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基于神经工效学的智能车辆横向控制模型研究

汽车工程 2021年第7期43卷 1057-1065页

作者：郭应时张洪加付锐王畅长安大学汽车学院西安710064

现有的驾驶人模型,在揭示驾驶人的驾驶机理上,或单独从驾驶人认知角度出发,或单独从控制角度出发,缺乏一个将驾驶人的认知过程和控制原理有机地结合起来的系统模型。鉴于此,本文中在神经工效学认知体系架构的基础上融合了模型预测控制算... 详细信息

现有的驾驶人模型,在揭示驾驶人的驾驶机理上,或单独从驾驶人认知角度出发,或单独从控制角度出发,缺乏一个将驾驶人的认知过程和控制原理有机地结合起来的系统模型。鉴于此,本文中在神经工效学认知体系架构的基础上融合了模型预测控制算法(MPC)以及手臂肌肉模型,建立了一种基于神经工效学的车辆横向控制模型。模型采用了CarSim/Simulink联合仿真和基于dSPACE/驾驶模拟器硬件在环的方法进行验证。结果表明:基于神经工效学的车辆横向控制模型的轨迹跟踪精度优于MPC算法。同时,在控制转向盘转角、横摆角和横向加速度波动幅度等方面也较MPC算法有一定的提升。

关键词：横向控制模型神经工效学模型预测控制硬件在环

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神经工效学—工效学研究的新取向

人类工效学 2011年第3期17卷 80-83页

作者：任衍具山东师范大学心理学院济南250014

神经工效学已成为人因素/工效学研究的新取向。文章对近十余年的相关文献进行归纳整理,结合当前认知神经科学研究的新成果,全面详尽地论述了神经工效学产生的理论背景、主要的研究方法和相关领域的研究现状,并对未来研究的趋势进行展望。

关键词：人因素/工效学神经科学神经工效学

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神经工效学：产品可用性研究的新方向

神经工效学：产品可用性研究的新方向

认知冲突对飞行员复飞决策的影响:航空安全的神经工效学方法

2020年南国博览学术研讨会

作者：黄珊李刚杨正元花敏浙江师范大学工学院帝国理工大学戴森设计工程学院

神经工效学有效融合了人类工效学和神经科学,为产品可用性研究的发展提供了新的方向和推动力。本文结合当前神经工效学研究成果,全面阐述了神经工效学对产品可用性研究的意义,主要研究方法和研究现状,并更深一步展望了神经工效学背景下... 详细信息

神经工效学有效融合了人类工效学和神经科学,为产品可用性研究的发展提供了新的方向和推动力。本文结合当前神经工效学研究成果,全面阐述了神经工效学对产品可用性研究的意义,主要研究方法和研究现状,并更深一步展望了神经工效学背景下产品可用性研究的趋势。

关键词：神经工效学人类工效学产品可用性可用性评估

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认知冲突对飞行员复飞决策的影响:航空安全的神经工效学方法

第十八届全国心理学学术会议

作者：曾祥思周灿灿兰继军陕西师范大学心理学院

认知冲突又称为"自动化意外",是指机械故障或机组操作的冲突导致自动驾驶仪并没有执行驾驶员的预期行为,造成飞行员情景意识减弱或丧失,出现违反SOPs(标准操作规程)的错误。认知冲突是人因失误的前兆。在飞行进近着陆中,如果在决断高度... 详细信息

认知冲突又称为"自动化意外",是指机械故障或机组操作的冲突导致自动驾驶仪并没有执行驾驶员的预期行为,造成飞行员情景意识减弱或丧失,出现违反SOPs(标准操作规程)的错误。认知冲突是人因失误的前兆。在飞行进近着陆中,如果在决断高度,飞机不能达到预期复飞状态或者飞行员不能建立合适的目视参考,应立即实行复飞决策。实验通过模拟驾驶舱进行进近着陆任务,设置认知冲突,判断被试是否能施行正确的操作策略,并通过脑波注意力指标变化、生物反馈仪心率起伏等一系列生理指标的参考下理解人因失误的产生与作用机制。本研究选取24名在飞行模拟器上能够完成各种基本模拟飞行任务的模拟飞行员,平均年龄为19±1.2,平均训练时间为100±5.4h。本研究共包括两个实验:实验一:该任务要求:在65米决断高度处,飞行员应具有能见度不小于800米或跑道视程不小于550米的精密进近和着陆。(1)在100米进近高度处,视野清晰度100%。(2)在100米进近高度处,视野清晰度50%。(3)在100米进近高度处,视野清晰度0%。实验二:该任务要求:在不同的进近高度处,警告出现空速仪故障,飞机不能达到预期进近着陆速度,同时由于视野清晰度不同造成飞行员不能建立稳定的目视参考。(1)在165米进近高度处,空速仪故障,视野清晰度呈现50%或100%两种情境。(2)在115米进近高度处,空速仪故障,视野清晰度呈现50%或100%两种情境。(3)在70米进近高度处,空速仪故障,视野清晰度呈现50%或100%两种情境。研究结论证明,认知冲突造成驾驶员注意力范围狭窄,导致飞行员情景意识减弱,显著影响了驾驶员的复飞决策,对航空安全造成威胁。

关键词：认知冲突飞行员复飞决策神经工效学

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基于神经工效学的团队认知增强研究

基于神经工效学的团队认知增强研究

产品造型对用户使用意向影响的事件相关电位研究

第二十三届全国心理学学术会议

作者：徐杰浙江大学心理科学研究中心

成功的团队协作既需要每个团队成员有效的任务作业,也需要成员之间有效的团队作业。基于神经工效学的团队认知增强技术是优化团队协作绩效最有前景的干预手段之一。传统认知增强技术常被用于支撑单人任务作业。该技术通过神经生理传感... 详细信息

成功的团队协作既需要每个团队成员有效的任务作业,也需要成员之间有效的团队作业。基于神经工效学的团队认知增强技术是优化团队协作绩效最有前景的干预手段之一。传统认知增强技术常被用于支撑单人任务作业。该技术通过神经生理传感与计算,实现人的认知状态的实时监测;并根据认知状态的动态变化,以通过动态人机功能分配、增强显示等方式优化单人任务作业绩效。认知增强技术要在团队协作场景中有效地应用,最大的技术难点之一是如何有效地对团队认知状态进行实时监测。近年来不少研究通过如近红外脑成像等脑成像工具实结合超扫描技术,实现了多人交互场景下脑同步程度的测量。研究表明,脑同步可以作为团队层级的认知状态的有用的神经工效学指标。本报告将介绍两个脑同步与团队协作的研究。第一个研究使用便携式近红外脑成像技术探索了麻醉师二人团队高仿真训练中的脑同步模式。训练过程中,麻醉师二人团队本别经过了单人任务工作阶段、团队协作阶段以及训练后团队讨论阶段。结果表明,团队成员之间前额叶的脑同步程度在团队协作阶段显著高于单人任务工作阶段。第二个研究采用近红外脑成像技术探索了无人机二人操作员团队在搜索救援任务团队协作中的脑同步模式。无人机二人操作员团队通过言语沟通,实现飞机飞行控制操作和雷达传感操作的协同,以有效地完成搜索救援工作。研究组正在对实验数据进行分析;研究组预期团队脑同步程度将与团队协同性呈正相关,并与团队绩效呈正相关。基于这些研究结果,以及其它在不同场景中的团队协作脑同步研究,本报告还将探讨未来认知增强技术将如何利用基于神经生理同步的团队层级认知状态监控方法以实现团队认知增强。

关键词：神经工效学团队协作脑同步近红外脑成像认知增强

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管理科学 2015年第6期28卷 95-104页

作者：郭伏丁一张雪峰姜均译刘玮琳东北大学工商管理学院沈阳110167

产品设计能否激发用户的使用意向将决定用户产生进一步体验行为或制定购买决策,传统方法难以保证对用户自身感觉的准确解析。大脑控制着人的一切行为和认知,神经生理学的发展及其测量方法的成熟使从脑认知的角度研究用户体验成为可能。... 详细信息

产品设计能否激发用户的使用意向将决定用户产生进一步体验行为或制定购买决策,传统方法难以保证对用户自身感觉的准确解析。大脑控制着人的一切行为和认知,神经生理学的发展及其测量方法的成熟使从脑认知的角度研究用户体验成为可能。采用事件相关电位技术,以智能手机为研究对象,探索期望体验的形成过程。为尽可能保证脑认知差异是由产品造型激发的期望体验不同而引起的,实验不考虑产品价格和品牌的影响。实验中要求被试浏览不同用户体验水平的智能手机造型,等概率随机呈现这些智能手机造型,当出现能诱发被试使用意向的手机时,要求被试点击鼠标左键。以点击鼠标行为数据(有/无产生期望体验意向)作为脑电处理的依据,将采集的脑信号经过Curry 7.0 SBA处理,然后通过SPSS18.0对各个时间窗内的事件相关电位的平均幅值进行被试内重复测量方差分析。研究结果表明,在被试对于呈现的智能手机造型产生期望体验意向并做出点击鼠标行为时,与无期望体验意向时相比,能在额区-中央区诱发较小的峰潜伏期的260毫秒左右的负波(N2)和峰潜伏期在400毫秒左右的正波(P3),在中-顶区、顶区和枕区引起更大的峰潜伏期在300毫秒左右的负波(N3)和晚期正波(LPP);头皮地形图显示当被试产生期望体验意向时,被试中-顶区、顶区和枕区得到更强激活。脑电信号可以反映用户有无期望体验意向,也能间接反映产品设计的好坏。通过对用户脑信号的分析,能够提供更精确的测量用户感知的方法,帮助市场研究者更好地锁定用户的心理需求。

关键词：产品造型行为意向用户体验事件相关电位神经工效学

学习与迁移效应下结合近红外技术的轻装作业者脑力负荷研究与应用

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学习与迁移效应下结合近红外技术的轻装作业者脑力负荷研究与应用

作者：龚睿颖江苏科技大学

学位级别：硕士

学习曲线量化了重复作业中绩效改善的现象,其作为有效的管理工具被广泛应用于企业管理中,但长期的重复单调作业容易使作业者产生厌烦、困倦等消极情绪,导致脑力疲劳,影响生产效率。同时,在多品种小批量生产方式为主流的当下,复杂的生产... 详细信息

学习曲线量化了重复作业中绩效改善的现象,其作为有效的管理工具被广泛应用于企业管理中,但长期的重复单调作业容易使作业者产生厌烦、困倦等消极情绪,导致脑力疲劳,影响生产效率。同时,在多品种小批量生产方式为主流的当下,复杂的生产环境给作业者带来了较大的工作记忆负担,尤其是在轻型装配作业中,由于零部件体积小,差异化程度低,作业者在识别、拿取、定位和装配时需要高度集中注意力,使作业者常处于高脑力负荷状态,不利于生产效率的提升。值得注意的是,相似事物之间存在的迁移效应能够促进人的学习,减少学习成本。因此,在保证学习效应所带来的高效率的前提下,如何利用迁移效应保持稳定的生产是个亟待解决的问题。由于学习和迁移效应本质上依赖于工作记忆,有必要对轻装作业者的脑力负荷变化进行研究,通过其背后的神经机制,找到缓解作业者高脑力负荷的有效方法,以达到可持续高效率的目的。在企业调研的基础之上,本研究从学习效应和迁移效应的角度开展了作业者脑力负荷研究,并在实验室环境下模拟了轻装作业,同时采用神经工效学的研究方法——近红外光学脑成像技术(NIRS)对作业者脑力负荷进行了评估,本次实验共招募了32名在校大学生。根据学习效应和迁移效应的概念理论设计了单产品重复作业任务与相似产品混流作业任务,并选择乐高汽车模型为装配对象;同时,采用NIRS对被试前额叶区域的脑血氧浓度进行监测,以反映作业者在装配过程中的脑力负荷变化。实验结果表明,在重复作业中,由于学习效应的存在,作业者行为绩效逐步得到改善,但在整个作业过程中脑力负荷随着绩效的改善而升高,高脑力负荷状态对作业标准阶段的产品完成率存在影响。在混流作业中,作业者经验对脑力负荷存在影响,当前后生产的产品之间相似度越高,越有助于降低作业者进行当前任务的脑力负荷。与重复作业相比,相似产品混流作业有助于作业者高脑力负荷水平的缓解。在实验发现的基础上,本文通过构建疲劳嵌入下的学习曲线模型进一步研究了学习率和疲劳累计率等因素对生产绩效的影响,通过最大耐力时间将疲劳恢复模型嵌入到学习曲线中,构建了疲劳嵌入下的学习曲线模型。通过算例分析发现,学习率的增加有助于生产绩效的提升;疲劳的加剧会造成生产绩效的降低。本研究从轻装作业者角度出发,采用神经工效学的先进技术,通过对脑力负荷的评估进一步研究了学习和迁移效应,并结合模型,分析了学习率等因素对生产绩效的影响,为企业进行员工培训、作业调度等生产组织活动提供了理论依据和科学指导。

关键词：学习效应迁移效应神经工效学脑力负荷近红外光学脑成像技术

装配作业中基于EEG的脑力负荷与绩效问题研究

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装配作业中基于EEG的脑力负荷与绩效问题研究

作者：葛倩江苏科技大学

学位级别：硕士

随着科技的发展和应用,生产力得到了极大地释放,多品种、小批量和产品生命周期短,逐渐成为消费者需求市场的主要特征。单元装配线代替了其他的生产模式,成为当代最有效的装配作业生产线之一。单元装配线富有人性化的特点,使得制造企业... 详细信息

随着科技的发展和应用,生产力得到了极大地释放,多品种、小批量和产品生命周期短,逐渐成为消费者需求市场的主要特征。单元装配线代替了其他的生产模式,成为当代最有效的装配作业生产线之一。单元装配线富有人性化的特点,使得制造企业在对生产系统进行科学配置以提高生产效率的过程中,逐渐认识到“人因”因素成为制约生产管理进一步优化的瓶颈因素。在实际生产管理中,仅仅关注生产设备的设计,而忽略操作者脑力负荷或信息处理能力的限制,其结果必会影响操作者外在行为绩效表现,不利于生产效率的提高以及生产管理的优化。这也更加违背了工业工程中人因工程设计的理念:“付出最小耗能,求得最高效率”。因此,本文从“人因”因素之一的脑力负荷因素出发,研究装配作业操作者脑力负荷与作业绩效的关系,以使“人因”因素影响下改善生产效率和优化生产系统的方案更加符合企业实际生产。本文以装配作业操作者的脑力负荷和绩效为研究对象。基于企业调研和前人的研究成果,将企业面临的问题具体化、典型化,通过实验室在现的方法,采用乐高小汽车为装配材料,模拟单元装配线的装配作业过程。根据现阶段制造企业的生产特点,分别设计了单产品装配与产品切换装配两种实验方案。首先,采用B-Alert X10设备采集操作者作业状态下的实时EEG(脑电图)数据,选用EEG脑力负荷指标和参与度指标描述操作者装配作业中脑力负荷的变化。其次,结合单位装配时间、出错率两个作业绩效指标与脑力负荷评估指标,分析脑力负荷与绩效的关系,以及单产品和产品切换装配的差异。然后,基于数据分析结果,为进一步量化脑力负荷与作业绩效的关系,采用BP神经网络算法,建立装配作业绩效评判模型,实现了脑力负荷数据对装配作业绩效的准确评判。最后,以本文的研究结果为依据,在生产计划管理和生产作业管理两个方面给出了相应的管理策略。研究结果表明:在装配作业中,操作者脑力负荷在稳定在一定的范围内,作业绩效就会处于较优水平,如果在该范围之外,作业绩效就会下降或持续处于较差水平;EEG脑力负荷指标与参与度指标的结合分析,能准确描述装配作业操作者绩效水平,区分高低绩效;产品切换装配与单产品装配在单位装配时间方面,无显著性差异,但切换后的装配可以缓解操作者脑力负荷,也可能会提高装配质量;脑力负荷和参与度指标双输入的装配作业BP神经网络绩效评判模型能够准确评判操作者的绩效状态。本文弥补已有的研究方法,选用高级的EEG指标描述操作者任务态的脑力负荷状态,探索装配作业脑力负荷与工作绩效的关系,建立装配作业绩效评判模型,推进了制造领域脑力负荷评估及其与绩效关系的相关研究,在脑力负荷测量方面具有重要的理论意义。基于制造企业的发展现状,应用本文的研究结果对于企业作业计划方面,具有重要的实践指导意义。

关键词：神经工效学脑力负荷 EEG(Electroencephalogram) 作业绩效

产品造型对用户使用意向影响的事件相关电位研究

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市场营销（理论版）