面向复杂航天任务的脑力负荷检测关键技术研究

Mental workload is considered as an important factor in complex human-machine design and application, and mental workload has serious effect on complex space missions. During manned space flight, the astronauts in space environment, will experience psychological and physiological changes, which damages seriously capacity of astronauts for operation. With compeleting same task, astronauts will experience higher mental workload in sapce mission than that in ground，and proper mental workload will result in serious failure. then, it is necessary to investigate detection techniques of mental workloa in complex space mission, which is important to ensure safety of manned space flight of China.. This project is aimed at exploring and developing dynamic detedtion techniques of mental workload of astronauts during space mission. A theory based on physiological response of mental workload induced by singal task and general task. With the help of physiological measurement, the mental workload dynamic assessment model basen on fNIRS and EEG was estabilished. Besides, a space mission simulative experiment, which induces multiple level mental workload, will be developed, by this way, mental workload assessment model will be conducted and verified. Due to intial phase of detecting techniques of mental workload in space, the data obtained in the project will be of great value for long-term space exploring researches in future

脑力负荷作为复杂人机系统设计和应用中必须考虑的重要人因问题，对复杂航天任务作业的安全性具有重要影响。载人航天任务中，航天员处于极端太空环境中，生理和心理机能发生变化，而任务过程中的不平衡脑力负荷变化会严重影响航天员执行任务能力，脑力负荷过低或过高均可能导致航天员失误甚至操作能力崩溃。因此，对复杂航天任务的脑力负荷的检测研究技术对于我国长期在轨任务的安全有非常重要的意义。. 本项目探索航天员在轨任务状态下的脑力负荷检测技术，发展神经生理信号的复杂任务下子任务和总任务诱发脑力负荷的关系理论，构建基于脑电和脑血氧两种神经生理信号的脑力负荷动态检测模型。开发复杂航天模拟任务的脑力负荷实验平台，验证脑力负荷动态检测模型。此外，由于在轨脑力负荷检测技术处于探索阶段，因此本项目探索研究所得试验数据为日后开展空间长期飞行相关研究提宝贵素材。

脑力负荷作为复杂人机系统设计和应用中必须考虑的重要人因问题，对复杂航天任务操作可靠性具有重要影响。载人航天任务中，航天员处于极端太空环境中，生理和心理机能发生变化，会对脑力负荷产生影响，脑力负荷过低或过高均可能导致航天员失误甚至操作能力崩溃。因此，对复杂航天任务的脑力负荷的检测研究技术对于我国长期在轨任务的安全有非常重要的意义。. 本项目针对复杂任务脑力负荷功态检测的关键技术开展研究，通过分析复杂任务各子任务的任务特性，开发MATB和多因素认知任务两种不同类型的模拟复杂航天任务脑力负荷实验平台；研究不同脑力负荷下的生理响应，筛选脑电，脑血氧，心电，脉搏波，皮肤电，眼动等多种生理信号的敏感生理指标，建立复杂航天任务脑力负荷敏感生理指标体系；针对MATB任务和手控交会对接任务两种复杂航天任务，建立基于神经生理学和的子任务脑力负荷指数检测模型；通过开展不同子任务难度配比的复杂航天任务脑力负荷实验，建立了总任务负荷和子任务负荷的关系模型，最终实现复杂任务脑力负荷的动态检测，模型负荷指数预测值与实际设定值的相关系数高于80%。本研究利用空间实验室任务并对项目部分研究成果进行了验证，在轨脑力负荷实验的分类正确率高于70%。. 本项目从子任务分解和认知资源分解的角度研究脑力负荷的动态检测问题，项目研究成果对于复杂任务脑力负荷精确、连续检测研究具有重要的启示。项目研究成果已应用于空间站任务在轨脑力负荷研究项目，还可应用于军事作战任务无人机操作、航空和轨道交通等高可靠性任务的脑力负荷监测。