【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于情境意識分類領域，具體而言，涉及人機共駕下基于 β腦電特征的情境意識分類系統和方法。
技術介紹
1、70%-80%的航空事故可歸因于因果鏈中人的因素，而這其中的88%又涉及到情境意識（situation?awareness，sa）問題，人員情境意識的實時測量與精確分類是sa研究的關鍵問題之一，相關研究可用于支撐復雜工業系統人機共駕方案分工調整的觸發機制設計，從而起到提高人與系統集成效能、保障人因安全。
2、目前已有的人員情境意識分類系統尚存在以下幾方面不足。首先，盡管一些研究指出腦電（electroencephalogram，eeg）特征對sa敏感，但相應系統在對sa敏感的腦電指標選擇上尚不夠深入且系統；此外，目前的sa分類系統的計算模型大多可解釋性較差，無法建立良好的人機信任；最后，目前但尚缺乏十分有效的基于 β波特征的人員sa系統，以應用于人機共駕任務中的sa分類。
3、基于上述情況，設計出一套人機共駕下基于 β腦電特征的情境意識分類系統和方法，能夠解決上述不足，以應用于典型人機共駕情境中人員情境意識水平的分類，從而為面向人機共駕方案分工調整的人員情境意識觸發設計提供支撐。
技術實現思路
1、針對以上缺陷，本專利技術提供了人機共駕下基于 β腦電特征的情境意識分類系統
2、腦電特征計算模塊包括腦電數據處理子模塊和 β腦電特征定義子模塊；
3、腦電數據處理子模塊用于針對典型人機共駕任務過程中采集腦電信號，完成腦電電極點和數據切片的讀取或手動設置；
4、 β腦電特征定義子模塊用于對腦電數據處理子模塊設置的腦電信號計算后，得到人員操作過程中 β腦電特征的指標；
5、人員情境意識分類模塊包括數據預處理子模塊、模型參數設置子模塊和情境意識分類子模塊；
6、數據預處理子模塊用于對 β腦電特征定義子模塊輸出的 β腦電特征的指標依次進行歸一化、標準化、主成分分析處理，并輸出為三個主成分pc1、pc2和pc3；
7、模型參數設置子模塊根據pc1、pc2和pc3的向量分別進行決策樹分裂準則、決策樹最深層數、葉節點上所需最小樣本數、內部節點分裂所需最小樣本數和每個節點處考慮用于拆分的特征的最大數量的設置，以此構建出決策樹模型；
8、情境意識分類子模塊用于根據模型參數設置子模塊構建出的決策樹模型判定當前人員所處的情境意識水平，并進行輸出。
9、進一步地，所述腦電數據處理子模塊設置的腦電電極點為32個，包括：f7、ft7、t3、tp7、t5、a1、fp1、f3、fc3、c3、cp3、p3、o1、fz、fcz、cz、cpz、pz、oz、fp2、f4、fc4、c4、cp4、p4、o2、f8、ft8、t4、tp8、t6和a2電極點布局；
10、數據切片手動設置的參數為1024毫秒、2048毫秒、3096毫秒、4192毫秒和5120毫秒，采用導腦電帽采集對應的國際10-20系統分布的大腦電極點分布的原始數據，通過腦電數據處理子模塊對32導或64導腦電帽采集的原始數據進行預處理，通過 β腦電特征定義子模塊進行后期 β腦電特征的指標計算。
11、進一步地，所述 β腦電特征的指標包括b1b3_p3即p3電極點的 β1 /β3、tb2_p4即p4電極點的 θ/β2、b1_b2b3_cp4即cp4電極點的 β1 /(β2 +β3 )、b1_b2b3_c4即c4電極點的 β1 /(β2 +β3 )、tas1s2b1_b3_p3即p3電極點的 (θ+α+s1 +s2 +β1 )/β3、tas1s2b1_b3_pz即pz電極點的 (θ+α+s1 + s2 +β1 )/β3、tas1s2b1b2_b3_p3即p3電極點的 (θ+α+s1 +s2 +β1 )/β3、tas1s2b1b2_b3_pz即pz電極點的 (θ+α+s1 +s2 +β1 +β2 )/β3、s2b1b2_b3_cp3即cp3電極點的 (s2 +β1 +β2 )/β3、s2b1b2_b3_p3即p3電極點的 (s2 +β1 +β2 )/β3、s2b1b2_b3_pz即pz電極點的 (s2 +β1 +β2 )/β3、ta_b3_p3即p3電極點的 (θ+α)/β3、ta_b3_pz即pz電極點的 (θ+α)/β3、ta_b3_p4即p4電極點的 (θ+α)/β3、tas1_b3_p3即p3電極點的 (θ+α+s1 )/β3、tas1_b3_pz即pz電極點的 (θ+α+s1 )/β3、tas1_b3_p4即p4電極點的 (θ+α+s1 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：包括用于計算得到對情境意識敏感的β腦電特征的腦電特征計算模塊和用于完成典型人機共駕任務下的人員情境意識水平分類的人員情境意識分類模塊；
2.如權利要求1所述的人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：所述腦電數據處理子模塊設置的腦電電極點為32個，包括：F7、FT7、T3、TP7、T5、A1、FP1、F3、FC3、C3、CP3、P3、O1、FZ、FCZ、CZ、CPZ、PZ、OZ、FP2、F4、FC4、C4、CP4、P4、O2、F8、FT8、T4、TP8、T6和A2電極點布局；
3.如權利要求1所述的人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：所述β腦電特征的指標包括B1B3_P3即P3電極點的β1/β3、TB2_P4即P4電極點的θ/β2、B1_B2B3_CP4即CP4電極點的β1/(β2+β3)、B1_B2B3_C4即C4電極點的β1/(β2+β3)、TAS1S2B1_B3_P3即P3電極點的(θ+α+s1+s2+β1)/β3、TAS1S2B1_B3_Pz即Pz電極點的
4.如權利要求1所述的人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：所述數據預處理子模塊對β腦電特征定義子模塊輸出的β腦電特征的指標的計算過程為：
5.人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類方法，其特征在于：包括權利要求1-4任一項人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，還包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：包括用于計算得到對情境意識敏感的β腦電特征的腦電特征計算模塊和用于完成典型人機共駕任務下的人員情境意識水平分類的人員情境意識分類模塊；
2.如權利要求1所述的人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：所述腦電數據處理子模塊設置的腦電電極點為32個，包括：f7、ft7、t3、tp7、t5、a1、fp1、f3、fc3、c3、cp3、p3、o1、fz、fcz、cz、cpz、pz、oz、fp2、f4、fc4、c4、cp4、p4、o2、f8、ft8、t4、tp8、t6和a2電極點布局；
3.如權利要求1所述的人機共駕下基于β腦電特征的情境意識分類系統，其特征在于：所述β腦電特征的指標包括b1b3_p3即p3電極點的β1/β3、tb2_p4即p4電極點的θ/β2、b1_b2b3_cp4即cp4電極點的β1/(β2+β3)、b1_b2b3_c4即c4電極點的β1/(β2+β3)、tas1s2b1_b3_p3即p3電極點的(θ+α+s1+s2+β1)/β3、tas1s2b1_b3_pz即pz電極點的(θ+α+s1+s2+β1)/β3、tas1s2b1b2_b3_p3即p3電極點的(θ+α+s1+s2+β1)/β3、tas1s2b1b2_b3_pz即pz電極點的(θ+α+s1+s2+β1+β2)/β3、s2b1b2_b3_cp3即cp3電極點的(s2+β1+β2)/β3、s2b1b2_b3_p3即p3電極點的(s2+β1+β2)/β3、s2b1b2_b3_pz即pz電極點的(s2+β1+β2)/β3、ta_b3_p3即p3電極點的(θ+α)/β3、ta_b3_pz即pz電極點的(θ+α)/β3、ta_b3_p4即p4電極點的(θ+α)/β3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮傳宴，周堯明，林成浩，李道春，孟莉，耿直，
申請(專利權)人：天目山實驗室，
類型：發明
國別省市：
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