的任务绩效低于中性情绪状态;较高任务负荷水平的跟踪任务绩效和操作者工作负荷水平易受情绪状态影响,相较于中性情绪状态而恶化;情绪状态对任务绩效的影响与任务类型和任务负荷相关,涉及较高任务负荷的复杂认知任务受情绪状态的影响强度更高。     

飞机座舱显示系统画面显示质量的研究

由于飞行状态姿态复杂多变,座舱显示系统的画面也要求动态、实时、清晰。为了有效解决这些问题,提出了刻度线的快速反走样算法。该算法适用于任何直线的反走样绘制,且响应速度快、效果好。文章主要从图形走样产生的根本原因出发,提出了利用算法来消除走样现象,给出了较详细的数学推导,并将此算法应用于罗盘刻度线的生成,效果明显。     

综合显示系统数据显示延迟的分析方法研究

飞行关键数据和告警信息的显示对飞行员及时了解当前飞机运动状态有着至关重要的意义。由于从传感器探测到的数据传送到综合显示系统都会存在滞后,若延迟显示过大,则会使飞行员的操纵判断产生一定的滞后,严重者甚至会失去对飞机的有效操控,因此有效分析数据显示的延时问题是保障飞行安全的必要条件之一。在整个延时时间路径中,常见的总线消耗(如AFDX),一般可通过工具进行测量,而显示端的延迟因路径较为复杂则很难通过工具进行测量分析。为此,本文分析研究了飞行数据的整个传输路径,详细剖析了综合显示系统的内部显示路径,提出了一种数据显示的延时分析方法以有效获知显示延时的大小,并为进一步缩小延时问题提供分析材料。     

基于EP7312的LCD显示器的一种高效率显示算法

传统的LCD显示系统以点为单位,显示算法都围绕低效率的点操作进行。对比传统点操作的算法,本文针对EP7312LCD显示系统介绍了一种直接内存搬移的显示算法,从根本上提高了显示速度,这种算法对其他处理器的显示系统也有很好的参考价值。     

座舱多功能显示器显示分配管理设计

目前大尺寸多功能显示器已经取代机械式仪表为飞行员提供信息.提出了一种座舱多功能显示器显示分配与管理的方法.座舱的每个显示器与其他显示器进行信息交换以判断是否存在由于其它显示器故障引起的重要信息的丧失.显示器在飞行员进行显示信息选择操作或者判定出现了重要显示信息丧失时,确定需要显示的信息,并通过预设的显示配置信息得出合适的信息显示布局,将各种信息在有效显示区域进行分配,使得所需显示的信息显示在指定区域中.最后对本文提出的方法进行了仿真验证,证明了该方法的有效性.     

机载大屏幕显示器人机工效及其标准初探

分析了国内外机载大屏幕显示器人机工效发展现状,介绍了机载大屏幕显示器人机工效的关键技术,简述了国内外标准发展情况,提出了制定我国机载大屏幕显示器人机工效标准的建议。     

显控系统软件仿真模式研究

为满足设计和分析显控系统软件仿真过程中对设计模式的要求,提出了建立显控软件仿真架构的基本方法,使软件验证过程中能够更好的与原软件系统对接,因此在设计软件架构时根据不同仿真条件需要建立不同软件架构模式,建立了非Vega Prime(VP)模式(即:MFC对话框或单文档模式、Win32系统编程模式)、VP回调模式,并改造了显示类,应用在基于数据分发服务(DDS)技术的航电软件分布式系统仿真中。     

某型飞机多功能显示器和平显画面黑屏问题分析

针对某型飞机航空电子系统多功能显示器和平显显示画面黑屏故障,对多功能显示器和平显显示逻辑进行了阐述,结合显示画面启动流程和产品故障树分析查明了故障原因,并制定了后续处理措施,能够有效缩短外场排故周期,提高排故效率。     

机载显示器亮度自适应调节算法研究

合适的亮度能够帮助驾驶员更加准确有效地获取机载显示器上的信息。为了使显示器亮度能够适应各种环境光照度，提出了基于韦伯-费希纳定律的步进式亮度调节算法，将显示器亮度与环境光照度的对数成正比，同时根据人眼能识别的最小相对亮度变化量将显示器亮度进行分级，以人眼明暗适应的不同要求调整步进大小，使显示器亮度能够在环境光照度变化时自动而柔和的调节。为了满足不同驾驶员的个性化要求，还考虑了手动调节介入的影响，使自动亮度调节曲线能够实时更新，达到自适应的调节效果。     

感应同步器，光栅和磁栅兼容的数显表的研究

本文介绍了数显表在我国的发展概况，以及感应同步器，光栅和磁栅兼容的数显表的基本原理。