脑力疲劳与非疲劳状态眼动指标的判别

为研究利用眼动指标(注视点个数FC、平均注视时间AFD、平均眼跳幅度ASA、最大瞳孔面积Pupil Max及反应时RD)对脑力疲劳状态进行判定,通过眼动追踪技术,测试了不同脑力疲劳程度的眼动指标值并进行分析。结果表明:1)通过FC、AFD、ASA和Pupil Max四个眼动指标可以判定被试者所处的疲劳状态; 2)当测试者注视点个数FC处于(11,13)区间,平均注视时间AFD处于(328,409)区间,平均眼跳幅度ASA处于(5,7)区间,最大瞳孔面积Pupil Max处于(992,1 124)区间时为非疲劳状态;当FC处于(7,10)区间,AFD处于(263,319)区间,ASA处于(2,4)区间,最大瞳孔面积Pupil Max处于(584,935)时可以认定被试者为疲劳状态。     

眼动指标检测管制疲劳的性能研究

为了挖掘更多检测管制疲劳的眼动指标,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建试验平台,采集被试的眼动数据和主观疲劳的程度值,通过其疲劳前后眼动指标差异的显著性、与疲劳的相关性、以及受试者的工作特征曲线(ROC)分析,探讨了各眼动指标检测管制疲劳的性能。结果表明:疲劳前后被试的扫视速度、注视点和平均注视时长差异显著,扫视幅度无显著差异;扫视幅度与疲劳无相关性,平均注视时长与疲劳呈弱相关,扫视速度和注视点数与疲劳均呈中等以上的显著相关;利用注视点、扫视速度二元分类识别疲劳的效果为接近较好水平,是有潜力的管制疲劳检测指标,可为管制员疲劳检测和预警提供试验支撑。     

基于面部特征识别的管制员疲劳监测方法研究

为进一步控制疲劳诱发的空管人为差错,提出一套基于面部特征识别的空中交通管制员疲劳实时监测方法。应用眼动仪和视频记录系统开展36 h睡眠剥夺试验,确定PERCLOS值、平均闭眼时长、哈欠频率3个疲劳判定指标的判定阈值,并给出综合疲劳程度的融合算法。应用机器视觉的理论和方法,开发功能完整的管制员疲劳状态实时监测告警原型系统。结果表明,通过对面部特征的识别和状态融合能够实现对管制员疲劳状态的实时监测。建议在此基础上进一步开发可实用的疲劳监测系统。     

基于眼-脑生理指标的大型地下洞室驾驶员疲劳演化特征研究

为保障大型地下洞室驾驶安全,提出眼动和脑电双模态驱动的大型地下洞室驾驶疲劳评价方法,探究驾驶员疲劳演化特征。首先,根据实地数据设计大型地下洞室模拟场景,利用驾驶模拟技术开展驾驶试验,实时采集驾驶员的眼动和脑电数据;其次,对数据进行分段处理,基于格拉布斯准则剔除眼动异常数据,通过快速傅里叶变换分解出脑电节律,构建脑电疲劳指数模型;最后,开展不同区段下驾驶员平均瞳孔直径、眨眼持续时间、眨眼频率及θ、α、β节律等指标的差异性分析,以平均瞳孔直径和脑电疲劳指标F为参量,提出基于模糊综合评价的驾驶疲劳度量方法。结果表明,驾驶员的视觉疲劳出现明显早于精神疲劳,而精神疲劳可以更精确地体现影响驾驶状态的内在疲劳。相较于地上路段,驾驶员在大型地下洞室中的疲劳累积更快,呈现反复、波动式上升,且其综合疲劳程度在中后段达到峰值,之后受洞口光亮刺激在末段减弱。     

基于眼动追踪技术的引航员情景意识识别研究

情景意识(Situation Awareness, SA)缺失是引航作业人为失误的主要根源,有效识别引航员SA水平是保障引航安全的关键。针对现有测量方法的侵入性、主观性、间断性问题,设计典型场景引航模拟试验,利用眼动特征开展引航员SA水平识别研究。应用眼动追踪技术实时采集引航员的眼动试验数据;采用独立样本t检验和Mann-Whitney检验方法研究SA与眼动指标的关联效应;基于敏感眼动指标结合支持向量机(Support Vector Machine, SVM)构建引航员SA识别模型,实现引航操作任务下SA的有效识别。结果显示：高SA组的视觉搜索效率大于低SA组,高SA组主要关注窗外视景而低SA组更多关注电子海图,高SA组比低SA组获取信息的能力更强;平均扫视次数(Average Saccade Count, ASC)、注视总时间百分比(Fixation Duration Percentage, FDP)、平均注视持续时间(Average Fixation Duration, AFD)3个眼动指标与引航员SA水平具有显著相关性;采用“ASC+FDP+AFD”组合指标时且在5 s时间窗口长...     

基于眼动技术的道路交通安全应用研究

从眼动的基本概念入手,总结眼动技术的发展、数据记录方法以及眼动仪发展特点,从人-车-路(环境)三方面分析了眼动技术在道路交通安全中的应用.     

融合VR-眼动的施工现场隐患识别视觉注意与搜索特征研究

为探究施工现场隐患识别视觉注意与搜索特征,提升识别绩效水平,融合虚拟现实(Virtual Reality, VR)和眼动追踪技术,开展VR施工场景内的隐患识别试验,收集不同隐患识别经验群体的眼动数据;运用统计学方法,对比分析累计注视时间、注视百分比等眼动指标的差异性,揭示隐患识别经验与注意力资源分配方式的内在联系;基于眼动轨迹匹配法,聚类首次视觉搜索轨迹,结合施工现场空间布局,探究隐患识别经验影响下搜索习惯的差异。结果表明：经验知识水平对隐患识别绩效具备驱动作用,但隐患专业度过低则会弱化经验知识的效果;被试的注意资源大多集中于具有视觉显著性特征的无关要素,仅有小部分分配于隐患,然而,具有较高经验知识水平的被试对隐患信息更加敏感,分配于隐患的注意资源占比更高;相较于新手组同一区域多次重复的搜索习惯,专家组大多采用某一区域的详细搜索再切换到下一区域的方式。     

基于任务情境的航线飞行员脑力负荷特征研究

为探究飞行任务中航线飞行员的脑力负荷特征,开展了2种经验水平(机长、副驾驶)×3种任务阶段(进近阶段、火警阶段、着陆阶段)的混合双因素设计试验,记录HR、HRV、EDA和眼动指标作为因变量,建立广义线性混合模型并分析数据。结果显示,与副驾驶组相比,机长组HR均值、SCL、SCR和平均瞳孔直径更小,IBI均值和PNN20更大;被试在不同任务阶段的脑力负荷生理特征亦存在差异。研究表明,航线飞行员的脑力负荷特征受到经验水平的影响,机长在全部任务阶段中脑力负荷均低于副驾驶;不同任务阶段的脑力负荷特征存在差异,由进近阶段到着陆阶段,航线飞行员的脑力负荷表现出逐级上升的趋势。研究结果可为实现循证训练、提高训练效率提供数据支持,有助于提升飞行安全水平。     

基于模拟飞行任务下的眼动指标分析

分析眼动指标在定量测量飞机驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化中的作用。让4个被试者在飞行模拟器上完成了3个不同阶段的模拟飞行任务,同时用眼动仪器记录了注视、扫视、瞳孔尺寸方面的眼动指标,划分为座舱外景和内部仪表两个兴趣区域对数据进行了对比和认知分析。被试者在外景有更多的注视点、更多和更长的注视时间,在仪表上的平均瞳孔尺寸比外部视景要大,平均扫视幅度随任务难度增大而减小。眼动指标可以客观地反映驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化;视觉飞行规则下,飞行员主要从外景获取视觉信息,他的大部分注意力都集中在外景。     

2类礼貌属性消防安全标语的眼动行为规律研究

为研究不同礼貌属性消防安全标语的眼动行为规律,采用眼动技术对个体在阅读标语过程中的眼动行为进行记录,并对实验数据进行统计分析。研究结果表明:在注视次数和总注视时间上,不礼貌属性标语大于礼貌属性标语,在首次注视时间上2者未存在显著差异;在阅读路径上,不礼貌属性标语的路径更长且回视现象更多;在关键词方面,结果导向关键词的注视时间和次数大于行为指导类关键词,其中恶性结果导向关键词最大。     

基于人机工程学的驾驶疲劳模型

基于人机工程学原理,建立了驾驶疲劳形成的人机工程学模型,并从人机工程学的角度分析了驾驶疲劳的各种形成因素。对预防驾驶疲劳,保障行车安全,汽车人机界面设计具有积极的理论与现实意义。     

基于损伤-断裂力学理论的起重机疲劳寿命估算方法

鉴于断裂力学无法估算裂纹形成寿命及难以确定其初始裂纹尺寸,提出将损伤力学与断裂力学相结合共同估算起重机疲劳寿命的思想。针对Paris公式应用的局限性,提出将裂纹扩展率与应力强度因子幅对数线性阶段的某一裂纹尺寸作为裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命的分界点。用损伤力学估算疲劳裂纹的形成寿命,用断裂力学估算疲劳裂纹的扩展寿命,两者寿命之和构成起重机的疲劳全寿命。这样做既能避免断裂力学寿命估算中确定初始裂纹尺寸的混乱现象;又能确保Paris公式应用在裂纹扩展率与应力强度因子幅的对数线性阶段。试验验证结果表明,估算疲劳全寿命和试验寿命基本吻合。     

基于驾驶员模型参数辨识的疲劳驾驶研究

提出一种利用驾驶员模型反演方法来进行驾驶员疲劳诊断研究的新方法。首先利用预瞄神经网络建立适应于复杂路况条件下的驾驶员-汽车-道路闭环模型,然后定义特定行驶轨迹内理论数据与试验数据的近似度为目标函数,将驾驶员参数的反演问题转化为多目标优化问题,采用基于实数编码混沌变异量子遗传算法的优化方法,获得全局最优解。试验中采用脑电和主观疲劳心理评测结合的方法确定被试者的疲劳状况。在每种疲劳状况下对驾驶员参数进行辨识,对结果进行统计分析表明,在考虑到车型、道路曲率等因素条件下驾驶员参数分布与驾驶员的疲劳状况有很强的相关性。     

基于FTA-SVM的车辆发动机故障识别方法

发动机结构日益复杂,其故障具有多样性和频发性的特点,收集大量故障样本存在很多实施障碍。为了提高车辆发动机的故障识别的效率和准确性,提出了一种新的结合故障树(FTA)和支持向量机(SVM)各自特点,从故障模式分析到故障类型识别的FTA-SVM故障识别方法。首先利用故障树在复杂系统故障模式分析中的优势,找出系统的故障模式,建立故障树模型,通过对故障树模型中各故障事件的分析,采集与故障事件状态相关的数据,建立数据与故障树底事件的映射模型,最后利用支持向量机在小样本数据处理中的优势,进行故障类型的识别。以发动机的失火故障为例建立了发动机失火故障树模型及故障数据与故障模式映射模型,验证了FTA-SVM方法的有效性和适用性。     

基于多层次模糊综合评判的入疲劳综合评价

疲劳是一种复杂的生理和心理现象,易引发事故.目前对疲劳的测定多采用主观感觉测试法,仅对罗列症状做出"有"与"无"的判定,不能对症状的程度做出量化判断.笔者应用模糊数学中多层次模糊综合评判原理,通过确定人的疲劳因素集及其评价集,构建了人疲劳的综合评价模型.制定了疲劳指标评估表,确定了各指标的权重,实现了对疲劳的定量分析,对人的疲劳状况进行了综合评价,并进行了实例分析与计算,其结果符合客观实际,具有一定的科学性、合理性和较强的实用性,对劳动者的安全健康保护,对职业卫生工程、人机工程、安全管理工程均有重要的参考价值,对安全生产具有一定的指导意义.     

基于损伤测试的构件疲劳剩余寿命估算方法研究

笔者提出并研究了一种基于疲劳寿命计的测试结果估算结构疲劳剩余寿命的方法。在疲劳寿命计与结构共同承载的过程中 ,结构产生疲劳损伤的同时 ,疲劳寿命计的电阻会产生不可恢复的变化 ,该电阻变化规律主要由载荷决定。利用描述电阻变化规律的主要参数 ,拟合有关试验数据 ,可以得到一个构件的疲劳寿命与描述电阻变化规律的主要参数的关系式。疲劳试验结果表明 ,该关系式可以较好地估算构件的疲劳寿命。     

基于多层次模糊综合评判的人疲劳综合评价

疲劳是一种复杂的生理和心理现象,易引发事故。目前对疲劳的测定多采用主观感觉测试法,仅对罗列症状做出“有”与“无”的判定,不能对症状的程度做出量化判断。笔者应用模糊数学中多层次模糊综合评判原理,通过确定人的疲劳因素集及其评价集,构建了人疲劳的综合评价模型。制定了疲劳指标评估表,确定了各指标的权重,实现了对疲劳的定量分析,对人的疲劳状况进行了综合评价,并进行了实例分析与计算,其结果符合客观实际,具有一定的科学性、合理性和较强的实用性,对劳动者的安全健康保护,对职业卫生工程、人机工程、安全管理工程均有重要的参考价值,对安全生产具有一定的指导意义。