飞行员疲劳工作负荷状态识别关键技术研究
结题报告
批准号:
61671293
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
吴奇
依托单位:
学科分类:
F0125.医学信息检测与处理
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
任和、陈曦、卢钊、贾博、丁璐、宋磊、王臻、卫黎明、蔡正祥
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
飞行员疲劳工作负荷的评估对民航运行安全具有显著意义,因此有必要开展基于生理参数信号的飞行员疲劳工作负荷状态识别研究。提出基于集合经验模态分解-小树变换-熵的飞行员多生理参数疲劳特征提取算法。提出基于SOHO小波的飞行员曈孔多尺度细节特征提取算法。证明超小波—小树变换更加简单易行并且能够提取更多的相似疲劳信号分量,非常适合于飞行员操控过程中的疲劳特性分析。比较深度自编码网络、深度降噪自编码网络、深度稀疏自编码网络和深度收缩自编码网络对飞行员疲劳工作负荷抽象特征提取效果,并与传统特征提取和降维方法对比。综合考虑噪声、稀疏表示、深度学习、高斯过程和三角模糊技术,建立基于多尺度高斯过程模型的四种类型深度学习网络分类器,证明多尺度稀疏高斯过程优于高斯过程,建立基于深度学习-多尺度稀疏高斯过程的飞行员疲劳工作负荷状态识别框架。通过国产民机多组飞行员数据验证飞行员疲劳工作负荷状态识别与预测系统的有效性。
英文摘要
The fatigue workload evaluation of the pilot is important for the operating safety of civil aviation. It is necessary to develop the research of the pilots’ fatigue workload state recognition using multi physiological signals. The fatigue workload features extraction algorithm of the pilots’ multi-physiological signals is proposed by integrating Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD), Treelet transform and entropy technique. The multi-scale elaborate features extraction algorithm for the pilots’ pupil is also proposed by SOHO wavelet and entropy technique. It can be proved that Treelet transform is simple and easy to extract many similar fatigue signal parts, which is suitable to the analysis of fatigue characteristic from the process of the pilot’ operation. This study proposes four kinds of Auto-Encoders such as deep auto-encoder network (DAEN), deep denoising auto-encoder network (DDAEN),deep sparse auto-encoder network (DSAEN) and deep contractive auto-encoder network (DCAEN) to learn the pilots’ multi-physiological fatigue workload features, they are also compared with the traditional feature extraction and dimension reduction methods. The formulated four type of multi-scale-sparse Gaussian Process models are proposed as the classifier of deep learning network by the integration of noise, sparse representation, deep learning, Gaussian process and triangular fuzzy technique. The pilots’ fatigue workload state recognition frame is established by the deep learning and multi-scale sparse Gaussian process model. The excellence of multi-scale sparse Gaussian process over standard Gaussian process is also proved to be effective. The fatigue workload state recognition and early warning system is validated by some groups of pilot’ data.
围绕民用大飞机、下一代军机座舱工程等国家重大需求,开展座舱视脑交互机理及工程实现研究。座舱人机交互的瓶颈在于飞行的机动性不能超越人体的生理极限,由此产生三个痛点: 1)定向空间障碍引起旋转性飞行错觉; 2)过载飞行致飞行员意识丧失、失去知觉; 3)高难度飞行性能引起飞行员工作负荷变化显著,致飞行员操控飞行能力下降。这三个痛点涉及到飞行员视觉、脑认知和工作负荷,它们是相互耦合响应的。为解决这三个痛点,需要克服三个技术挑战:1) 视脑交互信号鉴别难,处理难; 2) 脑网络标定难、推理难; 3) 飞行员工作负荷建模难,求解难。由三个技术挑战形成代表性成果如下:1) 旋转性飞行员视觉注意力跟踪; 2) 飞行员脑认知网络构建与推理;3) 飞行员工作负荷评价飞行绩效。项目相关成果发表在在IEEE Transactions on Cybernetics、IEEE Transactions on Industrial Electronics、、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning System、IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement、IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems、Reliability Engineering and System Safety、自动化学报和电子学报等国内外TOP杂志上发表SCI/EI期刊论文17篇,其中13篇SCI论文,3篇第一作者论文影响因子11.079。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.13195/j.kzyjc.2017.0924
发表时间:2018
期刊:控制与决策
影响因子:--
作者:吴奇;储银雪;陈曦;林金星;任和
通讯作者:任和
Novel Nonlinear Approach for Real-Time Fatigue EEG Data: An Infinitely Warped Model of Weighted Permutation Entropy
用于实时疲劳脑电图数据的新型非线性方法:加权排列熵的无限扭曲模型
DOI:10.1109/tits.2019.2918438
发表时间:2020-06-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS
影响因子:8.5
作者:Wu, Edmond Q.;Zhu, Li-Min;Zhou, Gui-Rong
通讯作者:Zhou, Gui-Rong
Rotated Sphere Haar Wavelet and Deep Contractive Auto-Encoder Network With Fuzzy Gaussian SVM for Pilot's Pupil Center Detection
旋转球哈尔小波和带有模糊高斯支持向量机的深度收缩自动编码器网络用于飞行员瞳孔中心检测
DOI:10.1109/tcyb.2018.2886012
发表时间:2021-01-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON CYBERNETICS
影响因子:11.8
作者:Wu, Edmond Q.;Zhou, Gui-Rong;Sheng, Richard S. F.
通讯作者:Sheng, Richard S. F.
A Multilayer Neural Network Merging Image Preprocessing and Pattern Recognition by Integrating Diffusion and Drift Memristors
通过集成扩散和漂移忆阻器融合图像预处理和模式识别的多层神经网络
DOI:10.1109/tcds.2020.3003377
发表时间:2021-09-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON COGNITIVE AND DEVELOPMENTAL SYSTEMS
影响因子:5
作者:Tang, Zhiri;Zhu, Ruohua;Chang, Sheng
通讯作者:Chang, Sheng
DOI:--
发表时间:2018
期刊:生物医学工程学杂志
影响因子:--
作者:韩霜;吴奇;孙礼兵;裘旭益;任和;卢钊
通讯作者:卢钊
空战博弈对抗下的飞行员视觉—脑认知—操作力反馈增强交互机理研究
  • 批准号:
    U2241228
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    256.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    吴奇
  • 依托单位:
空战对抗过程中的飞行员视觉、操作力与脑认知耦合机理研究
  • 批准号:
    62171274
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    吴奇
  • 依托单位:
飞行员视觉刺激-脑疲劳认知响应耦合机理研究
  • 批准号:
    U1933125
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    吴奇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金