一种面向民航脑力从业者的疲劳反应测试与评价方法与流程

1.本发明涉及一种人体疲劳状态与反应速度、反应准确性之间的关系分析、测试与评价方法，尤其涉及一种面向民航脑力从业者的疲劳反应测试与评价方法。


背景技术：

2.在航班执行期间，由于天气、空域、机械故障等不可预期因素，民航脑力从业者往往需要根据具体事件在短时间内对航班计划做出判断和调整。有误或延迟的决策可能会危及飞行安全，飞行签派员、空中交通管制员、安全监察员等民航脑力从业者在岗期间需要保持较高的反应水平，以快速处置各种突发情况。
3.民航脑力从业者反应水平会受到身体状态、周边环境、执勤时长、航班复杂程度等因素的影响。在岗期间，民航脑力从业者需要对屏幕内的航班进行全程监控，长时间注意力集中会大幅消耗精力，从而产生疲惫感。当疲惫感积累到一定程度时，会导致反应水平下降，具体可表现为对危险事件的警觉性降低、回复机组速率变慢甚至漏听等。
4.以往成果中测试设备存在体积大、费用高、繁杂不便等问题；国内外研究与实践大多集中于疲劳之后，人体在生理指标和心理活动上的变化趋势，并未给出具体参数和数值，无法在实践中分级使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了准确掌握民航从业人员的疲劳状态，以便提早采取措施降低疲劳导致严重安全后果的可能性，特别提供一种面向民航脑力从业者的疲劳反应测试与评价方法。
6.本发明采取的技术方案是：一种面向民航脑力从业者的疲劳反应测试与评价方法是：首先构建民航脑力从业者的反应水平测试指标；根据所述民航脑力从业者的反应水平测试指标设计测试类别，然后对每个测试类别中的测试数据进行分析及评价，通过评价指标数据统计，最后计算确定每个测试类别的测试结果所占比重，根据计算的测试结果所占比重确定所述民航脑力从业者的疲劳反应水平。
7.所述构建民航脑力从业者的反应水平测试指标包括警觉性、短时记忆、注意力、手脑协调性四个方面：
8.1-1、警觉性测试
9.精神运动警觉性任务测试选取简单平均反应时作为测试指标，观察被试者在规定时间内对刺激做出反应的平均反应时以代表其警觉性水平。
10.1-2、短时记忆测试
11.短时记忆测试选取正确率作为测试指标，观察并记录被试者对若干组航班号做出正确重现的次数，计算正确率。
12.1-3、注意力测试
13.注意力测试选取正确率作为测试指标，观察并记录被试者在规定时间内对导航台
的标识做出正确判断的次数，计算选择反应速率、反应准确率；所述注意力又分为注意力广度、注意力稳定性、注意力转移与分配。
14.所述注意广度测试选取图片操作数量作为测试指标，观察并记录测试者在规定时间内完成操作图片的张数；所述注意力稳定性测试选取反应时方差作为测试指标，根据测试者完成每张图片操作所用的时间计算平均反应时方差；所述注意力转移与分配测试选取错误率作为测试指标，观察并记录测试者在规定时间内错误操作的次数，计算错误率。
15.1-4、手脑协调性测试选取反应时以及正确率作为测试指标，观察并记录测试者点击图片的总次数以及正确点击图片的次数，并记录完成每次点击的反应时，计算正确率。
16.所述测试类别共分为五项程序：精神运动警觉性任务测试、航班号记忆测试、导航台选择测试、民航气象符号一致性测试、套圈测试；测得简单反应时、短时记忆正确率、选择反应速率、选择反应正确率、注意广度、注意稳定性、注意分配、点击速率及点击正确率共9组测试数据。
17.所述精神运动警觉性任务测试程序执行以下操作：
18.2-1、测试简介：测试前告知测试者，屏幕中央出现图像、文字、颜色、声音信号的方格将会随机发生改变，要求测试者在方格发生改变的瞬间通过点击鼠标或键盘的方式立即做出反应；测试程序自动记录反应时间，单位为秒。
19.2-2、测试步骤及要求：
20.2-2-1、点击“开始”后，测试程序触发方格的颜色变化，一旦由白色变为其他颜色，立即点击“停止”；测试程序存储操作信息。
21.2-2-2、测试程序触发进入下一方格显示，要求测试者对若干组方格的颜色变化进行反应速度测试。
22.2-2-3、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
23.所述航班号记忆测试程序执行以下操作：
24.3-1、测试简介：测试开始屏幕中央将随机出现航班号，航班号由航空公司两字码与四位数字的组合产生。
25.3-2、测试步骤及要求：
26.3-2-1、测试开始后，测试程序触发随机航班号生成，每一组航班号呈现之后，要求测试者用键盘完整输入航班号，呈现测试时间。
27.3-2-2、输入航班号后，测试程序进行自动判断，判断输入内容与呈现的航班号是否完全符合。
28.3-2-3、在输入框输入一组航班号后，按回车键跳转下一组测试，且跳转若干组航班号。
29.3-2-4、统计并计算短时记忆正确率p：
[0030][0031]
其中，c为正确操作数，a为操作总数。
[0032]
3-2-5、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0033]
所述航班号记忆测试实验程序分为航班号生成部分和ui操作部分，航班号生成部分：航班号前两位字码从列表['cz','hu','ca','mu','3u','mf','zh','sc']中随机选取，
后面四位数字由随机函数生成；ui部分：界面初始化后获取生成的航班号并出现在界面指定坐标，随后时停程序设置一定时间供测试者记忆，时停程序结束后航班号消失并弹出输入框供测试者输入，后台接收测试者输入字符串后与呈现的航班号进行比对判断，同时存储标准答案、测试者输入的答案、判断结果，用于后续进行数据分析。
[0034]
所述导航台选择测试程序执行以下操作：
[0035]
4-1、测试简介：测试前向测试者显示不同导航台图案，每两个图案为一组图片，并对应一种按键反应，要求测试者快速准确反应。
[0036]
4-2、测试步骤：
[0037]
4-2-1、开始测试时，测试程序将随机显示不同图案组成的图片，并设置每组图片之间的切换间隔时间和测试持续时间。
[0038]
4-2-2、以语音及文字提示测试者，看到有关ndb导航台标识、vor导航台标识、vor或dme盒装台标识的图片时，快速按下对应键。
[0039]
4-2-3、测试程序将每个导航台标识对应的正确答案进行数据储存，同时建立所述图片列表索引号；用于下一步的逻辑处理。
[0040]
4-2-4、按回车键进入下一组测试，测试程序响应键盘按下事件，记录键盘操作总数，操作结束后立即对操作准确性进行判断，判断操作的键盘按钮对应的映射数字是否与出现图片的索引号对应，如果判断为正确，正确操作数c+1，得出操作正确率p：
[0041][0042]
其中c为正确操作数，a为操作总数。
[0043]
4-2-5、计算测试者反应时re：
[0044]
re＝t
2-t1[0045]
其中t1为图片生成时的时间戳，t2为按下键盘时操作时刻的时间戳。
[0046]
4-2-6、在本组测试者反应时re被储存后，变量t1、t2、re被下一组操作自动覆盖，测试结束后在数据储存的表格中进行数据分析，计算平均反应时r：
[0047][0048]
其中rei为每次操作的反应时，a为操作总数。
[0049]
4-2-7、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0050]
所述民航气象符号一致性测试程序执行以下操作：
[0051]
5-1、测试简介：测试页面分别为目标区、条件区、操作区；对操作区出现目标区与条件区中两种符号的随机组合图片标识做出以下三种判断：完全一致、部分一致、全不一致。
[0052]
5-2、测试步骤：
[0053]
5-2-1、测试前，提供文字及引导语，测试图片分为目标区、条件区、操作区三部分；目标区由八种民航气象符号中的四种符号随机组成图片标识，条件区设为两种条件符号图片标识，目标区、条件区随机分别出现一组图片标识；目标区内的符号称为目标符号标识，条件区内的符号称为条件符号标识，操作区内的符号是需要做出判断的符号标识；测试图
片标识呈现后需要尽快的做出判断。
[0054]
5-2-2、所述引导语结束之后，若操作区的目标符号出现在目标区，且条件符号标识也与条件区的条件符号标识相同，则判断为完全一致；若操作区的目标符号标识出现在目标区，但条件符号标识与条件区不相同，则判断为部分一致；若操作区的目标符号标识未出现在目标区，则判断为全不一致，此时测试者快速按下对应键，输入判断结果。
[0055]
5-2-3、设定测试持续时间，测试程序记录测试者每次操作反应时间、判断是否正确两个指标；计算正确率p：
[0056][0057]
其中c为正确数，a为操作总数。
[0058]
5-2-4、计算反应时间，每测试一次，操作总数a+1，如果测试者判断正确则正确数c+1，测试页面在屏幕出现时获取当前时间戳t1，测试者进行按键操作后立刻获取此时时间戳t2；
[0059]
计算测试者反应时间re：
[0060]
re＝t
2-t1[0061]
其中t1为图片出现时的时间戳，t2为按下键盘时操作时刻的时间戳。
[0062]
5-2-5、计算反应时均值r：
[0063][0064]
其中rei为每次操作的反应时，a为操作总数。
[0065]
5-2-6、计算反应时方差v：
[0066][0067]
其中rei为每次操作的反应时，re为本次实验平均反应时，a为操作总数。
[0068]
5-2-7、在测试程序运行过程中，测试者进行按键操作后立刻切换至下一组测试，并且记录测试者每组实验的反应时间r，将下一组测试的刷新操作设置在与按键操作同一个事件函数下，以此将测试程序运行时间对测试者反应时间r的影响降至最低。
[0069]
5-2-8、在测试程序后台处理上，将测试图片按照答案的类别进行分类命名和索引号，将测试者输入判断结果与对应的索引号进行比对；用于后续测试结果处理。
[0070]
5-2-9、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0071]
所述套圈测试程序执行以下操作：
[0072]
6-1、测试简介：测试开始后图片或黑点将随机出现在屏幕的各个位置，测试者需要快速移动鼠标点击，以表示做出反应。
[0073]
6-2、测试步骤：
[0074]
6-2-1、测试前，给出引导语，规定出测试时间，若准备好后点击开始进行测试。
[0075]
6-2-2、测试开始后，图片或黑点随机出现在屏幕的各个位置。
[0076]
6-2-3、测试者需要快速将鼠标光标移动至黑点或图片出现的位置，并点击左键确
认。
[0077]
6-2-4、测试程序判断点击范围是否在指定范围内，测试者按回车键进入下一组测试。
[0078]
6-2-5、测试程序计算并记录测试者的点击正确率p：
[0079][0080]
其中c为正确操作数，a为操作总数。
[0081]
6-2-6、计算反应时间，将前后连续两次所述图片或黑点的坐标做差值得出位矢(s
x
，sy)，测试程序获取反应时间re，计算测试者操作速度v
re
：
[0082][0083]
其中(s
x
，sy)为两次图片或黑点的移动位矢，re为一次操作的反应时间。
[0084]
6-2-7、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0085]
所述对每个测试类别中的测试数据进行分析及评价：
[0086]
7-1、将单因素方差分析用于分析不同精神状态下时反应能力，分析“清醒”、“一般”、“疲劳”情况下是否体现出显著性差异，具体步骤如下：
[0087]
7-1-1、在完成所有测试后将收集整理简单反应时、短时记忆正确率、选择反应速率、选择反应正确率、注意广度、注意稳定性、注意分配、点击速率及点击正确率共9组测试数据。
[0088]
7-1-2、将各组数据进行正态性检验后，选取95％置信区间内的试验数据进行单因素方差分析。
[0089]
7-1-3、根据单因素方差分析得到的结果，比较分析各试验组间的差异性，得出不同疲劳程度与测试结果的具体差异关系。
[0090]
7-1-4、若单因素方差分析结果未见显著性差异，则考虑测试难度、测试者状态变量因素对测试产生的干扰，重置试验参数提升测试难度后重新测试，之后重复步骤7-1-1至7-1-3。
[0091]
7-1-5、若更改测试参数，测试三次后仍未见疲劳与测试结果的显著性差异则认为疲劳不会对测试结果产生显著性影响。
[0092]
7-2、基于g1法的测试评价指标权重计算
[0093]
7-2-1、确定测试评价指标的相对重要程度
[0094]
确定9个测试评价指标的相对重要程度，具体步骤如下：
[0095]
a、首先，根据重要程度对9个测试指标评分，评分范围为0-5分，其中0表示非常不重要；1分表示不太重要；2分表示可有可无，影响不大；3分表示重要；4分表示非常重要，5分表示极端重要。
[0096]
b、然后根据各测试指标得分总数，从大到小进行排序。
[0097]
c、再对各测试指标进行两两比较，得到相对重要程度。
[0098]
7-2-2、计算各测试指标的权重
[0099]
按照以下公式(1)和公式(2)，得到测试各指标权重值：
[0100][0101]
ω
k-1
＝rnωkꢀꢀ
(2)
[0102]
其中，ωn为各测试指标权重，k是序号，为自然数且k≥2，k＝n,n-1,n-2,n-3...；n为1-9的自然数；ri和rn为相对重要程度。
[0103]
7-3、计算反应水平值
[0104]
通过对测试评价指标权重计算得到“清醒组”、“一般组”、“疲劳组”中九种测试数据，得到“一般组”相比“清醒组”下降比例，进而求出“一般组”的九种测试数据总评分；同理，得到“疲劳组”相比“清醒组”下降比例，进而求出“疲劳组”的九种测试数据总评分；通过九种测试数据总评分即评价出民航脑力从业者的疲劳反应水平。
[0105]
本发明的设计原理：根据民航脑力工作的性质与特点，反应水平体现为机体从接受刺激到做出反应动作所需的时间，也就是从刺激到反应之间的时距，用以反映民航脑力从业者神经与肌肉系统的协调性和快速反应能力。飞行签派员、空中交通管制员、民航安全监察员等民航脑力从业者在岗作业期间需要不间断接收大量信息，并给出判断，比如航行通告、陆空通话等在内的大量视觉及听觉信息，同时实时监控所负责辖区内的所有航班动态的监控。基于此，要求民航脑力从业者对所有信息保持较高水平的敏感度，对各种可能发生的突发状况确保运行安全。延迟或遗漏情报极意味着向机组传达指令的滞后，这将对飞行安全造成极大隐患。
[0106]
民航脑力从业者在岗作业期间不间断接收大量信息，对信息保持高反应水平，及时应对各种可能出现的突发状况，及时给予决策判断，确保运行安全。按其工作过程，通过从接收刺激到做出反应动作所需的时间，定义其反应水平。根据其工作特点，反应水平从警觉性、短时记忆、注意力、手脑协调四方面测量；其中，警觉性决定了信息接收效率；短时记忆决定了信息传递效率；注意力决定了信息加工的正确率；手脑协调性决定了人机交互的速度和效率。由此，本发明设计并开发了5类实验，测试可得9项测试结果，实现疲劳前后反应水平的数值化表征。
[0107]
本发明的作用和产生的有益效果是：
[0108]
1)实现了疲劳后反应水平的数值化，可以动态掌握一线工作人员当前状态，保证每名在岗人员的工作负荷控制在安全合理范围内，将人为因素导致安全隐患的可能性降至最低，实现人员风险管控。本发明以数值化形式，直观体现民航脑力从业者疲劳后反应水平，相比以往成果更具可用性。
[0109]
2)实现了简单实验测量，本发明中全套5种测试具有实施简便的显著特点，解决了以往成果中测试设备体积大、费用高、繁杂不便等问题；同时，又区别于调查问卷，避免过于主观的因素干扰；更为重要的是，国外的疲劳反应测试产品是作为民航领域关键技术严格限制的，目前只高价售卖而不开源、不转让，本发明可以解决部分“卡脖子”问题，本发明实现了技术自主可控。
[0110]
3)本发明可用于民航从业人员实时疲劳状态监管，具有较好的市场推广空间。
附图说明
[0111]
图1为本发明实施例中警觉性测试界面示例；
[0112]
图2为本发明实施例中短时记忆测试界面示例；
[0113]
图3为本发明实施例中导航台选择测试的ndb导航台标识；
[0114]
图4为本发明实施例中导航台选择测试的vor导航台标识；
[0115]
图5为本发明实施例中导航台选择测试的vor/dme盒装台标识；
[0116]
图6为本发明实施例中民航气象符号一致性测试的目标区图例；
[0117]
图7为本发明实施例中民航气象符号一致性测试的条件区图例；
[0118]
图8为本发明实施例中民航气象符号一致性测试的判断界面图例；
[0119]
图9为本发明实施例中精神运动警觉性任务测试程序流程图；
[0120]
图10为本发明实施例中航班号记忆测试测试程序流程图；
[0121]
图11为本发明实施例中导航台选择测试程序流程图；
[0122]
图12为本发明实施例中民航气象符号一致性测试程序流程图；
[0123]
图13为本发明实施例中套圈测试程序流程图；
[0124]
图14本发明工作流程图。
具体实施方式
[0125]
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0126]
如图14所示，一种面向民航脑力从业者的疲劳反应测试与评价方法是：首先构建民航脑力从业者的反应水平测试指标；根据民航脑力从业者的反应水平测试指标设计测试类别，测试类别包括：警觉性测试、短时记忆测试、注意力测试和手脑协调性测试四个测试类别；根据测试类别设计了五个测试实验：精神运动警觉性任务测试、航班号记忆测试、导航台选择测试、民航气象符号一致性测试和套圈测试；然后对每个测试类别中的测试数据进行分析及评价，通过评价指标数据统计，最后计算确定每个测试类别的测试结果所占比重，根据计算的测试结果所占比重以及对疲劳反应综合评分来确定民航脑力从业者的疲劳反应水平。
[0127]
构建民航脑力从业者的反应水平测试指标包括警觉性、短时记忆、注意力、手脑协调性四个方面：
[0128]
1-1、警觉性测试
[0129]
精神运动警觉性任务测试选取简单平均反应时作为测试指标，观察测试者在规定300秒时间内对刺激做出反应的平均反应时以代表其警觉性水平。
[0130]
警觉性测试是指监控工作流程时，对特殊及意外情况，或与此相关信号的注意状况。警觉性指航班运行中存在潜在危险，在从业者心理上与实际行为需有所准备，以应付突如其来的变化。警觉性决定了信息接收效率。
[0131]
1-2、短时记忆测试
[0132]
短时记忆测试选取正确率作为测试指标，观察并记录测试者对50组航班号做出正确重现的次数，计算正确率。
[0133]
短时记忆测试是指在一段较短的时间内储存少量信息的记忆系统，一般被认为是处于感觉记忆与长时记忆之间的一个阶段。其特点是：编码虽有视觉的、听觉的和语义的多
种形式，但以言语听觉编码为主；容量有限，一般为4-9个组块；保存时间短暂，如果信息得不到及时复述，大概只能保持15-20秒钟；短时记忆的提取方式是完全系列扫描的方式。短时记忆信息存储的有效方法—复述。它可以防止短时记忆中的信息受到无关刺激的干扰而发生遗忘。高效精准的短时记忆能力可以帮助民航脑力从业者提高信息传递效率，提高民航公司、机组、管制、机场等协作单位间的沟通效果。
[0134]
1-3、注意力测试
[0135]
注意力测试选取正确率作为测试指标，观察并记录测试者在180秒规定时间内对导航台的标识做出正确判断的次数，计算选择反应速率、反应准确率；注意力又分为注意力广度、注意力稳定性、注意力转移与分配。
[0136]
注意广度测试选取图片操作数量作为测试指标，观察并记录测试者在300秒规定时间内完成操作图片的张数；注意力稳定性测试选取反应时方差作为测试指标，根据测试者完成每张图片操作所用的时间计算平均反应时方差；注意力转移与分配测试选取错误率作为测试指标，观察并记录测试者在300秒规定时间内错误操作的次数，计算错误率。
[0137]
注意力测试是心理活动对一定对象的指向和集中，是伴随着感知觉、记忆、思维、想象等心理过程的一种共同的心理特征。注意力有两个基本特征，一个是指向性，是指心理活动有选择的反映一些现象而离开其余对象。二是集中性，是指心理活动停留在被选择对象上的强度或紧张。指向性表现为对出现在同一时间的许多刺激的选择；集中性表现为对干扰刺激的抑制。它的产生及其范围和持续时间取决于外部刺激的特点和人的主观因素。选择性注意是有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向，是人的感觉(视觉、听觉、味觉等)和知觉(意识、思维等)同时对一定对象的选择指向和集中(对其他因素的的排除)。因此会将注意力细分为注意广度、注意分配与转移、注意稳定性三个方面。
[0138]
注意广度代表民航脑力从业者在规定时间和范围可以观察到的全部信息内容。在作业时往往需要民航脑力从业者同时兼顾机组、管制、机场等相关单位发来的即时情报才能对当前运行状态做出正确决策。
[0139]
注意分配与转移代表将接收到的信息转化为正确操作的能力。在工作强度较大时往往存在可以注意到全部信息，但却由于信息量过大对信息做出错误判断的情况出现，因此良好的注意分配与转移能力保障了信息决策的准确性。
[0140]
注意稳定性代表民航脑力从业者连续作业的能力，即工作水平的波动性。航班运行监控是一个持续的过程，民航脑力从业者应在航班运行期间始终保持稳定的作业能力才能确保时刻对航班的安全监控。
[0141]
1-4、手脑协调性测试选取反应时以及正确率作为测试指标，观察并记录180秒内测试者点击图片的总次数以及正确点击图片的次数，并记录完成每次点击的反应时，计算正确率。
[0142]
手脑协调性代表大脑对肢体的控制能力。民航脑力从业者的手脑协调性主要体现在灵活使用人机交互页面。民航脑力从业者的主要作业工具依赖于电脑、显示器、鼠标、耳麦、通话设备、监视设备、自动化或智能化运行系统等。灵活使用各种运行控制系统软硬件是保障高效运行的关键。
[0143]
测试类别采用设计的python程序，测试类别共分为五项程序：精神运动警觉性任务测试、航班号记忆测试、导航台选择测试、民航气象符号一致性测试、套圈测试；测得简单
反应时、短时记忆正确率、选择反应速率、选择反应正确率、注意广度、注意稳定性、注意分配、点击速率及点击正确率共9组测试数据。
[0144]
如图9所示，精神运动警觉性任务测试程序执行以下操作：
[0145]
2-1、测试简介：测试前告知测试者，屏幕中央出现图像、文字、颜色、声音信号的方格将会随机发生改变，要求测试者在方格发生改变的瞬间通过点击鼠标或键盘的方式立即做出反应；测试程序自动记录反应时间，单位为秒。
[0146]
2-2、测试步骤及要求：
[0147]
2-2-1、要求测试者未进行激烈运动，不饮用含有咖啡因的饮料，可进行常规脑力工作；准备测试时，测试者识读操作说明，键盘快捷键为a表示开始，l表示停止，点击“开始”后，测试程序触发方格的颜色变化，一旦由白色变为其他颜色，立即点击“停止”，如图1所示；测试程序存储操作信息。
[0148]
2-2-2、测试程序触发进入下一方格显示，要求测试者对20组方格的颜色变化进行反应速度测试。20组屏幕中央的方格进行反应速度测试，可以要求测试者一小时后再测试一次。
[0149]
2-2-3、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0150]
如图10所示，所述航班号记忆测试程序执行以下操作：
[0151]
3-1、测试简介：测试开始屏幕中央将随机出现航班号，如图2所示，航班号由航空公司两字码与四位数字的组合产生。
[0152]
3-2、测试步骤及要求：
[0153]
3-2-1、测试开始后，测试程序触发随机航班号生成，每一组航班号呈现之后，要求测试者用键盘完整输入航班号，例cz6666、3u8888，呈现测试时间0.5秒。
[0154]
3-2-2、输入航班号后，测试程序进行自动判断，判断输入内容与呈现的航班号是否完全符合；包括英文字符的大小写也保持一致。
[0155]
3-2-3、在输入框输入一组航班号后，按回车键跳转下一组测试，且跳转50组航班号。
[0156]
3-2-4、统计并计算短时记忆正确率p：
[0157][0158]
其中，c为正确操作数，a为操作总数。
[0159]
3-2-5、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0160]
航班号记忆测试实验程序分为航班号生成部分和ui操作部分，航班号生成部分：航班号前两位字码从列表['cz','hu','ca','mu','3u','mf','zh','sc']中随机选取，后面四位数字由随机函数生成；ui部分：界面初始化后获取生成的航班号并出现在界面指定坐标，随后时停程序设置500毫秒时间供测试者记忆，时停程序结束后航班号消失并弹出输入框供测试者输入，后台接收测试者输入字符串后与呈现的航班号进行比对判断，同时存储标准答案、测试者输入的答案、判断结果，用于后续进行数据分析。
[0161]
如图11所示，导航台选择测试程序执行以下操作：
[0162]
4-1、测试简介：测试前向测试者显示不同导航台图案(航图情报中与导航台有关的图案)，每两个图案为一组图片，并对应一种按键反应，要求测试者快速准确反应。
[0163]
4-2、测试步骤：
[0164]
4-2-1、开始测试时，测试程序将随机显示不同图案组成的图片，并设置每组图片之间的切换间隔时间为3秒，测试持续时间为180秒。
[0165]
4-2-2、以语音及文字提示测试者，看到有关ndb导航台标识、vor导航台标识、vor或dme盒装台标识的图片时，快速按下对应键；看到代表ndb导航台标识相关的内容时快速按下q键，如图3所示；看到代表vor(very high frequency omnidirectional radio range，vor，甚高频全向信标)导航台标识相关的内容时快速按下w键，如图4所示；看到vor/dme(distance measuring equipment，dme，测距仪)盒装台标识相关的内容时快速按下e键，如图5所示。
[0166]
4-2-3、测试程序将每个导航台标识对应的正确答案进行数据储存，同时建立所述图片列表索引号；用于下一步的逻辑处理。
[0167]
4-2-4、按回车键进入下一组测试，测试程序响应键盘按下事件，记录键盘操作总数，操作结束后立即对操作准确性进行判断，判断操作的键盘按钮对应的映射数字是否与出现图片的索引号对应，如果判断为正确，正确操作数c+1，得出操作正确率p：
[0168][0169]
其中c为正确操作数，a为操作总数。
[0170]
4-2-5、计算测试者反应时re：
[0171]
re＝t
2-t1[0172]
其中t1为图片生成时的时间戳，t2为按下键盘时操作时刻的时间戳。
[0173]
4-2-6、在本组测试者反应时re被储存后，变量t1、t2、re被下一组操作自动覆盖，测试结束后在数据储存的表格中进行数据分析，计算平均反应时r：
[0174][0175]
其中rei为每次操作的反应时，a为操作总数。
[0176]
4-2-7、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0177]
如图12所示，民航气象符号一致性测试程序执行以下操作：
[0178]
5-1、测试简介：测试页面分别为目标区、条件区、操作区；对操作区出现目标区与条件区中两种符号的随机组合图片标识做出以下三种判断：完全一致、部分一致、全不一致。
[0179]
5-2、测试步骤：
[0180]
5-2-1、测试前，提供文字及引导语，测试图片分为目标区、条件区、操作区三部分；目标区由八种民航气象符号中的四种符号随机组成图片标识，如图6所示；条件区设为两种条件符号图片标识，如图7所示；目标区、条件区随机分别出现一组图片标识；目标区内的符号称为目标符号标识，条件区内的符号称为条件符号标识，操作区内的符号是需要做出判断的符号标识；测试图片标识呈现后需要尽快的做出判断。
[0181]
5-2-2、引导语结束之后，若操作区的目标符号出现在目标区，且条件符号标识也与条件区的条件符号标识相同，则判断为完全一致，此时快速按下q键输入判断结果；若操
作区的目标符号标识出现在目标区，但条件符号标识与条件区不相同，则判断为部分一致，此时快速按下w键输入判断结果；若操作区的目标符号标识未出现在目标区，则判断为全不一致，此时测试者快速按下e键输入判断结果，如图8所示。
[0182]
5-2-3、设定测试持续时间为5分钟，测试程序记录测试者每次操作反应时间、判断是否正确两个指标；正确率p反映的是测试者合理分配注意力或及时转换注意力能力的指标，选择其作为注意分配与转换品质指标的变量。计算正确率p：
[0183][0184]
其中c为正确数，a为操作总数。
[0185]
5-2-4、计算反应时间，每测试一次，操作总数a+1，如果测试者判断正确则正确数c+1，测试页面在屏幕出现时获取当前时间戳t1，测试者进行按键操作后立刻获取此时时间戳t2；计算测试者反应时间re：
[0186]
re＝t
2-t1[0187]
其中t1为图片出现时的时间戳，t2为按下键盘时操作时刻的时间戳。
[0188]
5-2-5、反应时均值r反映的是规定时间内的作业能力，反映了测试者注意广度。反应时均值r越大则说明测试者反应速率越慢，注意广度越大。计算反应时均值r：
[0189][0190]
其中rei为每次操作的反应时，a为操作总数。
[0191]
5-2-6、反应时方差v体现的是作业的波动性，反映的是注意的稳定能力，选择其作为测试者注意稳定品质指标，反应时方差v越大则说明测试者注意稳定性越差。计算反应时方差v：
[0192][0193]
其中rei为每次操作的反应时，re为本次实验平均反应时，a为操作总数。
[0194]
5-2-7、在测试程序运行过程中，测试者进行按键操作后立刻切换至下一组测试，并且记录测试者每组实验的反应时间r，将下一组测试的刷新操作设置在与按键操作同一个事件函数下，以此将测试程序运行时间对测试者反应时间r的影响降至最低。
[0195]
5-2-8、在测试程序后台处理上，将测试图片按照答案的类别进行分类命名和索引号，将测试者输入判断结果与对应的索引号进行比对；用于后续测试结果处理。
[0196]
5-2-9、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0197]
如图13所示，套圈测试程序执行以下操作：
[0198]
6-1、测试简介：测试开始后图片或黑点将随机出现在屏幕的各个位置，测试者需要快速移动鼠标点击，以表示做出反应。
[0199]
6-2、测试步骤：
[0200]
6-2-1、测试前，给出引导语，规定出测试时间，若准备好后点击开始进行测试。
[0201]
6-2-2、测试开始后，图片或黑点随机出现在屏幕的各个位置。
[0202]
6-2-3、测试者需要快速将鼠标光标移动至黑点或图片出现的位置，并点击左键确认。
[0203]
6-2-4、测试程序判断点击范围是否在指定范围内，测试者按回车键进入下一组测试。
[0204]
6-2-5、测试者的点击正确率p由点击总数a和正确点击数c决定，测试者的点击正确率p越高，手脑协调性越强。测试程序计算并记录测试者的点击正确率p：
[0205][0206]
其中c为正确操作数，a为操作总数。
[0207]
6-2-6、计算反应时间，将前后连续两次所述图片或黑点的坐标做差值得出位矢(s
x
，sy)，测试程序获取反应时间re，操作速度v
re
越小说明测试者手脑协调能力越强。计算测试者操作速度v
re
：
[0208][0209]
其中(s
x
，sy)为两次图片或黑点的移动位矢，re为一次操作的反应时间。
[0210]
6-2-7、最后测试进入计时程序，测试程序触发结束。
[0211]
在图片或黑点刷新方面，测试者进行正确点击操作后需立即出现新的图片或黑点，新图片或黑点的坐标不能完全依靠随机函数生成，以防出现显示不全或画框外显示的情况，需要对画框的像素尺寸及图片的像素尺寸进行规定，并设立坐标生成函数防止图片刷新在框外。
[0212]
在测试程序的事件处理方面，在图片或黑点刷新前需设计碰撞体积，以获取有效的点击范围，由于图片或黑点均为规则的矩形，将像素大小对应的范围设为碰撞体积，在响应测试者的点击事件后立刻获取点击坐标，同时点总击数a+1，并与碰撞体积所在范围进行比对，如在目标范围内则正确点击数c+1，并记录从图片或黑点开始出现到正确点击的反应时间re，并循环刷新下一组测试，此时获取连续两组图片或黑点的几何中心坐标并做差值，获得其移动位矢，存储以上参数后开始下一组测试。
[0213]
最后对每个测试类别中的测试数据进行分析及评价：
[0214]
7-1、将单因素方差分析用于分析不同精神状态下时反应能力，分析“清醒”、“一般”、“疲劳”情况下是否体现出显著性差异，具体步骤如下：
[0215]
7-1-1、在完成所有测试后将收集整理简单反应时、短时记忆正确率、选择反应速率、选择反应正确率、注意广度、注意稳定性、注意分配、点击速率及点击正确率共9组测试数据。
[0216]
7-1-2、将各组数据进行正态性检验后，选取95％置信区间内的试验数据进行单因素方差分析。
[0217]
7-1-3、根据单因素方差分析得到的结果，比较分析各试验组间的差异性，得出不同疲劳程度与测试结果的具体差异关系。
[0218]
7-1-4、若单因素方差分析结果未见显著性差异，则考虑测试难度、测试者状态变量因素对测试产生的干扰，重置试验参数提升测试难度后重新测试，之后重复步骤7-1-1至7-1-3。
[0219]
7-1-5、若更改测试参数，测试三次后仍未见疲劳与测试结果的显著性差异则认为疲劳不会对测试结果产生显著性影响。
[0220]
以手脑协调性数据为例，要求被测试者严格执行手脑协调性的测试要求，记录三分钟内测试操作的点击速率与点击准确率。将目标刺激控制在小于鼠标指示器图标，测试结果如表1：
[0221]
表1手脑协调性测试数据
[0222][0223]
根据一般组与疲劳组点击速率与点击准确率的平均下降率，点击速率平均下降2％，10％；点击准确率平均下降3％，5％。
[0224]
经过测试调整后点击速率与点击准确性的方差计算，表明点击速率、点击准确率等指标下降超过5％，手脑协调性测试中测试者的反应能力均表现出随疲劳状态加剧而下降的趋势。在点击速率方面“清醒”同“一般”、“疲劳”表现出显著性差异；在点击准确率方面“清醒”、“一般”同“疲劳”表现出显著性差异。同时，在测试反复调整中发现，手脑协调性受疲劳的影响表现与任务难度、操作工具方便程度呈现相关性。当任务难度适中且操作较为方便时，测试者仍能克服疲劳造成的负影响；但当操作难度增加且操作工具不便时，疲劳对反应的影响更为显著。
[0225]
7-2、基于g1法的测试评价指标权重计算
[0226]
7-2-1、确定测试评价指标的相对重要程度
[0227]
确定9个测试评价指标的相对重要程度，具体步骤如下：
[0228]
a、首先，根据重要程度对9个测试指标评分，评分范围为0-5分，其中0表示非常不重要；1分表示不太重要；2分表示可有可无，影响不大；3分表示重要；4分表示非常重要，5分表示极端重要。
[0229]
b、然后根据各测试指标得分总数，从大到小进行排序。
[0230]
c、再对各测试指标进行两两比较，得到相对重要程度。
[0231]
7-2-2、计算各测试指标的权重
[0232]
按照以下公式(1)和公式(2)，得到测试各指标权重值：
[0233][0234]
ω
k-1
＝rnωkꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0235]
其中，ωn为各测试指标权重，k是序号，为自然数且k≥2，k＝n,n-1,n-2,n-3...；n为1-9的自然数；ri和rn为相对重要程度。
[0236]
7-3、计算反应水平值
[0237]
通过对测试评价指标权重计算得到“清醒组”、“一般组”、“疲劳组”中九种测试数据，得到“一般组”相比“清醒组”下降比例，进而求出“一般组”的九种测试数据总评分；同理，得到“疲劳组”相比“清醒组”下降比例，进而求出“疲劳组”的九种测试数据总评分；通过九种测试数据总评分即评价出民航脑力从业者的疲劳反应水平。
[0238]
根据大量测试发现，当测试者出现疲劳状态时，测试指标下降≥5％，从生理测量表明反应水平随疲劳呈现下降趋势，可对应一般疲劳；当测试指标下降≥12％，从生理测量表明反应水平随疲劳呈现快速趋势，对应中等及以上疲劳。设置每组测试指标在清醒时评分为100(无量纲)，以下降比例作为扣分数。
[0239]
表2测试综合结果汇总
[0240][0241]
根据表2测试结果，以简单平均反应时为例，一般组相比清醒组下降5.4％，即(0.39-0.37)/0.37＝5.4％；疲劳组相比清醒组下降了16.2％，即(0.43-0.37)/0.37＝16.2％。因此，一般组评分为100-100
×
5.4％＝94.6，疲劳组评分为100-100
×
16.2％＝83.8。而简单反应时权重值为0.10，因此一般组在该项评分为9.46，疲劳组评分为8.38。同理计算短时记忆直至注意分配，如表2。最终可得一般组总得分为94.6，达到了一般疲劳程度。疲劳组总评分84.4，已达到中等以上疲劳程度。
[0242]
根据民航组织发布了《疲劳管理做法监督手册》(doc 9966号文件)，中度以上疲劳状态人员不得履行安全相关职责。