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A model for discrimination and prediction of mental workload of aircraft cockpit display interface

Chinese Journal of Aeronautics 2014年第5期27卷 1070-1077页

作者： wei zongmin Zhuang Damin Wanyan Xiaoru Liu Chen Zhuang Huan School of Aeronautic Science and Engineering Beihang University

With respect to the ergonomic evaluation and optimization in the mental task design of the aircraft cockpit display interface, the experimental measurement and theoretical modeling of mental workload were carried out under flight simulation task conditions using the performance evaluation, subjective evaluation and physiological measurement methods. The experimental results show that with an increased mental workload, the detection accuracy of flight operation significantly reduced and the reaction time was significantly prolonged; the standard deviation of R-R intervals（SDNN） significantly decreased, while the mean heart rate exhibited little change; the score of NASA_TLX scale significantly increased. On this basis, the indexes sensitive to mental workload were screened, and an integrated model for the discrimination and prediction of mental workload of aircraft cockpit display interface was established based on the Bayesian Fisher discrimination and classification method. The original validation and cross-validation methods were employed to test the accuracy of the results of discrimination and prediction of the integrated model, and the average prediction accuracies determined by these two methods are both higher than 85%. Meanwhile, the integrated model shows a higher accuracy in discrimination and prediction of mental workload compared with single indexes. The model proposed in this paper exhibits a satisfactory coincidence with the measured data and could accurately reflect the variation characteristics of the mental workload of aircraft cockpit display interface, thus providing a basis for the ergonomic evaluation and optimization design of the aircraft cockpit display interface in the future.

关键词： Bayesian Fisher discrimination Cockpit Display interface Heart rate variability Mental workload NASA_TLX

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面向复杂飞行任务的脑力负荷多维综合评估模型

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北京航空航天大学学报 2020年第7期46卷 1287-1295页

作者：卫宗敏中国民航管理干部学院航空安全管理系北京100102

针对多显示界面多飞行任务状态下的脑力负荷评价问题,设计了飞行仪表监控、飞行数字计算及飞行雷达探测3种不同类型的飞行任务,综合采用多种不同测评方法在飞行试验平台上开展脑力负荷实验测量和综合评价模型研究。实验结果表明:随着飞... 详细信息

针对多显示界面多飞行任务状态下的脑力负荷评价问题,设计了飞行仪表监控、飞行数字计算及飞行雷达探测3种不同类型的飞行任务,综合采用多种不同测评方法在飞行试验平台上开展脑力负荷实验测量和综合评价模型研究。实验结果表明:随着飞行任务类型的增多,NASA任务负荷指数(NASA-TLX)的主观评价分值显著增高;飞行正确探测率逐渐下降,反应时间显著延长;事件相关电位(ERP)测量技术中的P3a的峰值(在Fz电极处)逐步降低,心电(ECG)测量技术中的SDNN指标的数值逐步降低,眼电(EOG)测量技术中的眨眼次数没有显著变化。在此基础上,基于贝叶斯判别分析方法,建立了面向复杂飞行任务的脑力负荷多维综合评估模型,并将该综合评估模型与基于单一指标、双指标、三指标、四指标的模型进行了比较,结果显示:所提多维综合评估模型对于多显示界面多飞行任务中的显示界面脑力任务设计的等级分类预测准确率最高,其平均分类预测准确率为82.22%。所提多维综合评估模型为大型复杂系统中显示界面脑力任务设计提供了有效的量化方法和科学依据,有助于歼击机和运输类飞机设计人员优化显示界面脑力任务设计,并为相关型号飞机显示系统的适航审定工作提供新的验证工具。

关键词：显示界面脑力负荷多飞行任务综合评估模型适航审定

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飞机座舱显示界面脑力负荷测量与评价

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北京航空航天大学学报 2014年第1期40卷 86-91页

作者：卫宗敏完颜笑如庄达民北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

脑力负荷是影响飞行安全的重要因素之一,对飞行员脑力负荷进行客观测量,对于飞机座舱显示界面脑力任务的工效评价与优化设计具有重要意义.基于ERP(Eveat Related Potential)技术,选取失匹配负波(MMN,Mismatch Negativity)和P3a成分为指... 详细信息

脑力负荷是影响飞行安全的重要因素之一,对飞行员脑力负荷进行客观测量,对于飞机座舱显示界面脑力任务的工效评价与优化设计具有重要意义.基于ERP(Eveat Related Potential)技术,选取失匹配负波(MMN,Mismatch Negativity)和P3a成分为指标,采用三刺激"oddball"模式,在飞行模拟任务条件下开展了三级脑力负荷的测量与评价研究.实验结果表明,MMN峰值和P3a峰值对脑力负荷变化敏感,随着脑力负荷的增加,MMN峰值显著增加,而P3a峰值显著降低,反应了被试者对异常信息的自动加工能力的提高以及朝向注意能力的减弱.与新异刺激相比,由偏差刺激所诱发的MMN与P3a成分对于与飞行任务相关的脑力负荷具有更好的敏感性,将可用于进一步的脑力负荷分级评价.

关键词：界面评价脑力负荷失匹配负波飞行模拟

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一体化A/O工艺处理生活污水的研究

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工业安全与环保 2012年第8期38卷 54-57页

作者：韦宗敏黄少斌华南理工大学环境科学与工程学院广州510006

采用A／O生物接触氧化法处理生活污水，考查了系统的挂膜启动以及水力停留时间（HRT）、进水pH值和进水COD浓度对系统去除有机物及脱氮效果的影响。结果表明：15d左右挂膜成功；HRT=13h，COD去除率和氨氮去除率可分别达到96．72％、85... 详细信息

采用A／O生物接触氧化法处理生活污水，考查了系统的挂膜启动以及水力停留时间（HRT）、进水pH值和进水COD浓度对系统去除有机物及脱氮效果的影响。结果表明：15d左右挂膜成功；HRT=13h，COD去除率和氨氮去除率可分别达到96．72％、85．43％；系统具有较好的抗冲击负荷能力，COD去除率最低在70％左右，氨氮去除率均大于65％，最佳的进水COD质量浓度应控制在300～500mg／L；pH值变化对氨氮去除率的影响更加明显，pH值在7～8时，COD去除率大于90％，氨氮去除率达68％～80％。

关键词：一体化A O工艺挂膜HRT pH值

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紫外光催化预处理对生物滤塔二甲苯去除率的影响研究

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工业安全与环保 2013年第4期39卷 63-65页

作者：赵兰韦宗敏华南理工大学环境科学与工程学院广东省大气污染实验室广州510006

为评价紫外光催化作为生物滤塔预处理的可行性,系统考察了生物滤塔中二甲苯气体的去除性能及其影响因素。所考察的影响因素包括进口二甲苯浓度和空塔停留时间,实验同时考察了挂膜过程中生物膜的表面形态变化过程。结果表明:顺利挂膜完... 详细信息

为评价紫外光催化作为生物滤塔预处理的可行性,系统考察了生物滤塔中二甲苯气体的去除性能及其影响因素。所考察的影响因素包括进口二甲苯浓度和空塔停留时间,实验同时考察了挂膜过程中生物膜的表面形态变化过程。结果表明:顺利挂膜完成后的生物膜中占优势菌种的是长杆菌,有少量的短杆菌;紫外预处理可以有效提高生物滤塔系统处理二甲苯的效率;二甲苯去除率受到其进口浓度和空塔停留时间影响,当进口质量浓度为500mg/m3,空塔停留时间为70 s时,二甲苯去除率可以达到95.7%。

关键词：紫外光催化生物滤塔二甲苯

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周期Ostrovsky方程的Gibbs测度不变性和几乎整体适定性

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河南师范大学学报（自然科学版） 2017年第4期45卷 15-28页

作者：闫威王宗敏河南师范大学数学与信息科学学院河南新乡453007

考虑周期Ostrovsky方程的随机初值的柯西问题u_t-β_x^3u-γ_x^(-1)u+1/2_x(u^2)=0.首先证明在Hs(T)中当s≥-1/2的柯西问题是局部适定的和在∩-1/2≤s<12H^s(T)中随机初值的柯西问题是几乎整体适定的.对于在∩1/6 详细信息

考虑周期Ostrovsky方程的随机初值的柯西问题u_t-β_x^3u-γ_x^(-1)u+1/2_x(u^2)=0.首先证明在Hs(T)中当s≥-1/2的柯西问题是局部适定的和在∩-1/2≤s<12H^s(T)中随机初值的柯西问题是几乎整体适定的.对于在∩1/6

关键词： Ostrovsky方程几乎整体适定性 Gibbs测度

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HUD状态下飞行员视觉注意资源分配机制研究

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中国安全生产科学技术 2019年第9期15卷 105-109页

作者：郝红勋卫宗敏中国民航大学飞行技术学院天津300300 中国民航管理干部学院航空安全管理系北京100102

为了解决平视显示器(Head Up Display,HUD)飞行中的注意资源分配问题,基于飞行模拟器,设计双作业飞行任务开展相关研究。基于事件相关电位(EventRelatedPotential,ERP)技术,选取行为绩效和P300成分为评价指标,采用oddball模式,在双作业... 详细信息

为了解决平视显示器(Head Up Display,HUD)飞行中的注意资源分配问题,基于飞行模拟器,设计双作业飞行任务开展相关研究。基于事件相关电位(EventRelatedPotential,ERP)技术,选取行为绩效和P300成分为评价指标,采用oddball模式,在双作业飞行任务条件下开展实验研究。结果表明:随主任务难度的增加,主、辅任务的作业绩效均显著下降,被试者对HUD上异常信息的正确操作率降低,且反应时间延长;随主任务难度的增加,由辅任务所诱发的P300的波幅显著降低。在实验结果的基础上,最终提出了HUD状态下飞行员视觉注意资源分配机制。

关键词： HUD 注意资源分配飞行绩效 P300 飞行任务

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碳源对微生物硝酸盐异化还原成铵过程的影响

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工业安全与环保 2012年第9期38卷 4-7,14页

作者：韦宗敏黄少斌蒋然华南理工大学环境科学与工程学院广州510640 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广州510006

微生物通过异化性硝酸盐还原成铵(DNRA)途径,硝态氮转化为仍可生物再利用的铵盐。以琥珀酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠为碳源,研究碳源的差异对有氧条件下微生物通过DNRA途径产铵的影响。结果显示,以琥珀酸钠和柠檬酸钠为碳源,初始浓度为2... 详细信息

微生物通过异化性硝酸盐还原成铵(DNRA)途径,硝态氮转化为仍可生物再利用的铵盐。以琥珀酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠为碳源,研究碳源的差异对有氧条件下微生物通过DNRA途径产铵的影响。结果显示,以琥珀酸钠和柠檬酸钠为碳源,初始浓度为20 mmol/L是较佳的实验条件,此时C/N约为1.5～2.0,NH4+-N质量浓度30.0～45.0 mg/L,最高产铵率分别为29.9%和27.0%;以酒石酸钾钠为碳源则在初始浓度为30 mmol/L,C/N约为2.0,NH4+-N质量浓度为40.0～45.0 mg/L时,最高产铵率为30.7%。反硝化和DNRA过程是同时存在的,培养液中NO3--N浓度的下降伴随着中间产物NO2--N的积累和NH4+-N浓度的升高。

关键词：硝酸盐异化还原成铵(DNRA) 碳源氨氮

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飞机驾驶舱显示界面脑力负荷判别预测生理模型

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北京航空航天大学学报 2016年第4期42卷 685-693页

作者：陆崑卫宗敏庄达民完颜笑如中国民航管理干部学院航空器适航审定系北京100102 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

针对飞机驾驶舱显示界面脑力负荷的客观判别预测问题,综合采用事件相关电位(ERP)、心电图(ECG)和眼电图(EOG)3类生理测量技术,结合主观测评法和绩效测评法,在同一飞行实验任务中开展脑力负荷的实验测量与数学建模研究。实验结果表明:随... 详细信息

针对飞机驾驶舱显示界面脑力负荷的客观判别预测问题,综合采用事件相关电位(ERP)、心电图(ECG)和眼电图(EOG)3类生理测量技术,结合主观测评法和绩效测评法,在同一飞行实验任务中开展脑力负荷的实验测量与数学建模研究。实验结果表明:随着脑力负荷的增加,ERP测量技术中的失匹配负波(MMN)成分的峰值幅度(在Fz电极处)显著增加,P3a成分的峰值(在Fz电极处)显著降低;ECG测量技术中的心率变异性指标全部窦性心搏RR间期(简称RR间期)的标准差(SDNN)的数值显著降低;EOG测量技术中的眨眼次数显著降低。在此基础上,基于Bayes判别方法构建了脑力负荷判别预测生理综合评估模型,并将生理综合评估模型判别结果与NASA任务负荷指数(NASA_TLX)量表判别结果进行了比较,生理综合评估模型判别结果略高于NASA_TLX判别结果。该模型为飞机驾驶舱显示界面脑力负荷状态的客观、实时判定和预测提供了一种新的方法,同时也为中国正在研发的新型战斗机和大型客机驾驶舱显示界面中的人为因素适航审定工作提供了新的符合性验证工具。

关键词：驾驶舱显示界面脑力负荷生理测量预测模型适航审定

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一体式A/O生物接触氧化法处理生活污水回用研究

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工业安全与环保 2011年第2期37卷 1-3页

作者：胡婷黄少斌韦宗敏华南理工大学环境科学与工程学院广州510006

采用一体式A/O生物接触氧化工艺处理生活污水,研究回流比和在有无回流的情况下改变气水比等因素对系统性能的影响。结果表明,在进水流量5 L/h,气水比为20∶1,进水有机负荷0.517 kg/(m3.h),回流比为3时,出水COD和氨氮分别为8.86 mg/L和4.... 详细信息

采用一体式A/O生物接触氧化工艺处理生活污水,研究回流比和在有无回流的情况下改变气水比等因素对系统性能的影响。结果表明,在进水流量5 L/h,气水比为20∶1,进水有机负荷0.517 kg/(m3.h),回流比为3时,出水COD和氨氮分别为8.86 mg/L和4.32 mg/L,达到城市杂用水水质标准(GB/T 18920—2002)和景观环境用水水质标准(GB/T 18921—2002)。气水比和回流比对COD的去除影响甚微,但对系统脱氮性能影响较大。在无回流时,随着气水比的增加,氨氮和总氮的去除率增加先快后慢。系统最佳气水比为25∶1,此时出水COD、氨氮、总氮分别为6.91,1.29,26.48 mg/L,对应去除率分别为97.21%,95.68%,31.57%,出水硝氮3.67 mg/L。有回流时(回流比为2),气水比为20∶1,此时出水氨氮质量浓度降低为1.75 mg/L,去除率为93.53%,总氮去除率为46.67%;继续增大气水比,出水氨氮基本为0,总氮的去除率随着气水比的增大先升后降,系统出水硝氮值随着气水比的增加先稍微下降后缓慢升高。采用一体式A/O生物接触氧化工艺,回流并不是必要的。

关键词：一体式A/O生物接触氧化回用回流比气水比

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