军事领域中的人机协作研究综述

目的对军事领域中人机协作的应用现状和理论现状进行归纳与分析,指出未来的发展趋势,旨在为人机协作军事系统的技术发展和设计研究提供理论方向。方法以无人机系统、无人车系统、无人艇系统的实际应用场景为代表,分析人机协作的军事应用现状;剖析军事背景下国内外人机协作任务分配、人机交互方式、人机交互界面设计、人机协作效能评估的研究进展;综合前人的研究现状对未来的研究发展趋势进行总结。结论根据国内外研究的现状、热点与趋势可知,人机协作的任务分配需综合考虑人员行为和任务时序等因素,以提高人机协作效率,探寻更优的分配模式;多模态智能交互将成为未来人与无人集群交互的主流形态,多通道结合的信息交流将改变操作员与指控系统互动的方式,实现人与无人集群的高效交互;态势认知是未来智能战场面临的挑战,人机协作为智能态势认知领域的研究奠定了基础。

基于资源限制的多目标网络计划优化模型

目前网络计划优化研究要么没有考虑资源限定的柔性,要么只是集中于单纯的工期优化或资源优化等单目标优化。本文针对传统网络计划建模资源限制缺少柔性、优化目标单一等问题进行了深入的研究。在柔性资源的限制下,为使得工程网络计划达到总体最优,考虑工程项目的工期、成本、项目净现值、资源的均衡等多个目标,建立其网络计划优化模型,并采用粒子群算法予以求解。根据拓扑排序算法生成满足时序约束的活动序列并计算活动的时间参数。对于产生资源冲突的活动,依照执行优先权解决冲突资源的执行顺序,更新时间参数。采用随机权重的方法,让粒子群算法种群的多个个体进行随机转化,从而保持解的多样性。采用国际上通用的Patterson问题库中benchmark算例对本文提出的方法进行验证。结果表明,与初始方案相比,优化后的方案分别在工期上缩减了20%,成本上缩减了11.17%,净现值增加了11.82%,资源均衡度减少了18.29%。由此可见,提出的基于粒子群算法的优化模型对资源限制下的网络计划中的工期、成本、净现值、资源均衡度等多个目标均实现了不同程度的优化。

驾驶切换过程中驾驶员的瞬间情景意识研究

文中提出了瞬间情景意识的概念,利用快速呈现的场景图片模拟驾驶员注视点回到道路后看到的驾驶场景,研究了自动驾驶过程中驾驶员的瞬间情景意识的影响因素及感知特性.实验要求三组不同驾驶状态下驾驶员,在听到接管提示后感知情景,判断情景的危险等级并回答与情景相关的问题.结果表明,(1)驾驶员分心会降低情景的感知正确率,且驾驶时玩游戏比与副驾驶聊天分心程度更高;(2)情景的呈现时间越长时,驾驶员对情景的感知正确率越高;(3)情景的呈现时间越短,驾驶员对危险识别的正确率、危险等级判断的正确率越高.

基于形状的三维头面型聚类分析

传统的号型划分方法不能很好反映人体表面形状的特点,无法很好地满足头盔等适配性要求较高的产品设计需要。三维人体数据携带丰富的人体表面形状信息,采用三维人体数据建立的号型系统将有助于解决上述问题。以447个人头样本为例,提出基于块划分的形状差异描述方式,采用k-means聚类算法对基于块距离的矢量形式下的人头样本进行形状分组,并与最新国军标推荐的采用头宽长指数、头高长指数作为关键参数进行头型划分的结果进行了对比分析。结果表明,二者存在明显差异,表明将来修改标准时可参考本文方法尽量考虑形状上的差异。

基于MAS的敏捷供应链管理系统框架结构

阐述敏捷供应链管理的历史发展和建模技术 ,提出一种基于MAS的敏捷供应链系统框架结构。该模型具有开放性、兼容性和模块化等特点 ,是一个较好的虚拟企业决策支持系统的模型 ,能有效地支持供应链动态建立、过程重组 ,以及增强供应链系统信息分布处理、软件可重用和规模可扩展能力。

观看交通事故新闻视频对驾驶行为的影响研究

目的探讨观看交通事故新闻视频对驾驶行为的影响。方法实验收集24名被试在观看交通事故新闻视频前后驾驶行为数据,包括平均驾驶速度、平均跟车距离、平均弯道减速数据。被试在实验后完成一个关于观看交通事故新闻视频与社会安全驾驶环境相关问题以及对自己观看视频后驾驶行为改变预期的问卷,并对视频教育效果受遗忘效应的影响开展了进一步的研究。结果被试在观看视频之后,会相对降低车速行驶,保持更远的安全跟车距离;直线行驶遇到弯道,在弯道中驾驶时会更多地降低车速;反复观看视频可以减少这种遗忘效应。结论被试在观看交通事故新闻视频后,驾驶行为会更加谨慎;对驾驶经验较少的年轻驾驶人来说,接受充分的交通安全教育,尤其是观看一些交通事故新闻视频,对驾驶人的驾驶安全将大有裨益,这对于驾驶培训具有重要的参考价值。

数字孪生技术在航天制造领域中的应用

数字孪生是连接现实世界与虚拟世界的数字纽带。作为一种前沿技术,数字孪生技术通过与大数据、物联网、人工智能技术的结合,能够实时、动态地反映真实物体运动状态。目前传统航天制造中存在着动态响应能力不足、部门间信息整合能力差、地面伴飞系统建造成本高等问题。本文探讨数字孪生技术在航天制造领域下的应用集成方案,旨在为传统航天制造业改进提供思路。首先介绍数字孪生技术提出的背景及其概念,其次论述数字孪生相关技术,随后探讨了数字孪生在航天制造车间管控、控制系统智慧仿真、航天器数字伴飞等场景下的应用模式,最后总结数字孪生技术在航天应用中的一些挑战。

基于J48决策树算法的大学生社交网络游戏参与原因分析

随着SNS社交网站的发展,嵌套在其平台上的社交网络游戏已成为大学生的新宠,而大学生网络成瘾也成为社会各界关注的焦点。为研究大学生参与社交网络游戏的原因,本文通过网络发布问卷的方式对大学生参与社交网络游戏的情况进行调查,将收集到的信息转换成数据导入到数据挖掘软件WEKA中。采用J48决策树算法对数据进行分类处理,得到游戏参与情况的决策树模型。模型分析结果表明,大学生社交网络游戏玩家参与社交网络游戏的原因主要与家庭环境、生活状态以及网站的社交活性有关。家庭的完整性和幸福度是影响大学生参与SNS网络游戏的最重要原因之一,对待生活的心态同样影响大学生是否会选择参与社交网络游戏,而SNS网络广泛的社交性是促进大学生参与社交网络游戏的另一个重要原因。这些参与游戏的原因与大学生网络成瘾的原因部分重合,为预防大学生网络成瘾提供了依据。

抑郁与网络游戏特征、行为重复的关系

通过采用玩家基本情况问卷、网络游戏特征量表、抑郁量表,调研了120名北京高校学生,获得100份有效数据,由此分析了玩家抑郁的心理特征与网络游戏的设计特征、行为重复之间的关系。研究结果为玩家的抑郁与游戏特征的6个维度即交友、团队合作、背景故事、游戏关卡、游戏奖励以及游戏角色之间存在显著的线性关系,其中游戏奖励、游戏关卡、团队合作对玩家抑郁影响更多;抑郁与行为重复也存在显著的相关性。得出玩家抑郁与网络游戏特征、玩家的行为重复有显著地相关性的结论。

3D标准头模系列的设计、加工与应用

本文从数据采集与标准化、设计建模、三维加工、工程应用几个方面对中国3D标准头模系列的自主研究成果进行了详细介绍,以期促进相关行业的关注和推广应用。

卷积神经网络用于关节角度识别与姿势评估

为了快速准确地输出各种工作姿势风险评估结果,提出采用Kinect v2与卷积神经网络识别人体各关节角度,并输出标准姿势风险的评估得分。首先使用亚像素角点提取的棋盘标定算法标定Kinect两个摄像头,其次使用改进后的双边滤波对深度图像去噪,使用卷积神经网络识别人体关节二维位置,结合深度信息获取实际三维坐标并计算人体关节角度,最后输出姿势风险评估得分。通过两种实验分别验证了提出的Kinect角度识别与姿势评估的准确性,表明该方法关节角度识别与姿势风险评估的准确率均较高,是一种低成本、高可靠性的姿势评价方法,具有一定的科学意义和工程应用价值。

基于人体三维扫描技术的人体体积回归模型研究

目的基于三维扫描的人体测量技术建立人体体积的回归模型。方法通过三维扫描及后续的修复,使用三维软件获取了160名成年男性的137项人体测量数据,然后使用因子分析法及回归分析对各数据与体积的相关性进行了研究。结果通过因子分析获取影响人体体积的4项主要指标:身高、体重、胸上围与BMI指数,建立了线性、对数、乘幂、指数4个回归模型,并使用额外的16名志愿者进行模型验证,结果部分给出了4个回归模型的预测体积与实际体积的误差绝对值的平均值及误差百分比的平均值。结论在三维扫描获得的大量人体数据基础上建立的人体体积回归模型计算方便,预测可靠,结果精度符合工业设计的阈值范围要求,该方法在传统空气置换体积描记法与水下称重法难以实施的情况下有着良好的预测结果。

机械臂遥操作任务难度对工作负荷的影响

目的研究机械臂遥操作任务中任务难度对绩效指标、生理指标和主观工作负荷指标的影响,判断各个指标评价工作负荷的敏感性和有效性。方法招募64名受试者开展遥操作任务模拟实验,抽象化3种不同难度的机械臂任务,分别为"点对准"、"避障"、"线对准"任务,采集操作者的绩效指标、生理指标以及主观工作负荷值。结果在不同难度的机械臂遥操作任务之间,任务完成时间、操作失误次数、平移偏差、碰撞次数、扫视频率、绩效满意度和NASA-TLX量表的总负荷值存在显著性差异(P<0.05)。结论机械臂遥操作任务中,绩效指标中的任务完成时间、操作失误次数、平移偏差、碰撞次数和主观工作负荷指标能够敏感地反映工作负荷的变化,可用于综合评价模型的建立。

自动驾驶车辆中驾驶人的信息需求特征

根据中国城市道路的特点,选取6种典型的城市道路场景进行实验,研究不同驾驶场景下自动驾驶车辆驾驶人的信息需求。在参试者实施任务的过程中,使用眼动仪记录其眼球注视点和注视时间,并采用因子分析方法对数据进行分析。结果表明:1)无论驾驶人的注意力是否在监控驾驶任务上,一些重要的信息都必不可少,例如当前行驶速度、制动距离等车辆自身信息,周围路况、车况等汽车周围环境信息,以及辅助系统处理当前场景的能力等辅助系统相关信息;2)紧急危险场景中,驾驶人更需要周围车辆行驶速度、与两侧车辆距离以及车头时距等信息,以便采取换道、制动等措施;3)在行驶缓慢的拥堵场景中,驾驶人更需要道路相关信息,例如交通标志、车道条数等。

汽车制造领域人机工程体系的创新开发及应用

汽车制造企业工人工效负荷是影响工人身体健康状况和员工企业忠诚度的重要指标,为提升汽车制造领域人性化操作水平,本研究以汽车整车厂操作为研究主体,创新开发了一整套汽车整车制造领域人机工程体系。通过建立覆盖新车型研发和量产全生命周期的汽车人机工程流程体系,制定了整车新项目、新工厂和运行原有工厂等多维度的人机工作方法,基于大数据平台搭建了汽车制造的人机工程数据库。通过主动人机工程,完成新汽车项目开发全过程的人机评估和优化改进,实现了所有操作的人性化设计;通过被动人机工程,进一步优化汽车量产后的现场人机状态,提升现场员工的人机安全感和满意度。创新开发的汽车制造领域人机工程体系,在产品设计源头消除了人机问题隐患,最大限度改善了现场员工的人机环境,在汽车制造领域实现了"以人为本,安全生产"的理念,为汽车整车开发流程改善提供了重要基石。

复杂系统中多人协同作业的团队工作负荷评价综述

总结和分析现有的团队结构、团队工作负荷的定义、评价方法及相关研究,为复杂系统中团队工作负荷的评价提供理论依据。团队工作负荷是研究团队绩效的重要概念,目前团队工作负荷的研究尚处于发展阶段,团队工作负荷的定义及评价方法主要依赖于个人工作负荷的测量,主要有主观评价法、任务绩效法和生理评价法。提出了下一步团队工作负荷研究中应当着重考虑团队工作负荷定义的统一化、评价方法的适用性、工作负荷的动态变化规律及综合评价模型的建立等问题。

字号、字重和屏幕材质对不同年龄组大屏易读性的影响

目的探究不同年龄组之间字号、字重和屏幕材质对大屏易读性的影响。方法招募32名不同年龄的参与者,自变量为年龄组(20-29岁,30-39岁,40-49岁,50-59岁)、字号(12 px,14 px,16 px,18 px)、字重(正常和加粗)和屏幕材质(LED和LCD),因变量为完成率、完成时间、视觉认知负荷评价和合理度评分,实验任务为伪文本目标字搜索,实验顺序遵循被试内设计原则和随机原则。结果不同年龄组的参与者在观看大屏时的视觉表现和视觉主观感受存在显著性差异,不同字号设计也会显著影响大屏内容的易读性。结论可视化大屏的设计应充分考虑年龄特点以及匹配的字号,为可视化大屏的设计提供理论依据。

基于足底压力与支持向量机的步态相位识别研究

随着两足机器人、人工假肢技术以及为行走困难病人康复设计的康复训练机器人的发展,在线的步态相位识别方法越来越重要.本文提出的基于足底压力与支持向量机(SVM)的步态相位识别算法主要由五部分组成,即数据采集、数据预处理、特征提取、训练分类器和分类识别.实验表明:该方法能够对运动中的步态相位进行准确的判断.

太极拳对民航飞行学员心境及心理健康的影响

目的探讨24式简化太极拳运动对民航飞行学员心境和心理健康的影响。方法 60名民航飞行学员,随机分为太极拳运动组(n=30)和常规对照组(n=30)。太极拳运动组学员每天在专业太极拳教练员带领下进行24式简化太极拳锻炼1h,空白对照组学员每天至太极拳训练场地停留1h,但不进行太极拳锻炼,每周3次,共8周。实验前后分别用心境状态量表(POMS)和症状自评量表(SCL-90)测试两组学员的心境和心理健康状况。结果太极拳运动组飞行学员经8周太极拳锻炼后精力等正性因子得分显著性升高(P<0.01),而在焦虑(P<0.01)、疲劳(P<0.05)和抑郁(P<0.01)3个消极情绪得分显著下降,总体情绪纷乱程度(TMD)有下降趋势,但未表现出统计学差异(P>0.05)。对照组学员锻炼前后各项得分无差异(P>0.05)。结论 8周太极拳训练可明显降低民航飞行学员的心理性疲劳,改善心境状态,促进心理健康。

反思·互动·创新——2018第二届“科学与艺术”高峰论坛(下)

为推动科学与艺术的创新发展,由中国科学院主办,科学出版社和四川美术学院承办的"反思·互动·创新——2018第二届‘科学与艺术’高峰论坛"于2018年11月3日在科学出版社举行,探讨科学透视艺术、艺术助力科学传播、科学与艺术融合发展现状的反思、艺术与科技创新方法论等议题。