PSYCH OpenIR  > 健康与遗传心理学研究室
心理疲劳对持续性注意的影响及疲劳状态识别方法研究
郭孜政
学位类型博士
2013-10
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业心理学
关键词心理疲劳 心持续性注意 疲劳识别 脑电 心率变异性
摘要持续性注意是指个体在一定环境中为察觉特定信号所保持的准备状态,即对外界随机出现的某些特定或非特定变化状况觉察反应的准备状态。实际环境中,众多操作任务诸如车辆驾驶、雷达监测、仪表监视均需作业人员长时间持续注意多个对象目标。持续性注意能力的降低,可能导致对突发信号的反应时间延长、有效监测率下降,从而诱发各类生产事故。心理疲劳是导致持续性注意能力下降的重要因素之一,因此本报告就心理疲劳对作业者持续性注意能力的影响及心理疲劳的识别方法从以下4方面开展研究,具体内容如下。
一、采用双任务作业模式(主任务为持续性追踪任务,辅任务为随机目标的实时监控),考察了多任务并行作业条件下,疲劳与非疲劳状态下P1、N1、P2、N2、P300波形的差异。通过对两种状态下ERP成分的对比分析,结合相关已有理论,我们推断在双任务作业模式下,疲劳可能不会影响早期视觉处理和刺激驱动的注意自动转移,但对后期的一些较高级认知功能(如认知控制、目标区分与识别等)可能造成影响。
二、基于两因素混合设计,采用双任务作业模式(主任务为持续性追踪任务,辅任务为随机目标的实时监控任务),考察在不同疲劳水平(高疲劳水平、低疲劳水平)及不同脑力负荷水平(高负荷、低负荷)组合条件下P1、N1、P2、N2、P300波形的差异。结合相关结论推断,脑力负荷对早期的视觉加工有影响,随着脑力负荷或任务难度增加,次任务的认知加工资源减少,被试用更多的时间来评估或分类刺激。
三、基于OZ、PZ两导脑电信号,构建了一种脑电信号的快速处理算法,该算法可实现对脑电信号的滤波与伪迹去除。在此基础之上,结合Fisher线形判别模型合成了一项脑电指标,该指标的变化与行为绩效指标的(反应时、追踪间距)变化具有良好的一致性。同时由于该算法具有运算速度快,抗干扰能力强的特点,故对于实际系统具有良好实用性。
四、针对疲劳状态变化的波动性特征,基于心率变异性指标构建了一种疲状态劳识别方法。以行为绩效值做为疲劳测评的客观指标,给出了适应疲劳波动性特征的疲劳分级方法。在此基础上以心率变异性的3项时域指标、5项频域指标为特征因子构建疲劳识别特征向量,结合SVM支持向量机提出了一种适应小样本量的疲劳状态识别模型,并对模型的可用性与有效性进行了验证。
其他摘要The decrease of sustained attention may induce the increase of response time and decrease of effective monitoring rate. Mental fatigue is one of the key factors cause the decrease of sustained attention. Therefore, the paper plans to study the mental fatigue influence on sustained attention and identification method for mental fatigue. The main study content and fruit is listed as follows.
    Firstly, using ERP (event-relative potentials) method, a dual task experiment paradigm was adopted to explore the cognitive activity difference between fatigue and un-fatigue status by compare the latencies and amplitudes of P1、N1、P2、N2、P300.According to the experiment result, we concluded the fatigue couldn’t influence the early stage of visual stimuli processing .However, certain higher-level cognitive processes were injured by fatigue, e. g,. the attentional resources that can be allocated to the secondary task stimuli, the cognitive control or strategy making in the dual-task experiment ,and evaluating or categorizing the stimulus and context.
    Secondly, based on two factors mixed design, the latencies and amplitudes of P1, N1, P2, N2, P300 were compared under different fatigue levels (fatigue and un-fatigue) and mental workload levels(high mental workload and low mental workload).
    Thirdly, based on two electrodes (Oz, Pz), a rapid processing algorithm was constructed to filter the original EEG signals and remove the artifact. The Fisher Linear Discriminant Model was used to establish an index which has a high correlation coefficient with the behavior performance indexes such as response time, distance between target ball and track circle.
    Fourthly, a fatigue levels dividing method was proposed according to behavioral performance indexes .Three time domain indexes and five frequency domain were selected to construct a fatigue identification model based on SVM .
学科领域工程心理学
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.psych.ac.cn/handle/311026/19519
专题健康与遗传心理学研究室
作者单位中国科学院心理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
郭孜政. 心理疲劳对持续性注意的影响及疲劳状态识别方法研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.
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