基于多生理参数的管制员认知负荷综合评估

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1、硕士学位论文基于多生理参数的管制员认知负荷综合评估研究生姓名：于超博导师姓名：王超副教授2015年5月8日分类号：V355密级：公开UDC：656.7学号：1203063中国民航大学硕士学位论文基于多生理参数的管制员认知负荷综合评估研究生姓名：于超博导师姓名：王超副教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：交通运输规划与管理所在院系：空中交通管理学院论文答辩日期：2015年5月8日2015年5月8日AirTrafficControllersCognitiveLoadComprehensiveEvaluationBasedontheMultiplePhy

2、siologicalParameterADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYYUChao-boSupervisedbyVice-Prof.WANGChaoCollegeofAirTrafficManagementCivilAviationUniversityofChinath8,May2015摘要长期以来在评估管制员工作负荷的研究中存在只重视客观（可观察的）负荷，而轻视主观（认知）负荷。认知负荷难以记录和

3、记时，不易量化，却是重要的影响因素。过高的认知负荷将严重影响管制员指挥的可靠性和身心健康,进而影响工作效率和扇区容量。因此，对管制员认知负荷科学合理的量化研究对全面的评估管制员工作负荷具有重要意义，并且对于管制员的培训工作及工作制度设置也有一定的帮助作用。本文深入地剖析了管制员认知负荷评估问题的理论方法及研究意义，总结了认知负荷的评估方法及其优缺点。提出了从认知生理学角度对管制员认知负荷进行评估，克服了其他评估方法的主观性较强、准确性较低的缺点。首先结合认知心理学和管制员工作特性，给出了管制员在执行任务过程中认知结构框架。然后对实验的设计和实验的过程

4、进行了详细的论证，并对实验采集的数据进行了筛选和方差分析，筛选出与认知负荷相关性较高的参数：注视持续时间、注视频率、瞳孔直径、心率、正常心动间期差值的均方跟（RMSSD）、低频（LF）。在交通态势与认知负荷的关系研究中，从航空器的相对位置关系和运行阶段两方面考虑，采用动态兴趣区划分的方法，将雷达显示界面划分为八个区域。通过马尔可夫链理论计算被试者在不同兴趣区间注视的一步转移概率和平稳分布。研究表明：进场航空器引起的认知负荷水平显著高于离场飞机，有潜在飞行冲突的航空器引起的认知负荷要高于无潜在飞行冲突的航空器。最后，将筛选出来的认知负荷变化敏感的指标建

5、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。将管制员认知负荷模型与动态密度模型进行相关性分析，结果表明二者呈现对数函数关系。关键词：认知负荷；多生理参数；马尔科夫链；BP神经网络；动态密度IAbstractManyresearchershavebeenonlyevaluateobjective(observed)loadwhencometoevaluateATCcontrollerworkload,whileignoringthesubjective(cognitive)load.Cognitive

6、loadinconvenienceforrecordandtime,hardtoquantify,butarethemostimportantfactors.Highcognitiveloadwillseriouslyaffecttheperson'sworkefficiency,operationreliabilityandphysicalandmentalhealth,ultimatelyaffecttheefficiencyandreliabilityoftheman-machinesystem.Therefore,theresearchofc

7、ontrollers’cognitiveloadscientificquantitativeplayaveryimportantroleinevaluationtheairtrafficcontrollers'workloadcomprehensively,andhavesomehelpinsettingcontroller'strainingandworkingsystem.Thispaperdeeplyanalyzesthecontrollers'cognitiveloadevaluationtheoreticalandpracticalsign

8、ificance,summarizestheevaluationmethodofcognitiveloada