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基于机器学习的管制员语音疲劳检测研究

基于机器学习的管制员语音疲劳检测研究

作者：冯筱晴中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

在我国,民航业一直呈现出快速增长的发展趋势,这导致了航空流量的持续增加,空域变得更加复杂而繁忙。空中交通管制员肩负着监控、引导和调度飞机的重任,以确保航班的安全和准时起降。为了应对各种复杂情况,他们需要在工作中保持长时间... 详细信息

在我国,民航业一直呈现出快速增长的发展趋势,这导致了航空流量的持续增加,空域变得更加复杂而繁忙。空中交通管制员肩负着监控、引导和调度飞机的重任,以确保航班的安全和准时起降。为了应对各种复杂情况,他们需要在工作中保持长时间的高度的专注和警惕,以确保航空运行的安全和顺畅。这种高强度的工作会使管制员更易陷入疲劳状态,影响工作表现和决策能力。因此,对管制员的疲劳状态进行及时监测和管理变得尤为关键,这可以确保他们能够在工作中保持最佳状态,进而维护航空运行的安全性。为了在管制员执勤期间有效防止其进入疲劳状态,采用客观的方法对其进行疲劳状态检测具有重要意义。无线电陆空通话作为管制员指挥航空器运行的重要工具,其语音信号中蕴含丰富的疲劳信息。传统的基于语音的疲劳检测方法往往使用单一的时域与频域特征,且研究对象为具有较高主观性的模拟机练习语音数据。本研究优化了对模拟机数据的疲劳标定方法,采集管制员工作时的语音数据为研究对象,结合语音可视化技术和机器学习方法,旨在实现对管制员疲劳状态的准确检测。具体研究内容如下:首先,本文采用一种主观与客观相结合的疲劳标定方法,计算50名管制员三种不同疲劳状态下的反应时间,依据反应时间的梯度变化对不同的疲劳状态进行标定分级,定义了具有疲劳标记的管制员疲劳语音数据库。采集管制员工作状态的陆空通话音频,构建了无标记的管制员工作语音数据库,以增加管制员疲劳检测研究的应用场景。其次,通过机器学习的方式验证语音频谱图像对于管制员疲劳状态的分类能力。将有标记的管制员疲劳语音数据进行预处理后转化为语音频谱图像,利用灰度共生矩阵进行特征提取后,分析在不同特征在不同疲劳状态下的变化趋势;利用主成分分析法进行特征降维,作为检测模型的输入特征;利用K最近邻算法建立管制员疲劳状态检测模型。由于实际运行数据含有较大的背景噪声,本文设计了对比实验,利用模拟机数据构建的加噪以及降噪语音进行检测准确率的计算,明确噪声与降噪处理对于检测准确率的影响。实验结果表明,使用语音频谱图像特征作为管制员疲劳状态检测的输入特征,可得到96.83%的检测结果,检测结果较为理想。同时,噪声对检测准确率带来的影响,小于降噪造成的影响,且这种影响可以通过增加数据量的方式尽可能的消除。最后,本文使用管制员工作状态下的语音对管制员疲劳状态进行检测,通过聚类进行有标记数据获取,以聚类结果中心特征值的大小排序确定聚类中心的疲劳程度排序,构建了基于Fixmatch的深度半监督管制员疲劳状态检测模型。该方法可以在有标记数据量较小的情况下取得较好的准确结果,并且随着网络结构复杂性的增加,检测结果更加理想。为了消除噪声对检测准确率的影响,对数据进行增强以提高数据量。该模型获得了99.25%的检测准确率,展现出该方法在管制员疲劳状态检测任务中良好的应用前景。

关键词：机器学习空中交通管制员语音频谱图像管制员疲劳检测半监督深度学习

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高填方路基冲击碾压施工技术

汽车周刊 2024年第9期 89-91页

作者：冯筱四川公路桥梁建设集团有限公司公路二分公司

在道路工程中，填方路基是承载车辆荷载的基础，其质量直接影响着道路的使用寿命和安全性。高填方路基冲击碾压施工技术的应用可以有效压实填方土体，提高土体的稠密度和承载力，从而增强路基的整体稳定性和抗压能力。同时，通过冲击碾... 详细信息

在道路工程中，填方路基是承载车辆荷载的基础，其质量直接影响着道路的使用寿命和安全性。高填方路基冲击碾压施工技术的应用可以有效压实填方土体，提高土体的稠密度和承载力，从而增强路基的整体稳定性和抗压能力。同时，通过冲击碾压施工，还可以有效减少路基土体的松散部分，避免路基沉降和变形，提高道路的平整度和水平准确度，不仅有利于减少道路施工后期的维护和修复工作，也能够提高道路的使用寿命和安全性。在这样的背景下，本文首先对冲击碾压施工技术特点进行介绍，分析该技术在公路高填方路基施工中的具体作用，并主要研究了其技术要点和质量控制措施，希望能对该技术的应用起到一定的促进作用。

关键词：高填方路基冲击碾压技术技术要点

数字化技术在电气工程配电设计与造价预算中的应用

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电子技术（上海） 2024年第5期53卷 270-271页

作者：冯筱倩北京国建工程监理有限公司北京100080

阐述配电设计与造价预算的数字化技术,包括信息化、集成化和智能化。从配电网接线图、配电变压器、配电线路的数字化,以及造价预算中的数字化应用方面,探讨配电设计中的数字化应用。

关键词：数字化技术配电设计智能化集成化

脆性材料统一断裂相场方法及其裂缝宽度的确定

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工程力学 2024年第6期41卷 1-8页

作者：王飞阳上海理工大学理学院深海高端装备系统研究院上海200093 上海理工大学环境与建筑学院土木工程系上海200093

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,... 详细信息

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,并通过交错算法在商业有限元软件中实现了该方法。拉伸断裂试验和拉剪复合断裂试验数值模拟结果表明:统一断裂相场方法具有热力学一致性,该方法不仅能准确模拟裂缝演化过程中脆性材料的力学性能,还能精准预测拉剪复合裂缝的扩展路径。此外,运用水平集理论构建了一个相场函数,识别了相场裂缝的分界面,进而通过理论推导得出了相场裂缝宽度的计算公式,并对其进行了验证。该研究旨在提出精准预测脆性材料拉、剪和拉剪复合开裂的相场方法,以保障土木工程结构的安全。

关键词：断裂相场方法拉剪复合裂缝热力学一致性交错算法裂缝宽度

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民国温州:一个区域历史的变化脉络

温州大学学报（社会科学版） 2024年第3期37卷 11-22页

作者：冯筱才华东师范大学历史学系上海200241

民国时期温州的历史变迁,是了解20世纪中国历史演化的一个特殊案例。自晚清开埠之后,温州成为上海经济文化的辐射区,保存了较为完整的传统文化,加上澎湃而兴的新学浪潮,使温州学人成就斐然,也使中西文化兼容的风气也已开始流行,并影响... 详细信息

民国时期温州的历史变迁,是了解20世纪中国历史演化的一个特殊案例。自晚清开埠之后,温州成为上海经济文化的辐射区,保存了较为完整的传统文化,加上澎湃而兴的新学浪潮,使温州学人成就斐然,也使中西文化兼容的风气也已开始流行,并影响全国。1912年后,由于政治变化剧烈,温州的“边缘性”使其能保持一定的政治稳定,并与统治中枢保持一种若即若离的关系,但至1920年后,温州也成为不同势力竞争的焦点地区之一。沿海优势使温州在经济上能够得蒙其利,无论是外向型手工业制品出口、民众出国谋生还是舶来品输入都变得更为方便,也使温州更容易融入全球化经济体系。文化教育层面,由于新旧交织、人才辈出,温州一度成为浙江省文化的“高地”。1937年后,温州也因其区位特点,成为东南沿海存留时间最长的通航口岸,其进出口贸易量大幅提升,机器工业生产越来越兴盛,为之后温州经济的发展打下了坚实的基础。民国时期,温州社会文化风气丕变,新兴社团崛起,国家与民众关系也出现较大变化。温州的地理区位、自然经济结构与民国以后全国政治局势的嬗变,建构了民国时期温州的历史演化。

关键词：温州民国沿海边缘历史变迁

沙漠化逆转过程中榆林市植被净初级生产力时空格局及其影响因素

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中国沙漠 2024年第1期44卷 22-32页

作者：冯筱屈建军丁新辉田琴范庆斌咸阳师范学院地理与环境学院陕西咸阳712000 西北大学城市与环境学院陕西西安710100 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000

深入认识沙漠化逆转过程中植被净初级生产力(NPP)的时空格局及其影响因素,对沙漠化逆转区碳循环的调控及生态工程的实施具有重要的科学意义。基于光能利用率模型(CASA)对2000—2020年榆林市植被NPP进行估算,通过差值分析、趋势分析、相... 详细信息

深入认识沙漠化逆转过程中植被净初级生产力(NPP)的时空格局及其影响因素,对沙漠化逆转区碳循环的调控及生态工程的实施具有重要的科学意义。基于光能利用率模型(CASA)对2000—2020年榆林市植被NPP进行估算,通过差值分析、趋势分析、相关性分析等方法定量分析了气候变化和人类活动对NPP变化的影响。结果表明:(1)沙漠化逆转过程中榆林市植被NPP呈波动增加趋势,增加速率为12.39 g·m^(-2)·a^(-1)(以C计量),并表现出西低东高的空间分布格局,呈增加趋势的区域占榆林市总面积的98.4%,呈减小趋势的仅为1.6%。(2)植被NPP与气温的相关性不显著,与降水量呈正相关关系。人类活动对植被NPP的影响以正效应为主。(3)榆林西部毛乌素沙地植被NPP的变化以气候变化为主导,对降水量变化的响应更敏感,中东部以人类活动为主导,气候变化和人类活动主导区域分别占榆林市总面积的43.1%和56.9%。榆林西部沙区植被的恢复受制于水资源的供给,中东部退耕还林等人类活动对植被的恢复表现出更为积极的作用。

关键词：沙漠化逆转植被NPP 气候变化人类活动

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基于大数据技术的电气工程成本优化分析

集成电路应用 2024年第5期41卷 272-273页

作者：冯筱倩北京国建工程监理有限公司北京100080

阐述大数据分析的原理和技术,探讨其在电气工程造价优化中的应用,包括数据采集和处理、成本分析和预测、资源管理和优化。提出基于数据挖掘、机器学习和优化算法的电气工程造价优化方法。

关键词：大数据技术工程造价优化智能算法

研究社会文化变迁的新视角——表征相似性分析:以老年人心理健康为例

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心理学报 2024年第7期56卷 938-953,I0011-I0029页

作者：袁航罗思阳中山大学心理学系、社会认知神经科学与精神健康广东省哲学社会科学重点实验室广州510006

在心理学及其他社会科学研究中,社会变迁研究主要使用单维度线性分析方法探索特定心理或行为的变化趋势以及影响社会变迁的潜在因素,缺乏对多维变量内部结构变迁的关注,也难以比较不同尺度的社会变迁现象。本研究将介绍一种从模式角度... 详细信息

在心理学及其他社会科学研究中,社会变迁研究主要使用单维度线性分析方法探索特定心理或行为的变化趋势以及影响社会变迁的潜在因素,缺乏对多维变量内部结构变迁的关注,也难以比较不同尺度的社会变迁现象。本研究将介绍一种从模式角度进行社会变迁研究的方法——表征相似性分析,并以1998~2018年间对中国老年人健康影响因素的纵向追踪数据(CLHLS)与对应时期的社会文化变迁测量为实例,演示如何构建多维度的表征相似性框架,依次介绍多变量单维模式分析[时间、空间、心理与意识空间(Mental space,简称“意间”)]、多变量跨维度模式分析(意间−时间,意间−空间,意间−时间−空间)、跨尺度模式分析(地区−国家)、概念模式分析,以及表征相似性分析与传统方法的耦合分析,随后展望了表征相似性分析的拓展方向。

关键词：社会文化变迁表征相似性模式分析跨尺度老年人心理健康

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非扭转双层石墨烯中异质应变诱导的平带

Acta Mechanica Sinica 2024年第1期40卷 296-304页

作者：杭阳张助华 State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures Key Laboratory for Intelligent Nano Materials and Devices of Ministry of Educationand Institute for Frontier ScienceNanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China

双层石墨烯中扭转诱导的晶格失配会导致摩尔纹图案并产生具有强关联效应的平带,但这需要复杂的过程来精确控制扭转角度,这里,通过分别沿两个不同的扶手椅方向单轴拉伸上下层石墨烯,我们提出了一种不同的方法来生成双层石墨烯中的六边形... 详细信息

双层石墨烯中扭转诱导的晶格失配会导致摩尔纹图案并产生具有强关联效应的平带,但这需要复杂的过程来精确控制扭转角度,这里,通过分别沿两个不同的扶手椅方向单轴拉伸上下层石墨烯,我们提出了一种不同的方法来生成双层石墨烯中的六边形摩尔纹.两个石墨烯层之间的变形导致了等效于扭角石墨烯中的错位角,异质应变诱导的摩尔纹在费米能级附近产生平带,表现出和扭角双层石墨烯等效的电子性质.我们证明2.1%异质应变下的电子平带等价于1.05°第一魔角下的能带.然而,由于单轴应变,狄拉克点相对于K点轻微偏移,将平带分成两个相隔18meV的分别位于费米能级上方和下方的范霍夫奇点峰.我们的研究结果提出了一种控制自然双层石墨烯电子强关联性的可能方法.

关键词：电子强关联双层石墨烯费米能级摩尔纹扭转角度狄拉克点单轴拉伸单轴应变