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讓效果可見、讓成長可期：中科心研“模擬飛行訓(xùn)練評估與反饋系統(tǒng)”

2022-12-20 16:22:00

來源：中科心研

中科心研“模擬飛行訓(xùn)練評估與反饋系統(tǒng)（BFS-sft）”（以下簡稱：系統(tǒng)）主要以心理學(xué)和人因工程學(xué)為理論基礎(chǔ)，以飛行員核心崗位勝任力模型為參考，利用多模態(tài)數(shù)據(jù)融合感知、情感計算、生物反饋、認(rèn)知增強等技術(shù)，幫助在模擬飛行訓(xùn)練過程中客觀、快速、實時地訓(xùn)練、監(jiān)測與評估飛行員的多任務(wù)處理、注意力分配、決策判斷、壓力應(yīng)對、情緒調(diào)節(jié)等能力，形成專業(yè)的訓(xùn)練效果評估分析報告，讓訓(xùn)練效果可見、讓訓(xùn)練成長可期。

解決兩大痛點：
1- 實訓(xùn)練有沒有效果？如何證明？缺乏科學(xué)、客觀的評估方法
通過訓(xùn)練過程中飛行員多種生理和行為數(shù)據(jù)的融合采集，實現(xiàn)飛行員工作負(fù)荷的實時動態(tài)評估；
通過與各類型飛行模擬器深度結(jié)合，獲取其訓(xùn)練任務(wù)和飛行績效數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基于生理、心理、行為和任務(wù)績效的綜合訓(xùn)練效果評估。
2- 缺少針對飛行心理品質(zhì)和復(fù)雜戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的訓(xùn)練模塊
以心理學(xué)和人因工程學(xué)為理論基礎(chǔ)，以飛行員崗位勝任力模型為基礎(chǔ)，設(shè)計多任務(wù)處理、注意力分配、判斷決策、壓力應(yīng)對、情緒調(diào)節(jié)等涉及到飛行核心心理品質(zhì)訓(xùn)練任務(wù)及評估方法。

系統(tǒng)設(shè)計框架示意圖

五大核心價值:
1- 實時身心數(shù)據(jù)監(jiān)控
通過看板，實時掌握訓(xùn)練人員生理指標(biāo)（心率、心率變異性、脈搏、呼吸、皮溫等）和心理指標(biāo)（心理負(fù)荷、腦力疲勞、應(yīng)激水平等）的變化趨勢，對異常生理和心理狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警提示。
2- 多人訓(xùn)練效果橫向分析
單次訓(xùn)練完成后，系統(tǒng)自動生成訓(xùn)練報告，以圖形、數(shù)值等方式對多人完成相同訓(xùn)練科目的訓(xùn)練效果（包含訓(xùn)練績效、心理行為表現(xiàn)、心理效能三個層面）進(jìn)行橫向?qū)Ρ取⑴判颉?br /> 3- 歷史訓(xùn)練效果追蹤分析
多次訓(xùn)練完成后，系統(tǒng)支持對個體的歷史訓(xùn)練效果進(jìn)行縱向追蹤分析，快速掌握每個參訓(xùn)人員訓(xùn)練效果的變化趨勢，為后續(xù)制定更加有針對性的訓(xùn)練方案，實現(xiàn)個性化訓(xùn)練的目的，提供數(shù)據(jù)支撐。
4- 定位心理干預(yù)靶點
通過多種可穿戴生理和行為數(shù)據(jù)的采集，能夠捕捉訓(xùn)練人員真實的心理活動和行為意圖，便于針對訓(xùn)練人員開展更加有效的心理干預(yù)服務(wù)，從而更科學(xué)高效的提升單兵心理素養(yǎng)與作戰(zhàn)能力。
5- 操作使用便捷
無學(xué)習(xí)成本，簡單佩戴設(shè)備即可輔助完成整個訓(xùn)練效果的評估，不影響原有飛行訓(xùn)練任務(wù)。

系統(tǒng)核心指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

五大硬件構(gòu)成:
1 - 多模態(tài)人因感知終端
用于實時采集飛行員的生理、行為、外周環(huán)境數(shù)據(jù)。

2 - 邊緣計算終端
收集終端原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行實時特征計算處理，并傳輸至服務(wù)器進(jìn)行分析存儲。

3 - 眼動軌跡采集儀
記錄飛行員飛行訓(xùn)練過程中注視的位置，以及眼睛運動的軌跡。

4 - 飛行品質(zhì)測評任務(wù)終端
用于飛行員多任務(wù)處理能力、注意力分配能力的訓(xùn)練與評估。

5 - 多模態(tài)人因算法服務(wù)器
支持大數(shù)據(jù)存儲與計算，并進(jìn)行訓(xùn)練場景、學(xué)員和數(shù)據(jù)管理，通過實時計算生成個體和群體的訓(xùn)練效果評估報告。

三大軟件構(gòu)成:
1 - 訓(xùn)練數(shù)據(jù)管理平臺
教官及學(xué)員賬號維護(hù)、訓(xùn)練科目管理、訓(xùn)練設(shè)備管理、學(xué)員訓(xùn)練數(shù)據(jù)管理、學(xué)員個人及群體報告管理、定制化訓(xùn)練效果評估方案以及定制化開放數(shù)據(jù)接口與服務(wù)。

2- 訓(xùn)練數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺
生命體征（如心率、呼吸）、心理狀態(tài)（如工作負(fù)荷、腦力疲勞）、環(huán)境信息（溫度、濕度、氣壓）、訓(xùn)練任務(wù)信息、訓(xùn)練階段以及訓(xùn)練流程信息。

3- 訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析報告
單次訓(xùn)練行為、生理表現(xiàn)報告、單次訓(xùn)練績效計算、單次訓(xùn)練詳細(xì)心理指標(biāo)分析、個人歷次訓(xùn)練對比分析報告、歷次訓(xùn)練績效以及心理表現(xiàn)對比。

三大支撐優(yōu)勢:
1 - 跨專業(yè)交叉團隊
科研專家團隊（中科院及清華大學(xué)院士、百人、杰青）+ 軍內(nèi)研究院、軍醫(yī)大學(xué)、特色醫(yī)學(xué)中心領(lǐng)域?qū)＜覉F隊+飛行教官團隊......參與國家重大近百項。
2 - 選訓(xùn)一體的技術(shù)
長期服務(wù)空軍和海軍飛行苗子、飛行學(xué)員、及各機型飛行員的心理選拔，積累了不同階段飛行崗位勝任要求，不同飛行階段能力生成規(guī)律/可塑性曲線，以及數(shù)據(jù)常模參考，為各階段模擬飛行訓(xùn)練提供了技術(shù)與數(shù)據(jù)支撐。
3 - 科研先發(fā)
與某軍特色醫(yī)學(xué)中心、主機所、某飛行研究院等研究機構(gòu)和工業(yè)部門合作，主持及參與十余項某人機工效領(lǐng)域項目、軍內(nèi)裝備科研項目；已完成幾十架次真實飛行過程中飛行員應(yīng)激水平、心理負(fù)荷等心理狀態(tài)的采集與評估。

項目案例:
1 - 戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練工作負(fù)荷評估
項目名稱：戰(zhàn)術(shù)任務(wù)訓(xùn)練中工作負(fù)荷評估系統(tǒng)
客戶來源：某人機工效技術(shù)領(lǐng)域重點項目
核心價值：針對低空突防和對地攻擊兩個戰(zhàn)術(shù)任務(wù)訓(xùn)練，評估飛行員多任務(wù)處理能力和工作負(fù)荷水平。
項目內(nèi)容：通過可穿戴手環(huán)、眼動儀等裝備，采集飛行員模擬飛行訓(xùn)練過程中生理和行為數(shù)據(jù)，以及飛行參數(shù)和飛行績效等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立基于生理-行為-飛行參數(shù)指標(biāo)的工作負(fù)荷識別模型，對工作負(fù)荷水平進(jìn)行連續(xù)、動態(tài)的監(jiān)測、評估與預(yù)警。
應(yīng)用情況：已在某飛行研究院某型模擬器上使用，在低空突防和對地攻擊兩個戰(zhàn)術(shù)任務(wù)訓(xùn)練中識別飛行員異常工作負(fù)荷的準(zhǔn)確率超過90%。

2 - 航電模擬器升級改造
項目名稱：某型航電模擬器升級改造
客戶來源：某飛行研究院
模擬器：某型航電模擬器，在航電系統(tǒng)熟悉操作流程并能在飛行任務(wù)中進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，增加特情處置和復(fù)雜飛行/戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練模塊。
項目內(nèi)容：采用模塊化設(shè)計，在視景系統(tǒng)、教員控制系統(tǒng)不變或僅做少量配置調(diào)整的情況下，根據(jù)訓(xùn)練能力可靈活配置訓(xùn)練任務(wù)參數(shù)，使得任務(wù)訓(xùn)練具有隨機性和針對性。
應(yīng)用情況：在某機型模擬器上使用，支持基礎(chǔ)飛行訓(xùn)練、航電系統(tǒng)操作訓(xùn)練、復(fù)雜飛行/戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、特情處置訓(xùn)練。

3 - 教X模擬器升級改造
項目名稱：教X模擬器升級改造
客戶來源：某飛行學(xué)院
模擬器：教X模擬器，在基礎(chǔ)飛行訓(xùn)練基礎(chǔ)上，增加特情處置和飛行心理品質(zhì)（如多任務(wù)處理、注意力分配）訓(xùn)練與評估模塊。
項目內(nèi)容：通過可穿戴手環(huán)、眼動儀、握蹬力傳感器等裝備，對飛行訓(xùn)練各階段進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測、評估與反饋，實現(xiàn)飛行心理訓(xùn)練模擬化、系統(tǒng)化以及評估定量化，滿足飛行心理教學(xué)訓(xùn)練和科研需求，解決飛行模擬器無法有效監(jiān)測和評估飛行心理狀態(tài)，飛行員專項心理品質(zhì)急待提升等現(xiàn)實問題。
應(yīng)用情況：在某飛行學(xué)院教X模擬器上使用，支持基礎(chǔ)飛行訓(xùn)練、特情處置訓(xùn)練和飛行心理品質(zhì)訓(xùn)練與評估。

4 - 人機功能分配評估
項目名稱：基于飛行員工作負(fù)荷識別模型的人機功能分配評估系統(tǒng)
客戶來源：某集團+某特色醫(yī)學(xué)中心
模擬器：某型航電模擬器，基于飛行員工作負(fù)荷評估模型，生成人機功能分配的判別規(guī)則。
項目內(nèi)容：建立基于生理和行為參數(shù)的飛行員工作負(fù)荷實時評估模型，通過對比不同人機功能分配方案誘發(fā)的飛行員工作負(fù)荷水平，生成人機功能分配的判別規(guī)則。
應(yīng)用情況：已在飛行員群體里完成對比測試，人機功能分配規(guī)則與某模擬器的工程對接預(yù)計2023年6月底前完成。