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一种航空心理模拟系统及测试方法

阅读：343发布：2020-05-17

专利汇可以提供一种航空心理模拟系统及测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种航空心理模拟系统及测试方法，本发明在飞行仿真驾驶舱和教员台内连接航空心理模拟模块，在飞行模拟时可以通过自动设置或教员台控制来呈现飞行中的故障场景，并实时记录飞行员操控飞行的动作发送至教员台，眼动仪、脑电波仪和生理记录仪则记录飞行员的心理和生理状态发送教员台，通过教员台呈现飞行曲线和心理曲线，本发明能够简单直接的在模拟飞行时记录操作人员的心理和生理状态，再结合解决突发状况的操作时间和操作准确度，达到了解操作人员航空心理的目的。，下面是一种航空心理模拟系统及测试方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种航空心理模拟系统，其特征在于，包括飞行仿真驾驶舱和用于采集操作人员信息的眼动仪和脑电波仪，眼动仪和脑电波仪均连接生理记录仪，生理记录仪连接航空心理模拟模块，航空心理模拟模块连接飞行仿真驾驶舱和教员台；
飞行仿真驾驶舱内设置有飞行仿真模块，飞行仿真模块连接航空心理模拟模块；
航空心理模拟模块用于提取并启动教员台内的故障情境，并启动飞行仿真模块中的异常特情告警功能，航空心理模拟模块采集行仿真驾驶舱内操作人员的反应时间和动作的正确性，以及眼动信合和脑电波信息，并将数据发送至教员台。
2.根据权利要求1所述的一种航空心理模拟系统，其特征在于，飞行仿真模块用于模拟发动启动、滑行、起飞、爬升、巡航、降落和异常特情告警功能，并采集操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据。
3.根据权利要求1所述的一种航空心理模拟系统，其特征在于，教员台用于飞机基本状态设置、飞行环境设置、飞机地空通讯设置、飞机定位和重定位、故障设置。
4.权利要求1所述的一种航空心理模拟系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，操作人员坐入飞行仿真驾驶舱内，并连接眼动仪和脑电波仪；
步骤二，教员台发送测试开始指令；
步骤三，航空心理模拟模块从教员台内提取并启动故障情境，并启动常特情告警功能；
步骤四，操作人员根据飞行仿真驾驶舱内的提示对故障情境进行处理，仿真驾驶舱将操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据发送至航空心理模拟模块；
步骤五，眼动仪和脑电波仪持续采集操作人员的生理状态，并发送至航空心理模拟模块；
步骤六，航空心理模拟模块将操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据与标准过程进行对比后，将对比结果发送至教员台；航空心理模拟模块将操作人员的生理状态绘制成心理曲线后，发送至教员台。
5.根据权利要求4所述的一种航空心理模拟系统的测试方法，其特征在于，步骤三中，故障情境包括如下四种：
第一种，巡航过程中出现两个或两个以上的无关联故障；
第二种，机场跑道重新签派；
第三种，进近失败；
第四种，地形配错。
6.根据权利要求4所述的一种航空心理模拟系统的测试方法，其特征在于，步骤四中，操作过程包括操作某按钮或操作杆动作的时间。
7.根据权利要求4所述的一种航空心理模拟系统的测试方法，其特征在于，步骤四中，飞机姿态包括下滑角、偏航角、倾斜角和下滑率，以及飞机着陆后的滑行距离误差。
8.根据权利要求4所述的一种航空心理模拟系统的测试方法，其特征在于，步骤四中，飞行仪表的动态数据包括高度仪表、速度仪表、姿态仪表、航向和升降速度。

说明书全文

一种航空心理模拟系统及测试方法

技术领域

[0001] 本发明属于航空模拟领域，具体涉及一种航空心理模拟系统及测试方法。

背景技术

[0002] 飞行人员的心理品质包括感知觉判断、注意力分配与转移、反应速度、手足动作协调性、记忆力、模仿力和情绪等方面的因素。在航空航天方面，感知觉判断包括飞行人员对高度、距离和速度等飞行状态的判断。无论是飞机的机动飞行和着陆，或是航天器的空间对接和在其他星球上降落，都要求驾驶人员具有良好的感知觉判断能力。一个注意力分配广而且反应敏捷的驾驶员，既能同时关注所有仪表的指示，又能使注视中心迅速从一个仪表转移到另一个仪表。飞行中，驾驶员要耳目并用，手脚同时操作，十分协调。优秀的飞行员，尤其是航天员，不仅要有娴熟的驾驶技术，还必须有丰富的科学知识，具有很好的理解力、记忆力和模仿力，还应保持稳定的情绪。例如航天中长时间处于寂寞环境，会产生令人窒息的孤独感，任何急躁、灰心、缺乏信心都会对飞行产生不利影响。

[0003] 现有的航空模拟器主要是针对飞行员模拟操作而设计的，并不会检测飞行员的心理与生理状况，而分析飞行员心理与生理状况的科目则会在停止模拟飞行时进行，这样就很难评估飞行员在出现突发情况时的心理与生理状况。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种航空心理模拟系统及测试方法，能够实时呈现飞行曲线和心理曲线，帮助教练分析操作人员的操作与心理状态。

[0005] 为了达到上述目的，一种航空心理模拟系统，包括飞行仿真驾驶舱和用于采集操作人员信息的眼动仪和脑电波仪，眼动仪和脑电波仪均连接生理记录仪，生理记录仪连接航空心理模拟模块，航空心理模拟模块连接飞行仿真驾驶舱和教员台；

[0006] 飞行仿真驾驶舱内设置有飞行仿真模块，飞行仿真模块连接航空心理模拟模块；

[0007] 航空心理模拟模块用于提取并启动教员台内的故障情境，并启动飞行仿真模块中的异常特情告警功能，航空心理模拟模块通过采集行仿真驾驶舱内操作人员的反应时间和动作的正确性，以及眼动信合和脑电波信息，并将数据发送至教员台。

[0008] 飞行仿真模块用于模拟发动启动、滑行、起飞、爬升、巡航、降落和异常特情告警功能，并采集操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据。

[0009] 教员台用于飞机基本状态设置、飞行环境设置、飞机地空通讯设置、飞机定位和重定位、故障设置。

[0010] 一种航空心理模拟系统的测试方法，包括以下步骤：

[0011] 步骤一，操作人员坐入飞行仿真驾驶舱内，并连接眼动仪和脑电波仪；

[0012] 步骤二，教员台发送测试开始指令；

[0013] 步骤三，航空心理模拟模块从教员台内提取并启动故障情境，并启动常特情告警功能；

[0014] 步骤四，操作人员根据飞行仿真驾驶舱内的提示对故障情境进行处理，仿真驾驶舱将操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据发送至航空心理模拟模块；

[0015] 步骤五，眼动仪和脑电波仪持续采集操作人员的生理状态，并发送至航空心理模拟模块；

[0016] 步骤六，航空心理模拟模块将操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据与标准过程进行对比后，将对比结果发送至教员台；航空心理模拟模块将操作人员的生理状态绘制成心理曲线后，发送至教员台。

[0017] 步骤三中，故障情境包括如下四种：

[0018] 第一种，巡航过程中出现两个或两个以上的无关联故障；

[0019] 第二种，机场跑道重新签派；

[0020] 第三种，进近失败；

[0021] 第四种，地形配错。

[0022] 步骤四中，操作过程包括操作某按钮或操作杆动作的时间。

[0023] 步骤四中，飞机姿态包括下滑角、偏航角、倾斜角和下滑率，以及飞机着陆后的滑行距离误差，

[0024] 步骤四中，飞行仪表的动态数据包括高度仪表、速度仪表、姿态仪表、航向和升降速度。

[0025] 与现有技术相比，本发明的系统在飞行仿真驾驶舱和教员台内连接航空心理模拟模块，在飞行模拟时可以通过自动设置或教员台控制来呈现飞行中的故障场景，并实时记录飞行员操控飞行的动作发送至教员台，眼动仪、脑电波仪和生理记录仪则记录飞行员的心理和生理状态发送教员台，通过教员台呈现飞行曲线和心理曲线，本发明能够简单直接的在模拟飞行时记录操作人员的心理和生理状态，再结合解决突发状况的操作时间和操作准确度，达到了解操作人员航空心理的目的。

[0026] 本发明的测试方法通过眼动仪、脑电波仪和生理记录仪与飞行仿真驾驶舱所采集的操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据进行对比转发，能够模拟飞行场景中出现的刺激事件响应的起止时间、飞行员按键或操作后的反应时间、具体反应动作是否正确等，并且上述操作均可与生理信号、眼动数据和脑电信号实现同步处理，从而检测出操作人员的心理状况。附图说明

[0027] 图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图对本发明做进一步说明。

[0029] 参见图1，一种航空心理模拟系统,包括飞行仿真驾驶舱和用于采集操作人员信息的眼动仪和脑电波仪，眼动仪和脑电波仪均连接生理记录仪，生理记录仪连接航空心理模拟模块，航空心理模拟模块连接飞行仿真驾驶舱和教员台；

[0030] 飞行仿真驾驶舱内设置有飞行仿真模块，飞行仿真模块连接航空心理模拟模块；

[0031] 航空心理模拟模块用于提取并启动教员台内的故障情境，并启动飞行仿真模块中的异常特情告警功能，航空心理模拟模块通过采集行仿真驾驶舱内操作人员的反应时间和动作的正确性，以及眼动信合和脑电波信息，并将数据发送至教员台。

[0032] 飞行仿真模块用于模拟发动启动、滑行、起飞、爬升、巡航、降落和异常特情告警功能，并采集操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据。

[0033] 教员台用于飞机基本状态设置、飞行环境设置、飞机地空通讯设置、飞机定位和重定位、故障设置。

[0034] 一种航空心理模拟系统的测试方法，包括以下步骤：

[0035] 步骤一，操作人员坐入飞行仿真驾驶舱内，并连接眼动仪和脑电波仪；

[0036] 步骤二，教员台发送测试开始指令；

[0037] 步骤三，航空心理模拟模块从教员台内提取并启动故障情境，并启动常特情告警功能；

[0038] 步骤四，操作人员根据飞行仿真驾驶舱内的提示对故障情境进行处理，仿真驾驶舱将操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据发送至航空心理模拟模块；

[0039] 步骤五，眼动仪和脑电波仪持续采集操作人员的生理状态，并发送至航空心理模拟模块；

[0040] 步骤六，航空心理模拟模块将操作人员的操作过程、飞机姿态和飞行仪表的动态数据与标准过程进行对比后，将对比结果发送至教员台；航空心理模拟模块将操作人员的生理状态绘制成心理曲线后，发送至教员台。

[0041] 飞行模拟故障场景：

[0042] 情境一：巡航过程(1000ft以上)中出现两个或两个以上的无关联故障，如：

[0043] 1.两个空速指示器(Indicated Air Speed，IAS)的显示出现差别，其中一个显示正确的，而另一个指示错误，考察警报出现前期和后期，飞行员探测到这一刺激事件的反应时间；

[0044] 2.出现一台发动机停车，飞机单发飞行不能维持巡航高度需执行单发飘降，保持不了ATC 指定巡航高度时，需按航路规定偏离航路下降，保持平行航线25海里，(RVSM运行区域)在正常的与所用航路高度差500英尺的单发巡航安全高度上飞行。

[0045] 情境二：机场跑道重新签派(850—1000ft)：

[0046] 飞机一开始就允许进近并顺利着陆，但是原来准备降落的跑道(33L)上出现了没有许可的飞机滑行，所以在1000ft时ATC要求飞行员在相邻平行跑道(33R)上做出靠边操纵。

[0047] 情境三：进近失败(600—850ft)：

[0048] 飞机一开始就允许进近并顺利着陆。在视觉飞行规则(VFR)条件下(能见度3m，云层2000ft)，副驾驶在600ft时发现降落跑道上有滑行的飞机；在仪表飞行规则(IFR)条件下，地面被低云覆盖，没有达到800ft脱离密云的预期。上述两种条件均要求机长宣布进近失败并立刻执行复飞。

[0049] 情境四：地形配错(600ft以下)：

[0050] 飞机一开始就允许进近并顺利着陆，但是仪表与驾驶舱外的场景偏离了250ft,要求机长宣布进近失败并立刻执行复飞。

[0051] 心理学实验需要提取的数据主要是模拟飞行人员的反应时间或动作的正确性与特定动作的持续时间，同时需要与外部刺激事件(如上述场景下的突发情况)、仪表及飞机姿态的数据能够同步(如在在同一时间点上发生的事件、所做的反应、飞机状态等情况)：

[0052] (1)操作某按钮或操作杆动作的时间；

[0053] (2)刺激出现到探测到的时间(RT)；

[0054] (3)下滑角、偏航角、倾斜角和下滑率；

[0055] (4)飞机着陆后的滑行距离误差；

[0056] (5)主要飞行仪表的动态数据：高度仪表、速度仪表、姿态仪表、航向、升降速度等。

[0057] 实验数据可以按飞行时段或关键点上以jpg或pdf格式进行图表存储，也可以根据用户需要以excel文件格式导出供用户后续数据分析。

[0058] 该系统通过软件触发和硬件触发的方式将生理记录仪、眼动仪、脑电等仪器与航空模拟系统同步，同时进行时标同步，保证在同一时间轴上实现数据同步处理。如模拟飞行场景中出现的刺激事件响应的起止时间、飞行员按键或操作后的反应时间、具体反应动作是否正确等均可以与生理信号、眼动数据和脑电信号实现同步处理。

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