任务难度划分

2024年2月29日发(作者：常裕)

任务难度划分：

《Physiological indices of workload in a simulated flight task》

主任务是被试者对另一个喷气式飞机进行追踪。每次飞行的追踪距离固定（飞四次场景任务，每次的追踪距离不同，要保持追踪距离）。次任务是听觉系统持续的记忆任务。耳机里持续念出不同的英文字母，A,B,Y,Z是目标字母，需要听出来并按下按钮。四个字母念的次数分别由不同的计数器计数。

实验流程：

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16个被试者，但排除两个（其中一个因为生理原因，另一个因为不能准确跟踪目标飞行器），所以剩下14个。平均年龄在22岁（20—30），13个女生，1个男生。12名被试（包括那名男生）是学生，已经被选中成为飞行员、空管员等，另有一名被试是有飞机驾驶执照的，其余一名被试是对操作器非常熟练的人。

2.主任务

跟踪任务。跟踪任务时速度保持500knots,每个人飞四次，每次的跟踪距离都不同。每次飞行都要经过三个过程：正常跟踪飞行、有语音任务的跟踪飞行、进近着陆。跟踪的距离在一个显示器上显示，并且有箭头指示，箭头的中部有要求的距离显示。为了激发被试者的积极性，在每次着陆后都有一个分数给出。

3.次任务

持续的听觉任务。耳机中持续发出不同字母的声音，需要从听到的语音中听出目标字母A、B、Y、Z四个字母，并且按下指定按钮。目标字母不会连着出现。为了不和目标字母混淆，不会出现D、H、P、W。当某个目标字母第三次出现时，按两次目标按钮。当答案正确是，耳机中会出现“correct”的声音。当被试在不正确的时间按下按钮或是遗漏了字母，就会出现“wrong”的声音。目标字母出现杂概率为40%。

4.实验流程

被试者需要进行两天的实验。一次实验有两个被试者。第一天是训练，第二天正式实验。训练日的第一部分是训练正常飞行和着陆阶段，下午进行不同场景的训练（跟踪以及字母记忆）。字母记忆任务在跟踪任务进行到一半时加入。第二天训练开始前先进性30分钟的训练。

四个场景（根据距离不同的四个场景）实验连续进行。在每次实验前和实验后都要有15分钟坐在驾驶舱休息的时间。

绩效测量：根据追踪距离与预计的偏差。分别计算3个60s，开始语音记忆前1min，语音记忆最后1min，和语音记忆结束后的2-3min。对于每一个场景，反应时间和对于目标字母第三次出现的正确反应的比例也被记录。

生理测量

1.心电：包括心率（HR）和心跳间期（IBI）。IBI可以根据R峰值计算。

2.血压：手指不能弯曲，确保袖口不会妨碍中指或无名指。大多数无用值是因为手指弯曲所致。

3.呼吸：在每一个R峰值附近，以0.3s进行采样，先平均再进行频谱分析。频谱分析和均值计算都是在40s内，并且以10s为一个滑动（30s的重叠部分）。计算均值的指标有：IBI、心脏收缩和心脏舒张时的血压。频谱分析的有心率、血压和呼吸。因为心率和IBI并不是线性的，所以心率谱并不能反映IBI功率谱。比如当IBI增大时，IBI的幅度也会增大，然后对应的心率谱幅度增大的很小或者下降。

本次试验中，HR、BP（血压）和呼吸的频谱值在40s内通过均方误差区分。频谱在divison

后没有维度，单位为mod index2/HZ。

中频在0.07-0.14HZ，高频在0.15-0.5HZ。

4：眼动

分析过程：

生理测量在6个阶段展开：开始前休息15min，语音记忆任务前后飞行阶段（8min），CMT阶段4min，下降阶段2min，着陆后2min，飞行后休息15min。第一部分分析：预期跟踪距离和两个飞行过程（正常追踪和CMT）。结果表明生理参数并没有太大差异。第二部分分析集中在四个不同的追踪距离。第三部分分析是三个阶段的差异性（正常追踪飞行、CMT和着陆）。

实验构想：

飞行绩效—工作负荷—生理参数，设计一个实验包含着三者。

实验概要：使飞机在巡航阶段进行飞行高度保持和航向保持的任务。高度保持在3000ft。航向按照轨迹进行飞行。每个人飞行三个场景，每个场景允许的高度差不同，分别为100ft,50ft和20ft，对应着工作负荷由小到大。保持航向为次任务，每一场景又分为无需保持航向和需要保持航向两种情况进行测量，这样也对应着工作负荷飞行绩效高低两种情况。每一时刻的相对高度差由实际高度差—允许高度差得来。

实验流程

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被试者一共10人，他们均来自上海交通大学，7名男生，3名女生。在正式实验之前，每个人都有过至少两次的训练次数。训练时主要进行飞行全程的训练（包括起飞、爬升、巡航、下降和着陆）和巡航阶段保持飞行高度和航向的训练，确保在正式实验前，他们对模拟器的熟悉度和对飞行场景的熟悉度。在实验时也要保证每个人精力是充沛的。

2.任务过程

（1）每个被试者每次的实验都分为三个阶段，每个阶段对应不同的允许误差范围，分别为100ft,50ft和20ft，每个阶段又分为不需保持航向和需要保持航向两种情况，每个情况持续2min，也就是每一阶段的飞行需要4 min。每个阶段完成后都进行设备的归零，再记录下个阶段的飞行数据，而不是连续飞行。在所有任务过程中，生理参数和飞行数据都在实时记录。

（2）在实验开始前，每个被试都要佩戴生理参数检测器和眼动仪。在正式飞行前，需要每个被试在模拟器内静坐10min，使之情绪稳定和各项生理参数都趋于正常值。休息时的生理参数也可以由生理参数检测器观察测得。

（3）飞行从巡航阶段开始，去掉起飞爬升阶段和下降着陆阶段。飞行开始后，被试者在保持航向的同时，要尽力使飞行高度保持在允许高度差范围内。实验分析数据中的相对高度误差是用实际误差—允许误差。相对高度误差越大，代表绩效越差，相对误差越小，代表绩效越好。

3.任务说明

不同的允许误差代表不同的工作负荷。允许误差越小，则需要被试者付出更大的努力维持。眼动数据主要是眨眼用时、眨眼间期、注视时间和扫视频率。