基于多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的飛行員生理心理訓(xùn)練管理系統(tǒng)構(gòu)建

李永剛，戰(zhàn)春霞，姜國瑞

（海軍航空大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264001）

身心之間的關(guān)系既可以形成身與心的相互促進(jìn)，也能夠相互消耗[1]。各飛行管理單位越來越重視飛行員在不同階段的生理心理測量信息和飛行訓(xùn)練中飛行員的生理心理特點(diǎn)，并取得一些成效，但是目前尚未建立全面的生理心理管理系統(tǒng)。目前，部分訓(xùn)練單位對飛行人員訓(xùn)練數(shù)據(jù)的分析、比對工作均依靠人工記賬式操作或半人工半設(shè)備，指標(biāo)針對性弱、信息反饋周期長、調(diào)整時(shí)效性差，導(dǎo)致存在信息利用成效低、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)不扎實(shí)、各單位信息數(shù)據(jù)不相通和飛行職業(yè)特點(diǎn)不足等問題，身心能力表現(xiàn)數(shù)據(jù)尚無統(tǒng)一的多維度綜合評估標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對措施經(jīng)常造成“一人生病、眾人吃藥”現(xiàn)象，極大制約了身心訓(xùn)練的效能發(fā)揮。

飛行訓(xùn)練不僅要著眼于基礎(chǔ)訓(xùn)練，更要結(jié)合當(dāng)下為訓(xùn)練的轉(zhuǎn)型和發(fā)展提供的新手段。飛行員生理心理信息管理系統(tǒng)作為飛行員生理心理信息數(shù)據(jù)管理中心，客觀地記錄了飛行員生理心理特征及成長歷程，是全方位多角度認(rèn)識(shí)飛行員個(gè)體的依據(jù)。本文從以提高人才的心理建設(shè)為主線，以科技推動(dòng)為抓手，基于大數(shù)據(jù)分析融合技術(shù)的發(fā)展，對飛行人員生理心理訓(xùn)練進(jìn)行模式創(chuàng)新試點(diǎn)，將訓(xùn)練個(gè)人與計(jì)算機(jī)智慧深度融合，構(gòu)建“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”飛行員生理心理訓(xùn)練管理系統(tǒng)。

1 飛行員生理心理信息管理系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

飛行員生理心理數(shù)據(jù)融合管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 飛行員生理心理數(shù)據(jù)融合管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

1.1 用戶管理子系統(tǒng)

平臺(tái)系統(tǒng)將用戶劃分成3 種類型，即管理單位、施訓(xùn)部門和飛行員。本系統(tǒng)將集成Spring Security，用于用戶登錄時(shí)的身份驗(yàn)證及系統(tǒng)資源訪問控制、移動(dòng)設(shè)備使用授權(quán)、某個(gè)角色在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)對某個(gè)資源進(jìn)行授權(quán)等，保證系統(tǒng)訪問及資源安全，不同類型的用戶應(yīng)有不同的操作權(quán)限，無關(guān)人員禁止進(jìn)入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“非必要不授權(quán)”“授權(quán)后及時(shí)收權(quán)”。管理單位對信息管理平臺(tái)進(jìn)行操作的最高權(quán)限為可使用所有功能，查閱數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有檔案信息，管理飛行員并設(shè)置相應(yīng)操作使用權(quán)限，為決策的制定提供依據(jù)。施訓(xùn)部門可以通過客戶端程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中服務(wù)范圍內(nèi)所有飛行員生理心理信息的查閱、錄入、編輯，并根據(jù)各項(xiàng)測量信息和訓(xùn)練科目成績制定生理心理測試方案并導(dǎo)入平臺(tái)系統(tǒng)。飛行員能使用系統(tǒng)部分查閱和部分編輯功能，并只具有對自己個(gè)人信息的操作權(quán)限，飛行員登錄后的所有操作，平臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行痕跡記錄，形成日志文件長期保存，以備查驗(yàn)。

1.2 訓(xùn)練檢測子系統(tǒng)

飛行員生理心理檢測的主要目的是能夠在非常心理狀態(tài)下對飛行員進(jìn)行綜合心理素質(zhì)、生理變化特點(diǎn)、專業(yè)技能測試和訓(xùn)練。首先，是基本的體能體質(zhì)訓(xùn)練等，例如，力量訓(xùn)練管理模塊、速度訓(xùn)練管理模塊、耐力訓(xùn)練管理模塊、靈敏訓(xùn)練管理模塊、協(xié)調(diào)訓(xùn)練管理模塊、柔韌訓(xùn)練管理模塊、平衡訓(xùn)練管理模塊和體型管理模塊。其次，是飛行職業(yè)能力檢測，通過平臺(tái)系統(tǒng)與生物反饋進(jìn)行聯(lián)接，例如，在抗載荷能力、空間定向能力、抗疲勞能力等方面進(jìn)行智能評估與健康管理，并形成大數(shù)據(jù)成果輸出展示，執(zhí)行控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)聲、光、電刺激輸出，完成對飛行員的心理壓力形成、心率、體溫和膚電等生理量的采集。另外，是對飛行員飛行后的心理狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測與評估，并根據(jù)生理心理等多維度指標(biāo)的變化，結(jié)合訓(xùn)練人員的心理動(dòng)機(jī)、性格傾向等全方面進(jìn)行分析、衡量、預(yù)警，通過平臺(tái)信息的綜合分析和處理，對飛行員的體質(zhì)體能狀況進(jìn)行評估和鑒定，制定有針對性的生理心理放松、訓(xùn)練，并初步評估是否可以繼續(xù)進(jìn)行下一科目的飛行訓(xùn)練或任務(wù)的執(zhí)行。

1.3 科目管理子系統(tǒng)

飛行員生理心理信息管理平臺(tái)的科目管理子系統(tǒng)支持生理心理訓(xùn)練科目的新增、修改、刪除、導(dǎo)出、關(guān)注和智能查詢功能。通過對心理生理評估訓(xùn)練科目的梳理，建立三級(jí)科目庫模型，主要包括實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練科目庫、測評與訓(xùn)練科目庫、個(gè)性化訓(xùn)練科目庫。系統(tǒng)利用視覺效果，通過時(shí)間序列、邏輯關(guān)系等不同維度，把訓(xùn)練數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，重點(diǎn)對核心模塊訓(xùn)練的人員，進(jìn)行訓(xùn)練數(shù)據(jù)的快速精準(zhǔn)展現(xiàn)，使受訓(xùn)及指導(dǎo)實(shí)時(shí)理解數(shù)據(jù)評估訓(xùn)練，智能調(diào)整訓(xùn)練，從而提升飛行員訓(xùn)練決策能力和訓(xùn)練實(shí)效。智能查詢技術(shù)通過圖形化的界面輕松搭建專業(yè)水準(zhǔn)的可視化應(yīng)用和智能化數(shù)據(jù)挖掘分析，滿足訓(xùn)練監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)傷病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、訓(xùn)練成效分析等需求。如場景實(shí)時(shí)受訓(xùn)人員、場景訓(xùn)練時(shí)間段分析、場景訓(xùn)練成績分析和實(shí)時(shí)訓(xùn)練成績動(dòng)態(tài)展示等內(nèi)容，點(diǎn)擊受訓(xùn)人員姓名可進(jìn)入到受訓(xùn)人員科目可視化界面，對科目進(jìn)行管理。

1.4 智能訓(xùn)練子系統(tǒng)

智能訓(xùn)練子系統(tǒng)是建立完整標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)的飛行員體質(zhì)體能、生理心理、健康狀態(tài)和任務(wù)績效的數(shù)據(jù)倉庫，根據(jù)個(gè)人素質(zhì)差異、任務(wù)能力要求、任務(wù)條件環(huán)境，利用大數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行模式識(shí)別、迭代優(yōu)化各數(shù)據(jù)模型，層層追溯和挖掘，快速掌握訓(xùn)練情況，發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練中的問題和偏差，促進(jìn)訓(xùn)練計(jì)劃的改善，利用準(zhǔn)確、及時(shí)、有效的信息不斷更新制定訓(xùn)練決策，為實(shí)現(xiàn)個(gè)性化訓(xùn)練循證方案提供數(shù)據(jù)與技術(shù)支持。通過智能數(shù)據(jù)建模技術(shù)自動(dòng)生成個(gè)性化訓(xùn)練方案及計(jì)劃，為飛行人員提供運(yùn)動(dòng)處方應(yīng)用服務(wù)，平臺(tái)可提供多種預(yù)設(shè)的訓(xùn)練處方供訓(xùn)練人員進(jìn)行選擇，同時(shí)訓(xùn)練指導(dǎo)人員也可根據(jù)飛行員的訓(xùn)練情況進(jìn)行定制化調(diào)整，以保證飛行員的訓(xùn)練質(zhì)量提升及中心平臺(tái)的數(shù)據(jù)更新。

1.5 可視化大屏端子系統(tǒng)

可視化大屏展示從宏觀層面對整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過可視化圖表的方式直觀地展示給用戶，大屏端可視化展示主要包括整體數(shù)據(jù)融合分析可視化、數(shù)據(jù)融合分析可視化、場景實(shí)時(shí)監(jiān)控分析可視化和受訓(xùn)人員數(shù)據(jù)融合分析可視化等模塊。通過數(shù)據(jù)向下鉆取功能，可逐層了解數(shù)據(jù)維度詳細(xì)信息，方便用戶從宏觀到微觀，全面掌握系統(tǒng)數(shù)據(jù)情況。

可視化大屏端展示內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析、人物畫像分析、群體成績分析、評估結(jié)果分析和場景分析等模塊?；A(chǔ)數(shù)據(jù)分析主要包括檔案分析和量表分析、科目分析、課外訓(xùn)練方法分析、預(yù)警分析和設(shè)備分析等內(nèi)容。人物畫像分析主要包括個(gè)人檔案分析和身體數(shù)據(jù)分析、測評計(jì)劃分析、訓(xùn)練計(jì)劃分析和個(gè)人成績分析等內(nèi)容。群體成績分析主要包括群體內(nèi)分析和群體間分析等內(nèi)容。評估結(jié)果分析主要包括評估數(shù)據(jù)分析及評估模型展示等內(nèi)容。場景分析主要包括場景人員分析等內(nèi)容。

2 多模態(tài)數(shù)據(jù)融合處理

多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)是對非結(jié)構(gòu)化、多源化、多種類的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析和交互[2]。多模態(tài)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理是對多種生理心理數(shù)據(jù)的預(yù)處理、特征提取、模式識(shí)別算法和數(shù)據(jù)運(yùn)算模型等處理，并將個(gè)體的心理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，基于生理指標(biāo)形成各種生理心理評估報(bào)告。多模態(tài)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理子模塊處理的數(shù)據(jù)匯聚了多模態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了無效/重復(fù)數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)降噪等數(shù)據(jù)處理，形成有效的數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)接收

數(shù)據(jù)接收模塊主要負(fù)責(zé)接收采集設(shè)備上報(bào)的多模態(tài)生理心理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收功能主要針對生理心理數(shù)據(jù)的不同模態(tài)提供分類接收服務(wù)，支持脈搏（PPG）、皮膚電（GSR）及運(yùn)動(dòng)加速度等數(shù)據(jù)上報(bào)，不同模態(tài)數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)特定的采樣率上傳到應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器會(huì)將多種生理-行為數(shù)據(jù)同步。除接收生理心理信號(hào)和行為數(shù)據(jù)外，還可以接收溫度、濕度、大氣壓等環(huán)境變量，用于輔助生理心理信號(hào)和行為數(shù)據(jù)（例如通過降噪處理去除體動(dòng)對脈搏等生理信號(hào)的影響）的分析和解讀。

2.2 數(shù)據(jù)融合

本系統(tǒng)的多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模塊主要包含生理數(shù)據(jù)同步功能。生理數(shù)據(jù)同步功能主要負(fù)責(zé)對PPG、GSR 及運(yùn)動(dòng)加速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)間同步，將數(shù)據(jù)采集過程中產(chǎn)生的不同采樣率數(shù)據(jù)按照時(shí)間進(jìn)行同步標(biāo)定，并按照規(guī)定的結(jié)構(gòu)輸出格式化數(shù)據(jù)文件。整體數(shù)據(jù)融合分析是針對受訓(xùn)人員數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、訓(xùn)練方案和訓(xùn)練計(jì)劃等所有數(shù)據(jù)進(jìn)行宏觀的統(tǒng)計(jì)分析。整體數(shù)據(jù)融合分析又可分為戰(zhàn)略型、分析型、操作型，為不同類型的使用人員提供個(gè)性化配置方案。如訓(xùn)練場景綜合比較分析、訓(xùn)練方案進(jìn)度分析、訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)度分析、群組訓(xùn)練成績綜合分析比較及心理指標(biāo)維度綜合分析等可視化數(shù)據(jù)整合分析圖表。

2.3 數(shù)據(jù)分發(fā)

數(shù)據(jù)分發(fā)功能主要分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送通道及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道2 部分。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送通道主要提供實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)查看實(shí)時(shí)生理數(shù)據(jù)的通信能力，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送通道采用socket 常連接模式與監(jiān)控平臺(tái)保持?jǐn)?shù)據(jù)通信；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道主要負(fù)責(zé)與服務(wù)器建立數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道會(huì)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型，將生理心理數(shù)據(jù)有指向性地推送到各自的存儲(chǔ)空間中，方便服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2.4 數(shù)據(jù)特征提取

數(shù)據(jù)特征提取模塊結(jié)合心理學(xué)、人因工程學(xué)心理狀態(tài)識(shí)別研究的相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，針對不同模態(tài)的生理心理數(shù)據(jù)提取基于心理學(xué)先驗(yàn)知識(shí)的特征指標(biāo)。一般地，提取的特征信息應(yīng)是原始數(shù)據(jù)信息的充分表示量或統(tǒng)計(jì)量[3]。

例如，針對脈搏數(shù)據(jù)，擬提取心率、R-R 間期、低頻心率變異性、高頻心率變異性和高低頻心率變異性的比值等時(shí)頻域特征，以及脈搏幅度、一階/二階導(dǎo)數(shù)及其均值、方差等描述性統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)。針對皮膚電阻，除了描述性統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)外，還將提取皮膚電導(dǎo)水平和皮膚電導(dǎo)反應(yīng)2 種成分。皮膚電導(dǎo)水平是跨越皮膚2 點(diǎn)的皮膚電導(dǎo)的絕對值，可稱作基礎(chǔ)皮膚電傳導(dǎo)，一般認(rèn)為其是在平靜狀態(tài)下生理活動(dòng)的基礎(chǔ)值，是個(gè)體基線水平下心理狀態(tài)的重要參考指標(biāo)。而皮膚電導(dǎo)反應(yīng)是在皮膚電導(dǎo)水平中出現(xiàn)的一個(gè)瞬時(shí)的、較快的波動(dòng)，是由刺激而引起的生理心理喚醒狀態(tài)，是個(gè)體的情緒喚醒水平的重要參考依據(jù)。

3 基于系統(tǒng)的生理心理訓(xùn)練管理流程

為使數(shù)據(jù)信息能夠盡可能地反映飛行員的真實(shí)情況，需要對生理心理訓(xùn)練流程進(jìn)行規(guī)范化。訓(xùn)練過程主要分為訓(xùn)練準(zhǔn)備、開始、執(zhí)行和結(jié)束4 個(gè)階段。

3.1 訓(xùn)練準(zhǔn)備階段

訓(xùn)練準(zhǔn)備階段基于系統(tǒng)設(shè)備使用情況、訓(xùn)練科目信息、人員的基礎(chǔ)心理和生理信息、歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)等資源數(shù)據(jù)，采用推薦系統(tǒng)等技術(shù)，生成個(gè)性化的訓(xùn)練方案，制訂訓(xùn)練計(jì)劃。訓(xùn)練開始階段是訓(xùn)練管理員將個(gè)性化訓(xùn)練方案和訓(xùn)練計(jì)劃下發(fā)給相關(guān)參訓(xùn)人員，參訓(xùn)人員可在移動(dòng)端的用戶訓(xùn)練卡片中查看詳細(xì)的訓(xùn)練任務(wù)。訓(xùn)練管理員可以按照實(shí)際需求創(chuàng)建訓(xùn)練場景和我的關(guān)注，方便對參訓(xùn)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.2 訓(xùn)練進(jìn)行階段

訓(xùn)練進(jìn)行階段是參訓(xùn)人員按照用戶訓(xùn)練卡片中的訓(xùn)練任務(wù)開始訓(xùn)練，可手動(dòng)變更訓(xùn)練任務(wù)的狀態(tài)，系統(tǒng)也支持自動(dòng)收集訓(xùn)練設(shè)備生成的過程數(shù)據(jù)。訓(xùn)練管理員可大屏和PC 端實(shí)時(shí)查看訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)度、訓(xùn)練方案執(zhí)行情況、參訓(xùn)人員的訓(xùn)練情況和訓(xùn)練過程中產(chǎn)生的預(yù)警信息等。在訓(xùn)練執(zhí)行階段，根據(jù)訓(xùn)練過程數(shù)據(jù)和系統(tǒng)自動(dòng)分析的訓(xùn)練結(jié)果數(shù)據(jù)，包括訓(xùn)練成績、評估結(jié)果、人員生理心理等數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃和方案，提升訓(xùn)練質(zhì)量和訓(xùn)練效率。

3.3 訓(xùn)練結(jié)束階段

訓(xùn)練結(jié)束階段是訓(xùn)練結(jié)束后，訓(xùn)練管理員可進(jìn)行訓(xùn)練成績打分和評價(jià)，系統(tǒng)基于器材產(chǎn)生的訓(xùn)練數(shù)據(jù)、管理員的評價(jià)數(shù)據(jù)、訓(xùn)練成績等數(shù)據(jù)自動(dòng)得出綜合能力評估等信息。在訓(xùn)練結(jié)束后，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，可為下一步的訓(xùn)練方案和計(jì)劃提供輔助性決策，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)訓(xùn)練環(huán)節(jié)的全程可跟蹤、可實(shí)時(shí)調(diào)整、可監(jiān)控分析的閉環(huán)管理。當(dāng)受訓(xùn)人員在訓(xùn)練過程中觸發(fā)異常預(yù)警時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)異常預(yù)警級(jí)別主動(dòng)執(zhí)行預(yù)警處置預(yù)案，通過提醒、中斷訓(xùn)練等手段，及時(shí)響應(yīng)異常情況，保障受訓(xùn)人員的生理、心理健康和訓(xùn)練的可持續(xù)性。

4 飛行員生理心理信息管理系統(tǒng)效用分析

4.1 建立數(shù)據(jù)采集場景化串聯(lián)流程

數(shù)據(jù)采集主要是訓(xùn)練過程中以多模態(tài)數(shù)據(jù)融合及生理心理監(jiān)測系統(tǒng)為主要核心內(nèi)容進(jìn)行場景化流程串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)從飛行員進(jìn)入訓(xùn)練中心為起點(diǎn)到結(jié)束訓(xùn)練離開訓(xùn)練中心為終點(diǎn)的一次生理心理訓(xùn)練監(jiān)測、干預(yù)、檢測的完整性訓(xùn)練。

系統(tǒng)主要分為訓(xùn)練前檢測、訓(xùn)練中監(jiān)測、訓(xùn)練后檢測3 個(gè)核心功能。訓(xùn)練前檢測主要采用Android Pad 為載體，預(yù)安裝認(rèn)知行為測試軟件，對飛行員認(rèn)知行為測試的全程進(jìn)行生理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，并采用模式識(shí)別算法對其生理狀態(tài)、心理壓力及疲勞水平進(jìn)行分析，同時(shí)與行為測試績效數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析。訓(xùn)練中監(jiān)測，在訓(xùn)練過程中佩戴多模態(tài)生理采集手環(huán)，對完整的訓(xùn)練全程進(jìn)行生理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，采用模式識(shí)別算法對其生理心理水平進(jìn)行分析。同時(shí)，采用生物反饋放松座椅+虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和主機(jī)+電刺激干預(yù)放松設(shè)備，通過視覺、聲音、生理反饋和物理干預(yù)等多種放松方式對飛行后飛行員進(jìn)行放松訓(xùn)練。訓(xùn)練后檢測主要以Android Pad 為載體，預(yù)安裝認(rèn)知行為測試軟件，并在測試過程中佩戴多模態(tài)生理采集手環(huán)，對飛行訓(xùn)練后的人員再次進(jìn)行認(rèn)知行為測試，并對全程進(jìn)行生理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，采用模式識(shí)別算法對其生理心理水平進(jìn)行分析，同時(shí)與行為測試績效數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，評估訓(xùn)練后飛行員的生理心理水平恢復(fù)情況。

4.2 建立心理效能綜合評估模型

系統(tǒng)將多模態(tài)生理與行為數(shù)據(jù)進(jìn)行無效/重復(fù)數(shù)據(jù)清洗與數(shù)據(jù)降噪等處理得到有效數(shù)據(jù)，并進(jìn)行特征提取，比如針對PPG 數(shù)據(jù)提取心率與R-R 間期、SDNN、LF 和HF 等時(shí)域與頻域上的心率變異性特征，針對皮膚電信號(hào)提取SCL 與SCR 等皮膚導(dǎo)電特性特征。之后以模式識(shí)別算法與數(shù)據(jù)運(yùn)算模型對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，基于有監(jiān)督學(xué)習(xí)的方法，對帶有分類標(biāo)記的訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，建立基于個(gè)體多種生理、行為指標(biāo)的個(gè)性化心理狀態(tài)識(shí)別模型。

在數(shù)據(jù)特征及識(shí)別模型結(jié)果2 個(gè)層面上，對系統(tǒng)評估的狀態(tài)及結(jié)果進(jìn)行展示。在特征層上，對實(shí)時(shí)采集的PPG 原始生理數(shù)據(jù)提取反映受試者心理狀態(tài)變化的關(guān)鍵特征，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)展示，直接看到受試者的生理信號(hào)波動(dòng)。在識(shí)別模型結(jié)果層，對心理效能評估的模型計(jì)算結(jié)果以圖表和數(shù)值的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，將心理壓力與情緒變化等復(fù)雜的心理狀態(tài)直觀地展現(xiàn)出來，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)高應(yīng)激、情緒劇烈波動(dòng)等異常心理狀態(tài)。

4.3 建立生理心理標(biāo)準(zhǔn)化的檔案

飛行員生理心理信息的采集量化是通過測量、計(jì)算和分析，以求達(dá)到對飛行員生理心理“本質(zhì)”特點(diǎn)的把握。根據(jù)心理壓力產(chǎn)生的生理學(xué)機(jī)制，表明人的壓力感知、發(fā)生及平復(fù)的過程都是在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控下完成的。統(tǒng)計(jì)分析表明，人體在壓力狀態(tài)下，其生理信號(hào)的相關(guān)特征值均比放松狀態(tài)下有不同程度的提高[4]。心理狀態(tài)評估之前，首先對生理信號(hào)（心電、脈搏、皮電、呼吸和血氧等）進(jìn)行采集和預(yù)處理，進(jìn)行生理信號(hào)特征提取，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行特征統(tǒng)計(jì)與分析。該心理狀態(tài)評估方法基于SVM 和DS 證據(jù)理論，對心電、脈搏、皮電3 種信號(hào)的特征值進(jìn)行分類，對比放松和壓力狀態(tài)下的數(shù)據(jù)與正確率，實(shí)現(xiàn)基于生理信號(hào)的心理狀態(tài)評估，并形成數(shù)字化檔案。

在訓(xùn)練過程中，佩戴便攜穿戴式手環(huán)作為數(shù)據(jù)采集終端，在不影響個(gè)體身體活動(dòng)自由度的前提下，實(shí)現(xiàn)高精度的脈搏（PPG）、皮膚電（GSR）、運(yùn)動(dòng)加速度等生理和行為數(shù)據(jù)的同步采集，對采集到的數(shù)據(jù)清洗后進(jìn)行存儲(chǔ)，結(jié)合參訓(xùn)者的心理準(zhǔn)備能力、心理承受能力、心理適應(yīng)能力、心理應(yīng)激能力、心理調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力全方面的科學(xué)評估，訓(xùn)練結(jié)束實(shí)時(shí)生成心理評估報(bào)告，以數(shù)據(jù)報(bào)表的形式記錄、查詢、存儲(chǔ)心理測評結(jié)果，建立參訓(xùn)者生理心理標(biāo)準(zhǔn)化的檔案信息。

5 結(jié)束語

隨著飛行器制造技術(shù)的不斷成熟，人的因素成為影響飛行安全的最主要因素[5]。在這樣的背景下加強(qiáng)飛行員生理心理訓(xùn)練模式創(chuàng)新，應(yīng)促進(jìn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的融合，提升飛行員的生理心理訓(xùn)練績效，實(shí)現(xiàn)飛行人才生理心理訓(xùn)練的“彎道超車”，進(jìn)而形成符合我國飛行發(fā)展需求的獨(dú)特的訓(xùn)練體系。