塔台管制中NNI注视指数与情境意识的相关性研究

为挖掘测量塔台管制员情境意识（SA）的可用眼动指标,搭建模拟塔台管制眼动试验平台,设计3组难度试验。用NASA-TLX量表评估被试的任务负荷,对其进行方差分析,验证了试验设计的合理性;利用NNI算法量化被试的注视模式,用3D-SART量表评估被试的SA,利用SPSS软件对被试的NNI注视指数与SA进行以任务负荷为控制变量的偏相关分析和无控制变量的皮尔逊相关性分析。结果表明,被试的NNI注视指数与SA有显著中度正相关,且相关程度不受试验难度影响;NNI注视指数可以作为测量塔台管制员SA的一项眼动指标。     

塔台管制中最邻近指数注视指数与情境意识的相关性研究

为挖掘测量塔台管制员情境意识(SA)的可用眼动指标,搭建模拟塔台管制眼动试验平台。设计3组难度试验。用NASA-TLX量表评估被试的任务负荷,对其进行方差分析,验证了试验设计的合理性。利用NNI算法量化被试的注视模式,用3D-SART量表评估被试的SA,利用SPSS软件对被试的NNI注视指数与SA进行以任务负荷为控制变量的偏相关分析和无控制变量的皮尔逊相关性分析。结果表明,被试的NNI注视指数与SA有中度正相关,且相关程度不受试验难度影响;NNI注视指数可以作为测量塔台管制员SA的一项眼动指标。     

基于多生理参数的空中交通管制员认知负荷综合评估

空中交通管制员认知负荷是其工作负荷的重要组成部分,将其科学地量化对全面评估管制员工作负荷提高扇区容量具有重要意义。从航空器数量、冲突点数量以及进离场比例三个因素综合考虑,设计不同的模拟管制实验,分析管制员在雷达管制的过程中各生理指标随认知负荷的变化关系。通过方差分析筛选出对认知负荷变化敏感的指标,建立BP神经网络模型并与NASA-TLX主观评估模型对比进行可行性检验,结果表现出较高的一致性。研究证明,航空器数量、冲突点数量以及进离场比例的变化会显著影响管制员的认知负荷。     

基于NNI注视指数的塔台管制员情景意识研究

为研究塔台管制员在任务不同阶段的注视模式与情景意识（Situation Awareness,SA）的关系,搭建模拟塔台管制的眼动试验平台,设计3组不同难度的试验,用NASA-TLX量表评估被试的任务负荷,利用方差分析方法验证试验难度设计的合理性;利用3D-SART量表评估被试的SA水平,利用NNI算法分别计算和识别试验前期和后期被试的注视模式,并结合操作绩效,分析不同任务难度下管制员前期和后期的NNI注视指数与SA的关系。结果表明,被试在试验后期的NNI注视指数受试验难度的影响更为显著,且试验后期NNI注视模式呈离散型分布的被试具有更高的SA水平和操作绩效。     

基于NNI注视指数的塔台管制员情境意识研究

为研究塔台管制员在任务不同阶段的注视模式与情境意识(situation Awareness,SA)的关系,搭建模拟塔台管制的眼动试验平台,设计3组不同难度的试验,用NASA-TLX量表评估被试的任务负荷,利用方差分析方法验证试验难度设计的合理性;利用3D-SART量表评估被试的SA水平,利用NNI算法分别计算和识别试验前期和后期被试的注视模式,并结合操作绩效,分析不同任务难度下管制员前期和后期的NNI注视指数与SA的关系。结果表明,被试在试验后期的NNI注视指数受试验难度的影响更为显著,且试验后期NNI注视模式呈离散型分布的被试具有更高的SA水平和操作绩效。     

面向神经工效学的触控显示系统人机交互评价方法

为了评价触控显示系统的人机交互工效,发展了一种面向神经工效学的多元评价方法,通过认知负荷和交互效率2个大方面、4个小指标(θ波功率、近似熵、误判率、反应间隔时间)进行多元评价。以座舱仪表界面为例设计了触控和操控2组对比实验,记录并分析操作者脑电信号及行为表现。分析结果表明:随着任务难度增大,误判率逐渐增大,同时θ波功率和近似熵整体逐渐增加,相关系数均大于0.5;触控实验中双手比单手操控交互效率更高,误判率和间隔时间平均降低15.3%、6.3%;触控式显示系统比模拟式系统认知负荷程度更低,θ波功率和近似熵平均降幅达24.7%和15.7%,交互效率更高,误判率和间隔时间平均降低69.9%和37.2%,表明触控式显示系统更具优势。     

眼动指标检测管制疲劳的有效性研究

为探索检测管制疲劳指标的性能,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建实验平台进行实验,设计了扫视速度、注视点数、平均注视时长、扫视幅度、闪光融合频率和眼闭合时间比例(percentage of eyelid closure time,PERCLOS)6项指标;并利用卡罗林斯卡嗜睡量表对主观疲劳程度进行评定。通过疲劳前后各项指标的差异显著性,从与疲劳的相关性、受试者工作特征曲线两个方面进行分析,分别评估了指标单项检测和联合检测管制疲劳的性能。研究结果表明:扫视速度、注视点数、闪光融合频率和PERCLOS指标与疲劳呈中度及以上显著相关;其检测管制疲劳的性能在中等及以上水平,可以作为检测管制疲劳的参考指标。指标联合检测管制疲劳的性能要优于单项检测,可以更为准确地检测管制疲劳。所有指标中PERCLOS指标是检测管制疲劳指标中性能最好的指标。     

眼动指标检测管制疲劳的有效性

为探索检测管制疲劳指标的性能,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建实验平台进行实验,设计了扫视速度、注视点数、平均注视时长、扫视幅度、闪光融合频率和眼闭合时间比例(percentage of eyelid closure time,PERCLOS)6项指标;并利用卡罗林斯卡嗜睡量表对主观疲劳程度进行评定。通过疲劳前后各项指标的差异显著性,从与疲劳的相关性、受试者工作特征曲线两个方面进行分析,分别评估了指标单项检测和联合检测管制疲劳的性能。研究结果表明:扫视速度、注视点数、闪光融合频率和PERCLOS指标与疲劳呈中度及以上显著相关;其检测管制疲劳的性能在中等及以上水平,可以作为检测管制疲劳的参考指标。指标联合检测管制疲劳的性能要优于单项检测,可以更为准确地检测管制疲劳。所有指标中PERCLOS指标是检测管制疲劳指标中性能最好的指标。     

眼动指标、管制负荷及航空器动态特征之间的相关性分析

为了系统性地探究眼动指标与管制负荷及航空器动态特征之间的相关性,利用雷达模拟机模拟真实的管制场景,通过设置模拟场景中不同的航空器数量来表征不同的实验难度;并用Tobii X2-30眼动仪记录被试者的眼动数据。将眼动仪所记录的所有眼动数据与管制负荷及航空器的动态特征进行相关性分析,探索与其显著相关的眼动指标。结果表明不同的眼动指标与负荷及航空器动态特征的相关性的显著性不同;因此,在利用眼动指标进行相关研究时,需要提取与其有显著相关的眼动指标。     

社会助长效应对民航管制员的管制能力影响实验研究

为提高民航管制员的管制能力,减少“错、忘、漏”事件的发生,基于社会助长效应,以监控状态、任务难度为自变量,以管制员的调配管制间隔能力、理解管制意图能力、航空器识别能力和管制差错作为因变量,采用2×2组内设计,通过塔台模拟软件搭建实验平台。实验结果表明：随着任务难度的不同,社会助长效应对管制员的调配管制间隔能力和理解管制意图能力产生显著影响,对航空器识别能力没有显著影响;进一步对管制员的管制差错产生显著影响。因此,管制单位可以采用管制现场安装监控等措施,以提高管制员的管制水平。     

飞机整机级系统安全性指标分析

针对整机级系统安全性评估中安全性指标的选择与确定问题，分析对比了国内常用安全性参数之间的区别,指出了其在系统安全性评估应用中的缺点;根据系统安全性的特点,提出了飞机整机级系统安全性指标的要求和维度;借鉴国外系统安全性评估的成功经验,结合可靠性,提出了指标选择和量化的具体方法,并举例说明安全性指标的应用时机和使用方法。研究表明,将安全性与可靠性相结合,选择影响飞机安全性的可靠性指标进行机整机级系统安全性评估,可以解决传统安全性参数量化困难、不适用等问题,是一种可行并且合理的方法。     

基于工作记忆的雷达管制界面信息编码设计研究

针对空管自动化系统界面设计中存在的信息编码差异性问题,开发了一个雷达管制界面信息仿真平台;利用该平台研究雷达管制系统界面飞机标牌信息的排列结构、信息色和管制界面背景色对管制员工作记忆的影响,为管制界面设计提供依据。实验以任务得分作为绩效评价指标,利用方差分析法对数据进行处理。结果发现:背景色对管制员记忆影响显著,灰色背景优于黑色背景。灰色背景下飞机标牌信息色记忆效率排序为:白色黄色绿色蓝色红色;黑色背景下信息色记忆效率排序为:白色红色蓝色绿色黄色。在雷达管制系统中,推荐方式2作为飞机标牌信息的显示结构。     

考虑桩-土-结构相互作用的输电塔-线体系风振响应及减振控制

为研究风荷载作用下考虑土与结构相互作用(soil-structure interaction, SSI)对输电塔-线体系的动力响应与减振控制的影响。根据实际工程,建立输电塔-线体系模型和桩-土-输电塔-线体系模型,然后分别对软土条件下考虑SSI效应的输电塔-线体系和刚性地基的输电塔-线体系进行风振响应分析。将多个粘滞阻尼器安装在考虑SSI效应的输电塔上,对输电塔风致振动进行控制。研究结果表明：考虑SSI效应后,输电塔的位移响应明显增大,其中塔身代表节点的位移最大值、均方根值分别增大64.73%、79.09%,塔身和塔腿的轴力响应减小。阻尼系数相同时,速度指数为0.3的阻尼器对输电塔风振控制效果最好。速度指数相同时,阻尼系数越大塔顶位移响应和塔身单元的轴力响应越小。速度指数为0.3,阻尼系数低于30 000 kN·(s/m)^0.3时,不同阻尼系数的阻尼器对塔顶节点的位移控制效果差距明显,阻尼系数小于15 000 kN·(s/m)^0.3时,不同阻尼系数的阻尼器对塔身单元的轴力控制效果差距明显。     

基于结构模型的调度员工作负荷优化研究

高铁调度指挥中心承担着对铁路上运行车次的运行状态监督和综合调度工作,同时还需负责控制铁路上的车流,确保各项平衡,在保障行车安全方面发挥着不可替代的作用。在高铁铁路非正常行车的应急场景下,调度人员需要迅速、正确地针对突发事件进行应急处置的操作,对列车的安全运营起着决定性的作用。本文以高铁调度员在应急处置时认知决策过程为研究对象,利用实验室仿真实验平台,面向非正常行车的应急场景,设计了认知决策机理模型的结构及对应测量模型的数据采集方法。基于信息处理模型,结合知觉负载理论和情景意识概念,增添脑力负荷元素,建立面向高铁调度员的认知决策机理模型。针对脑力负荷的评估,设计并采用了一种特征选择和支持向量回归(Support Vector Machine, SVM)参数选择联合优化的粒子群算法,对基于多源生理信号的支持向量回归模型的训练过程进行优化,综合运用信号处理理论及数学方法,针对脑电、心电和眼动三类生理信号提取各自的数据特征。对结构方程模型进行拟合,研究脑力负荷与注意力和工作记忆之间的关系,对后期调度员工作负荷及适岗能力优化更具实用价值。     

基于直觉模糊与模拟退火遗传算法的多阶段任务军机选派模型

面向战训任务科学合理选派军机是确保任务成功性的重要支撑。针对多阶段任务军机选派问题具有的不确定性评估、组合优化特点，在构建任务军机适战能力评估指标体系的基础上，基于直觉模糊与群层次分析法确定不同任务科目的军机适战能力；然后，以最大化多阶段任务体系适战能力为目标，基于模拟退火遗传算法实现了多阶段任务军机组合优化选派。通过实例分析，验证了模型方法的有效性，为部队多阶段任务军机选派提供决策支撑。     

航空器离场管制关键环节识别及风险传播研究

航空器离场风险识别是民航安全生产的重要环节，但目前研究多面向航空器运动过程和静态危险源，忽略了管制业务影响和风险动态传播机理．针对此问题，本文提出了基于复杂网络的离场管制关键点识别及风险传播模型．首先，抽象管制信息交互和业务逻辑，构建复杂网络并量化各节点重要度，然后考虑安全管控延迟效应，定义风险产生、传播及恢复规则，形成离场管制风险动态传播模型．实验结果表明：本文模型能再现风险传播机理和规律，机组等10个节点为风险传播关键环节，机组对风险扩散作用最强，传播成功率峰值为0.519，塔台管制员和地面管制员为危险源时能激发其他节点进行风险控制，针对关键节点实施安全管理能有效抑制风险传播．     

基于粗糙集的老龄飞机金属结构安全性评估方法

针对我国飞机老龄化日益严重的问题,研究了老龄飞机金属结构安全性评估方法。首先根据老龄飞机的结构特点及使用规律,分别从外载荷、腐蚀环境及使用维护等3个方面,分析建立了老龄飞机金属结构安全性评估的指标体系,总结出15项评估指标;然后利用粗糙集理论及信息熵算法计算了各指标的权重,并建立了安全性评估模型;最后以某型飞机为例进行了分析。结果表明该评估方法基本可以涵盖老龄飞机安全性评估的要素,体现飞机安全性状况;所设定的属性值离散化节点可以较好地反映各影响因素的特性,相比常用的专家打分法更加客观,对老龄飞机的安全性评估可以取得较好的效果。     

脑疲劳状态下脑功能网络研究与分析

旨在研究连续长时间脑力活动引发的脑疲劳对大脑连接性的影响,探索大脑疲劳评价的客观指标.通过持续认知任务实验诱发脑疲劳,选用互相关方法对采集到的脑电信号进行了不同导联间时域关联特性分析,构建并比较分析了正常态和脑疲劳态的脑功能网络.最后基于复杂网络理论对脑功能网络的特征参数进行了统计分析.结果表明,持续认知任务后,主观感觉疲劳程度显著增加,脑功能网络的平均度、平均聚类系数和网络密度与正常态相比均显著降低,而平均路径长度显著增大.脑功能网络参数可以很好地反映脑疲劳后大脑的连接性变化情况.     

基于熵权-改进灰色关联模型的公路隧道塌方风险评估

为确定公路隧道施工过程中塌方风险等级,选取工程地质等4项一级指标,围岩级别等12项二级指标,建立熵权-改进灰色关联的公路隧道塌方风险评价模型。采用熵权法计算评价指标权重;采用改进灰色关联法确定各段隧道与隧道塌方各风险等级的关联度,并与所求得的权重相结合确定最终的风险等级,并将结果与工程实例相印证。结果表明：公路隧道塌方的12项风险因素中,年均降水量、隧道跨度、围岩级别、隧道埋深对隧道塌方影响较大;采用本文模型对四段隧道进行评价,评价结果均与实际相符。可见该评价模型为在建隧道施工塌方风险等级的确定与预防提供了科学而有效的依据。     

公交运营调度优化的评价指标模型研究

针对公交运营调度优化的效果,提出了评价优化效果的评价指标模型,并给出该模型相应的算法。评价指标包括运能匹配度、平均换乘次数、有效时间利用率,并运用层次分析法(AHP)将指标融合成一个综合的评价指数,建立了运营调度优化的评价指标模型。并以广州市中的几条线路为例,运用指标模型算法对线路的调度优化评价提出简单算法。该模型的三个指标都属于定量的技术性指标,克服了线网优化指标不能评价动态调度方案的问题,对于评价运营调度优化方案,具有较强的实用性。