一种移动舱室乘员工作项目调整方法
【技术领域】
[0001] 本方法涉及一种脑力负荷测量领域，特别涉及一种根据移动舱室乘员脑力负荷进 行工作项目调整领域。
【背景技术】
[0002] 移动舱室乘员处理作业信息的过程是一个脑力劳动过程，乘员需要付出一定的脑 力资源，产生一定程度的脑力负荷。乘员脑力负荷情况对系统的工作效能、乘员的舒适程度 以及安全健康均影响很大，系统工作效能与乘员脑力负荷强度之间依赖关系比较明显。例 如，当系统中呈现的信息量较大时，乘员由于"脑力超负荷"而处于应激状态。这时乘员往 往难以同时完成对全部作业信息的感知和加工而出现感知信息的遗漏或错误感知，控制或 决策失误。
[0003] 脑力负荷是指操作者在工作时使用脑力资源的程度。从脑力负荷的定义来看，脑 力负荷与乘员任务执行时的信息处理量密切相关。对于移动舱室，不同的任务，乘员的脑力 负荷情况有较大差异。目前常用的乘员脑力负荷评价方法有主观评价法、主任务测量法、 辅助任务测量法等，但这些方法存在一些问题从而限制了其在复杂人机系统中的进一步应 用，主要表现在：（1)掺杂决策者主观偏好，系统误差较大，不能定量对乘员脑力负荷进行 评价。（2)缺乏对脑力负荷产生机理的研宄，不能明确引起乘员脑力负荷过大时的资源系统 类型。（3)缺乏模型支撑，不能基于任务对乘员脑力负荷进行评价。（4)不能清楚描述乘员 全任务操作过程中的脑力负荷情况，评价缺乏实时性。（5)不能对系统设计阶段的乘员脑力 负荷进行预测评价，应用具有局限性。
[0004] 采用了多资源理论的脑力负荷测量方法的研宄在国内外刚刚开始兴起，2010年 12月发表在北京交通大学学报（第34卷第6期）上的《基于多资源理论的脑力负荷评价 方法》，对工作任务按照视觉、听觉、认知、运动反应4个方面的指标共28个行为要素进行 分解、归类，并分别进行行为数、任务难度、同信息源冲突、同处理阶段冲突这4个方面的评 价。
[0005] 该方法存在的问题是：1)根据28个行为要素确定行为序列，并未体现工作任务各 行为要素之间的关联性和时间上、逻辑上的相互关系，即未给出任务-网络模型；2)资源参 数符合一定的概率分布，该方法没有对资源参数进行研宄；3)未对认知通道进行相应的分 析；4)虽然根据4个通道进行行为提取，但是并未给出各执行通道脑力负荷情况，不能准确 找出乘员脑力负荷过大的深层原因，无法为乘员操作提出可行性的建议。
【发明内容】
[0006] 本发明针对以上现有技术的不足，提供一种基于任务一网络模型进行乘员工作项 目调整的方法。
[0007] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种移动舱室乘员工作项目调整 方法，包括步骤：第一步，建立基于执行通道的乘员任务一网络模型，该任务一网络模型为 将乘员的任务在执行通道上根据时间、执行逻辑形成关联网络图；第二步，确定系统模型的 工作参数，所述工作参数包括时间参数和资源参数，所述时间参数包括乘员的反应时间和 运动时间，所述资源参数表征乘员脑力负荷值及其概率分布；第三步，根据第一步确定的乘 员任务-网络模型，以及第二步确定的工作参数，计算得到乘员各执行通道的脑力负荷均 值；第四步，计算得到乘员的总脑力负荷；第五步，根据乘员总脑力负荷，调整乘员的工作 项目顺序，以避免脑力超负荷导致的误操作。
[0008] 优选的，所述执行通道包括听觉、视觉、认知、反应和语音，其中听觉、视觉、反应和 语音通道是独立的通道，上述听觉、视觉、反应和语音通道分别并行相应的认知通道。
[0009] 优选的，所述时间参数包括反应时间和运动时间两个部分，由以下公式确定：
[0010]
【主权项】
1. 一种移动舱室乘员工作项目调整方法，包括步骤：第一步，建立基于执行通道的乘 员任务一网络模型，该任务一网络模型为将乘员的任务在执行通道上根据时间、执行逻辑 形成关联网络图；第二步，确定系统模型的工作参数，所述工作参数包括时间参数和资源参 数，所述时间参数包括乘员的反应时间和运动时间，所述资源参数表征乘员脑力负荷值及 其概率分布；第三步，根据第一步确定的乘员任务-网络模型，以及第二步确定的工作参 数，计算得到乘员各执行通道的脑力负荷均值；第四步，计算得到乘员的总脑力负荷；第五 步，根据乘员总脑力负荷，调整乘员的工作项目顺序，以避免脑力超负荷导致的误操作。
2. 根据权利要求1所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于，所述执 行通道包括听觉、视觉、认知、反应和语音，其中听觉、视觉、反应和语音通道是独立的通道， 上述听觉、视觉、反应和语音通道分别并行相应的认知通道。
3. 根据权利要求1或2所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于，所述 时间参数包括反应时间和运动时间两个部分，由以下公式确定：
T代表时间参数，T。是选择反应时间，I。是信息反应时间，取值在150?157ms之间，平 均值为92ms，H是与决定有关的彳目息度量标准；Tm是运动时间，Im是运动控制反复时间，取 值在70?120ms之间，平均值为100ms ;D表示手动距离；S表示物体直径。
4. 根据权利要求1至3任一所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于， 资源参数包括脑力负荷值及其分布函数；其中脑力负荷值为采取分析的方法确定乘员在执 行某一任务操作时各执行通道的脑力负荷期望值；分布函数根据以下公式确定： Φ (x) = c〇+c1log1〇(x+l) 其中，x为时间，Φ(χ)为该时刻操作发生的概率，CtlC1为待定参数，根据实际测量得到 的脑力负荷数据，进行曲线拟合得到脑力负荷分布曲线，从而确定cqCi。
5. 根据权利要求1或2所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于，所述 第三步中计算得到乘员各执行通道的脑力负荷均值具体为：采用蒙特卡洛方法，确定共用 随机起始数字后，根据概率分布函数计算N次，统计生成的随机数据，计算出N个随机数的 期望值C it，其中N大于等于50。
6. 根据权利要求5所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于，计算得 到乘员的总脑力负荷具体为： 某一执行通道t时刻的负荷值根据以下公式确定：
其中，Wlt是某一执行通道t时刻的负荷值。当第i个信息在t时刻存在时，B it= l，Cit 为各执行通道的脑力负荷均值；否则Bit= 0 ; 某个t时刻的总脑力负荷值根据以下公式确定：
Wt是某个t时刻的总脑力负荷值，W jt分别表示t时刻某一通道的脑力负荷值。
7. 根据权利要求3所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于，其中时 间参数中的一部分用经验数据代替，或者是根据计算得到的时间参数值与经验数据相互修 正确定的时间参数。
8.根据权利要求4所述的一种移动舱室乘员工作项目调整方法，其特征在于，所述分 析的方法为根据Aldrich提出的7分制行为评级标准进行计算的计算方法。
【专利摘要】本发明涉及一种移动舱室乘员工作项目调整方法，包括步骤：第一步，建立基于执行通道的乘员任务—网络模型，该任务—网络模型为将乘员的任务在执行通道上根据时间、执行逻辑形成关联网络图；第二步，确定系统模型的工作参数，所述工作参数包括时间参数和资源参数，所述时间参数包括乘员的反应时间和运动时间，所述资源参数表征乘员脑力负荷值及其概率分布；第三步，根据第一步确定的乘员任务-网络模型，以及第二步确定的工作参数，计算得到乘员各执行通道的脑力负荷均值；第四步，计算得到乘员的总脑力负荷；第五步，根据乘员总脑力负荷，调整乘员的工作项目顺序，以避免脑力超负荷导致的误操作。
【IPC分类】A61B5-00, G06F19-00
【公开号】CN104523237
【申请号】CN201510009414
【发明人】刘维平, 刘西侠, 聂俊峰, 金毅, 傅斌贺, 张征, 白雅娟, 罗玉萍
【申请人】中国人民解放军装甲兵工程学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月8日