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基于多生理参数的空中交通管制员认知负荷综合评估王超;于超博【摘要】空中交通管制员认知负荷是其工作负荷的重要组成部分,将其科学地量化对全面评估管制员工作负荷提高扇区容量具有重要意义.从航空器数量、冲突点数量以及进离场比例三个因素综合考虑,设计不同的模拟管制实验,分析管制员在雷达管制的过程中各生理指标随认知负荷的变化关系.通过方差分析筛选出对认知负荷变化敏感的指标,建立BP神经网络模型并与NASA-TLX主观评估模型对比进行可行性检验,结果表现出较高的一致性.研究证明,航空器数量、冲突点数量以及进离场比例的变化会显著影响管制员的认知负荷.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)027【总页数】6页(P295-300)【关键词】认知负荷;多生理参数;空中交通管制员;神经网络【作者】王超;于超博【作者单位】中国民航大学空中交通管理学院,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】V355.2随着全球及各地区空中交通流量的迅速增长，使得空中交通管制员的工作量不断地增加，面临的压力也越来越大。
研究表明空域容量很大程度上取决于管制员的工作负荷，所以，管制员的工作负荷大小决定了该空域的飞行容量。
长期以来许多研究者在评估管制员工作负荷的时候只评估了客观(可观察的)负荷，而忽略了主观(认知)负荷。
认知负荷不便进行记录和记时，难以量化，但却是重要的影响因素[1]。
过高的认知负荷将严重影响人的工作效率、操作可靠性和身心健康,进而影响整个人机系统的效率和可靠性[2]。
因此，对管制员认知负荷科学合理的量化研究对全面的评估管制员工作负荷具有重要意义，并且对于管制员的培训工作及工作制度设置也有一定的帮助作用。
认知负荷目前尚不能直接对其测量,只能用间接的方法对其进行评估。
常用的评估方法有任务绩效测量、主观评定以及生理测量三大类。
其中任务绩效测量又分为主任务测量和次任务测量。
航空生理训练中发生过度换气1例
施维茹;温冬青;王丽萍;于立华;涂磊;张岩
【期刊名称】《空军航空医学》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】1病例资料男,24岁,歼教机飞行员,飞行时间350 h。
训练前大体检结论:飞行合格,健康等级:甲类。
该飞行员首次参加低压舱高空生理综合训练,飞行员舱内静坐10 min后,测得各项生理指标为:血氧饱和度98%,心率92次/min,呼吸频率21次/min,血压120/83 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。
低压舱以30 m/s的速度上升至7000 m时摘下面罩进行缺氧体验训练。
【总页数】1页(P94-94)
【作者】施维茹;温冬青;王丽萍;于立华;涂磊;张岩
【作者单位】空军军医大学空军特色医学中心高空生理研究室
【正文语种】中文
【中图分类】R852
【相关文献】
1.基于航空生理训练的多人生理参数实时监测系统的研制
2.海军航空兵飞行员航空生理心理训练的效果分析
3.航空生理训练与气压损伤性航空病
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5.过度训练的病理生理及康复Ⅰ.大鼠过度训练模型的建立
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基于DICOM标准的多参数生理监护系统的研究肖建勇【期刊名称】《中国医学物理学杂志》【年(卷),期】2011(028)006【摘要】目的:建立一个基于DICOM标准的多参数生理监护局域网系统,实现对病人生理参数的实时监测,为病人提供及时的救助;实现图像和生理波形图共享,医院标准化和信息数字化的全面实施.方法:在深入研究DICOM通信协议模块、DICOM 网络协商模块、DICOM存储模块、DICOM查询/获取模块等的基础上,利用Visual C++.Net工具,运用C++面向对象编程思想,将DICOM通信相关PDU封装成类,并采用基于TCP的客户端/服务端(SCU/SCP) Socket网络通信编程模型实现系统的主要功能.结果:建立了一个基于DICOM标准的多参数生理监护局域网系统,这个系统由三个部分组成:多参数生理监护设备,多参数生理监护服务器,多参数生理监护工作站.文章讨论了在DICOM医学波形中SCP和SCU的功能,选择DICOM标准的原因,和该局域网系统的功能.医院对系统进行了评估,评估表示该系统满足临床需要.结论:DICOM标准的不断应用将涵盖所有医学成像和信号类设备,多参数生理监护仪数据的DICOM标准化应用,为将来信号类医疗设备跟医院现有的PACS/RIS、HIS等系统互连融合提供了前提基础.【总页数】7页(P3035-3041)【作者】肖建勇【作者单位】广州中医药大学基础医学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.生理多参数无线监护系统的研制 [J], 张迪;吴水才;刘冬麟;白燕萍2.生理多参数远程监护系统的研究进展 [J], 贾文娟;白燕萍;绳秀君;吴水才3.基于Internet的生理多参数远程实时监护系统设计 [J], 韩秀清;李浩敏;杜芳芳;吴水才4.基于B/S模式生理多参数远程监护系统的研制 [J], 吴薇薇;白燕萍;李浩敏;吴水才5.多参数生理监护系统中的Worklist管理服务的设计和实现 [J], 魏贤莉;胡良勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
宇航员生理数据实时监测系统设计在人类探索太空的征程中，宇航员的身体健康和生命安全至关重要。
为了确保宇航员在太空环境中的良好状态，设计一套高效、精准、可靠的生理数据实时监测系统显得尤为关键。
一、需求分析太空环境极其特殊，对宇航员的身体会产生多方面的影响，如微重力、辐射、封闭空间带来的心理压力等。
因此，宇航员生理数据实时监测系统需要能够全面、准确地采集和分析多种生理指标，包括但不限于心率、血压、体温、呼吸频率、血氧饱和度、脑电波等。
这些生理数据的实时监测不仅有助于及时发现宇航员可能出现的健康问题，还能为地面控制中心提供决策依据，以便采取相应的干预措施，保障宇航员的生命安全和任务的顺利进行。
同时，考虑到太空任务的复杂性和资源的有限性，该系统还应具备体积小、重量轻、能耗低、易于操作和维护等特点。
二、系统组成（一）传感器模块这是系统的前端部分，负责直接采集宇航员的生理数据。
为了适应太空环境和宇航员的活动需求，传感器需要具备高精度、高稳定性和抗干扰能力。
例如，采用非侵入式的光电传感器来测量血氧饱和度，利用微型压力传感器监测血压，通过热敏电阻测量体温等。
（二）数据采集与传输模块将传感器采集到的生理数据进行数字化处理，并以高效、稳定的方式传输到数据处理模块。
在太空环境中，由于存在电磁干扰和信号衰减等问题，需要采用先进的无线传输技术，如蓝牙、WiFi 等，并确保数据传输的安全性和准确性。
（三）数据处理与分析模块这是系统的核心部分，负责对采集到的生理数据进行实时分析和处理。
运用先进的算法和模型，识别生理数据中的异常变化，如心率的突然加快、血压的大幅波动等，并生成相应的报告和预警信息。
（四）显示与交互模块将处理分析后的生理数据以直观、清晰的方式展示给宇航员和地面控制中心。
可以采用头戴式显示器、平板电脑等设备，方便宇航员随时查看自己的生理状态。
同时，提供简单易用的交互界面，使宇航员能够对系统进行必要的操作和设置。
（五）电源模块为整个系统提供稳定可靠的电源供应。
基于航空生理训练的多人生理参数实时监测系统的研制
蒋科;葛宏;刘威;张永宝;胡晓林
【期刊名称】《医疗卫生装备》
【年(卷),期】2014(035)009
【摘要】目的:设计实现一种多人生理参数实时监测系统,满足航空生理训练环境的特殊要求.方法:使用自主研制的多生理参数检测板作为生理信号提取装置,运用TCP3P网络传输技术以及多线程编程技术实现多人生理参数实时监测系统.结果:该系统工作稳定,可以实时准确地分析得到航空生理训练相关的生理检测参数结果.结论:该监测系统可以满足航空生理训练特殊环境的要求,且具有小型化、信息化、智能化和模块化的特点,有一定的推广应用价值.
【总页数】4页(P22-24,93)
【作者】蒋科;葛宏;刘威;张永宝;胡晓林
【作者单位】100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R318;TH772.2
【相关文献】
1.多人运动实时生理参数监测系统的设计与实现 [J], 蒋科;葛宏;张永宝;刘威;胡晓林;吕晓东
2.场地自行车运动员生理参数实时监测系统 [J], 杨军;张志文
3.基于SON308的人体生理参数实时监测系统 [J], 刘美丽;李震
4.民航飞行学员航空体育专项器械训练效果实证研究——基于旋梯训练对基本生理参数的影响 [J], 汪燕
5.飞行员航空生理训练中分子筛氧浓缩器气源控制装置的研制 [J], 王桂友;殷东辰;涂磊;刘晓鹏;顾昭;臧斌;曾宇;薛利豪;吴建兵;于立华;温冬青;施维茹;张岩
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基于无线传感网的飞行员生理训练监测系统李成【摘要】为提升飞行员生理训练的效果,设计了一种基于无线传感网的生理训练监测系统.系统通过传感器网络将体征数据实时采集并传输到上位机进行分析处理.系统主要由生理体征数据采集模块,接收模块,和PC机终端三部分组成.设计过程中采用了模块化的设计方法,使得系统可靠性高、扩展性好.实测表明:系统能对生理训练体征数据信息进行快速采集和传输,达到了预期设计要求.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)007【总页数】3页(P67-69)【关键词】无线传感网;生理训练;监测;ZigBee【作者】李成【作者单位】海军航空兵学院辽宁葫芦岛125001【正文语种】中文【中图分类】TN92飞行员生理训练是提高飞行员飞行能力的重要手段，为了提升飞行员生理训练的效果，首先需要对飞行员在生理训练过程中的状态指标，尤其是人体生理体征数据进行监测，及时准确地测量出飞行员生理训练各项数据，评估飞行员生理训练效果，同时还可以对数据进行处理、分析，为改进生理训练方法提供科学的依据。
飞行员生理体征数据一般包括：心电、体温、心率、呼吸率等。
要实现对飞行员生理训练中生理体征数据的监测，需要通过各类传感器对生理信号参数进行采集，如果采用有线的监测方式，需要多个传感器，独立的传感器间缺乏系统整合，采集到的数据只能通过有线电缆进行信号传输，由于测量的信号多是人体信号，而人体处于自然状态时的信号才能够真实地反映其生理状况，而将监测设备通过有线方式连到人体上会使飞行员感受到束缚，从而导致所监测的数据不准确。
另外这种通过有线电缆传输信号的方法在很大程度上也限制了飞行员的生理训练活动空间。
因此，需要研究一种高可靠性的无线传输方法来实时监测飞行员生理训练过程中各种体征数据，基于ZjgBee技术的无线传感网络（WSN），具有微功率、抗干扰能力强、组网灵活等特点，是飞行员生理训练监测系统设计中的理想选择。
载人离心机生理参数实时采集监测软件设计与实现蒋科;徐艳;李毅峰;张小雪;王红;李宝辉;王海霞;卫晓阳;金朝;杨景慧;杨明浩【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2022(43)9【摘要】目的:设计一种载人离心机生理参数实时采集监测软件,辅助载人离心机训练医学指挥人员及时掌握医学停机指征。
方法:该软件由生理参数采集嵌入式软件和生理参数实时监测软件组成。
其中,生理参数采集嵌入式软件采用主从模块设计,通过Keil软件开发平台开发,主要由主控制模块、多生理参数从模块和串口转网口模块构成。
生理参数实时监测软件采用模块化分层设计,采用Visual Studio 2015开发软件开发,由生理数据分析模块、生理数据回放模块、训练数据存储模块、受试者管理模块、数据编解码与解析模块、采集设备管理模块等构成。
结果:该软件可以准确、实时地监测到高载荷条件下飞行员训练过程中的生理参数数据,能够帮助医学指挥人员更精准地掌握飞行员载人离心机训练时的生理指标变化。
结论:该软件可以监测多种生理参数,且具有强大的数据分析和报告功能,对保证飞行员训练安全具有非常重要的意义。
【总页数】7页(P28-33)【作者】蒋科;徐艳;李毅峰;张小雪;王红;李宝辉;王海霞;卫晓阳;金朝;杨景慧;杨明浩【作者单位】空军特色医学中心【正文语种】中文【中图分类】R318;TP311【相关文献】1.单片机放射性剂量监测的数据采集及实时处理软件设计2.基于航空生理训练的多人生理参数实时监测系统的研制3.多人运动实时生理参数监测系统的设计与实现4.一种小型实时采集与监测系统的软件设计方法5.一种气溶胶采集中环境参数实时监测软件设计1因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于航空生理训练的多人生理参数实时监测系统的研制蒋科;葛宏;刘威;张永宝;胡晓林【摘要】目的:设计实现一种多人生理参数实时监测系统,满足航空生理训练环境的特殊要求.方法:使用自主研制的多生理参数检测板作为生理信号提取装置,运用TCP3P网络传输技术以及多线程编程技术实现多人生理参数实时监测系统.结果:该系统工作稳定,可以实时准确地分析得到航空生理训练相关的生理检测参数结果.结论:该监测系统可以满足航空生理训练特殊环境的要求,且具有小型化、信息化、智能化和模块化的特点,有一定的推广应用价值.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2014(035)009【总页数】4页(P22-24,93)【关键词】航空生理训练;航空生理环境;生理参数监测【作者】蒋科;葛宏;刘威;张永宝;胡晓林【作者单位】100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所;100142北京,空军航空医学研究所【正文语种】中文【中图分类】R318;TH772.2目前，用于航空生理训练、科研试验的生理参数监测、记录、分析装置主要分为3类：一是航空生理训练装备配备的生理监测系统；二是由于训练装备本身没有配备生理监测装置，而购买成品生理监护系统；三是使用由我所研制的飞行员生理参数记录检测仪（以下简称“生参仪”）。
然而，这3类监测系统在飞行员航空生理训练的应用上存在诸多问题。
（1）航空生理训练装备配备的生理监测系统在应用上主要有3个方面的问题：一是配备的生理监测装置大多从国外进口，本土化程度不够，使用不方便；二是当初引进该设备时功能、指标等方面的要求与现在航空生理训练的要求不相适应，导致设备不能充分发挥作用或者弃之不用；三是引进的生理参数监测系统一般存在技术壁垒，无法获取更底层的技术细节，导致训练要求、需求发生变化的情况下无法对该设备进行升级改造，无法满足实际需求。
（2）购买的成品生理监护系统在应用上也存在诸多问题：一是购买的大多数生理参数监测设备的应用对象为医院监护和家庭保健，从功能指标需求或环境适应性上不能满足航空生理训练的要求；二是这些设备对数据分析缺乏针对性，不具备航空生理训练辅助评价的功能。
（3）生参仪的使用存在的主要问题包括：一是检测生理指标与航空训练的需要不完全适应；二是生参仪以记录卡式的非实时分析应用为主[1-3]。
所以，根据上述存在的问题还需要研制一种为航空生理训练专用的飞行员生理监测装置。
1.1 系统总体设计系统主要由多生理参数信号提取装置、多人实时生理参数监测计算机终端以及搭载在该终端计算机上的中心监测管理软件构成。
系统结构如图1所示。
多参数生理信号提取装置的研制首先应尽量涵盖所有航空生理训练所要求监测的生理参数，该装置所监测的生理参数包括5导联心电、血氧、血压、温度。
除了监测常规的生理参数外，还为航空生理训练加入专有的氧气呼吸面罩压力及呼吸率参数监测。
其次，需考虑航空生理训练环境的特殊要求，比如在低压舱环境下进行航空生理训练需要考虑低气压、高低温的因素。
特殊条件下使用常规的生理参数采集传感器、电子元器件不仅影响采集装置的传感器精度、测量范围，进而降低整个设备的性能，而且影响元器件的寿命，造成该设备的故障率高，维修不方便。
所以，在多生理参数采集板的开发过程中尽量选取满足一定航空适应性要求的传感器、元器件作集成开发。
该生理采集装置还遵循小型化的设计原则，在满足航空生理训练环境适应性的条件下选取尺寸小、质量轻的元器件、传感器。
最后，应考虑航空生理训练往往存在多人同时展开训练，而且有些训练项目有一定风险，所以，要求该监测装置具备同时多人生理参数的准确实时监测功能。
各个生理数据的采集、算法设计全部在硬件芯片上实现，数据传输包括原始数据以及生理参数的相关指标结果，不用中心监测终端计算后再显示，提高监测的实时性。
1.2 硬件设计与实现系统硬件设备主要包括生理参数检测装置和中心监测终端计算机2个部分。
生理参数检测装置集成了一块多生理参数采集电路板，包括心电、血氧、血压和温度（2通道）的常规生理参数传感器以及氧气呼吸面罩压力及呼吸参数传感器电路、袖带血压充气泵、电源模块、网络传输模块，其硬件接口关系如图2所示。
各个采集模块通过硬件算法计算得到相关波形参数（ECG、SpO2等）、数字参数（心率、血氧浓度、血压等），使用预先定义的数据协议包封装成IP数据包，通过IP 网络传输到中心监测计算机终端。
该数据协议也包括对采集装置的各种参数设置命令，利用中心监测计算机终端软件来控制生理参数采集装置[4-6]。
多参数测量电路板中对于血压的测量所需的部件最多，也最为复杂，它由压力传感器、气泵、气阀（快阀和慢阀）、设备接口血压插座以及连接这些部件的三通转接头、四通转接头组成。
其连接方式如图3所示。
拔下气阀的橡胶管路，查看气阀的出气孔，孔径小的是慢阀，孔径大的是快阀；慢阀的供电电线插头连接电路板J17插座，快阀连接J18插座，充气泵的供电线插头连接J15插座。
安装管路时不可皱折，以确保压力传感器与器官尽量保持良好通气。
另外，氧气呼吸面罩压力及呼吸参数传感器是本设备实现的另一个难点问题。
它选用的霍尼韦尔TruStability高精度硅压力传感器可提供在制定满量程压力范围和温度范围内读取压力的比率模拟输出，可通过使用板载专用集成电路针对传感器零点、灵敏度、温度影响和非线性进行充分校准和温度补偿。
该传感器的工作电压较低、功耗极小，可在-20～85℃范围内工作，测量范围在60 mbar～10 bar（1bar=1×105Pa），完全符合航空训练环境适应性的要求，呼吸面罩压力测量精确稳定，传感器封装形式如图4所示。
多人实时多生理参数中心监测终端载体可选用商用服务器或便携式计算机等，通过网络设备将中心监测计算机终端与各个生理监测设备互联，实时获取监测数据。
中心监测设备完成生理参数数据的显示、存储以及数据管理等。
1.3 软件设计与实现多人实时多生理参数监测软件采用模块化设计，将软件根据不同的功能需求分为4个功能模块，如图5所示。
（1）数据管理功能模块：主要用来创建航空生理训练项目、创建人员基本信息、训练人员信息与实验项目绑定，还包括已完成实验项目人员信息和训练数据的管理。
（2）实时监测分析功能：将实时采集的生理参数信息进行分析显示，主要显示的波形有心电波形、呼吸波形、血氧波形，主要显示的参数有心率、呼吸率、血压、体表温度、脉率和呼吸面罩压力参数，其他还包括硬件故障或检测装置佩戴不正确等参数显示。
（3）数据回顾功能：实时回顾训练监测数据；形成统计分析报告，报告内容包括心搏总数，正常、异常心搏数，最快、最慢心率，呼吸率，体表温度，血压及时点，异常心电事件及其关联参数统计等。
（4）参数设置功能：参数主要分为2部分内容。
第一部分主要是对生理采集装置进行硬件设置，如网络IP、端口设置、时钟校准等；第二部分主要是对生理参数报警阈值进行设置，如设置正常心率上下限、正常呼吸率上下限、心电异常事件报警等。
参数报警设置与训练项目绑定主要是满足不同训练内容，侧重不同的生理参数，并且对异常生理参数要求的阈值也不一样，所以，需要训练项目进行绑定。
多人实时生理参数监测软件在Virtual Studio 2005开发平台下，使用C++语言编写，运用面向对象的技术思想分别实现各功能模块[7-11]；数据协议进行了模块化封装，方便今后协议修改和升级。
该软件界面如图6所示。
基于航空生理训练的多人实时生理监测系统的研制任务来源于我所的低压舱实验室建设，目前的设计和实现主要是针对我所低压舱高空缺氧训练、高空加压呼吸训练等航空生理训练设计实现的。
该设备可同时支持4人次以上的训练监测，已经进行了20多人次（含飞行员、锻炼员）验证试验及环境试验测试（主要包括高空缺氧体验训练、高空缺氧耐力检查和评定训练、加压呼吸训练），累计达200多条试验数据。
经试验证明，该系统软、硬件工作稳定，数据传输完整，可靠性良好且软件处理实时性、数据分析准确性、监测异常报警情况良好。
基于航空生理训练的多人生理监测系统具备小型化、信息化、智能化和模块化的特点。
（1）小型化：设计实现的生理参数监测设备体积小、质量轻，在航空生理训练试验时方便佩戴、安装，不受场地空间、试验条件等因素的影响。
（2）信息化：数据传输采用IP网络传输的方式同时对多人进行实时监测，使用方式灵活多变。
（3）智能化：在实时监测过程中按设定的不同训练科目自动调整报警条件和判据。
（4）模块化：各个生理参数采集的开发采用模块化设计，方便调试维护。
目前，该系统的数据传输采用有线传输的方式。
这种方式的优点是网络传输稳定，受环境因素影响小；缺点是采用有线的方式对于设备安装部署有一定的困难，拟在现有设备的基础上扩充无线连接模块，使设备在空间安装部署更为苛刻的情况下使用（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）无线数据传输的模式。
该系统的设计实现目前主要立足于航空生理训练生理参数的监测报警，而对于生理参数数据有针对性的分析以及对训练效果的自动判定还未涉及。
下一个阶段的工作是根据不同训练项目的要求和标准扩展相应的数据分析、训练绩效自动判定和评价，将该系统的应用纳入到航空生理训练的所有科目，使其成为航空生理训练的专有装备。
【相关文献】[1] 葛宏，吕晓东，范军，等．飞行员飞行生理参数记录检测仪数据分析系统的研制[J]．医疗卫生装备，2009，30（2）：15-16．[2] 吕晓东，范军，刘威，等．一体化动态生理参数监测记录装置：中国，03100274．9[P]．2004-06-30．[3] 蒋科，葛宏，张永宝，等．多人运动实时生理参数监测系统的设计与实现[J]．医疗卫生装备，2013，34（7）：21-23．[4] Anliker U，Ward J A，Lukowiez P，et al．AMON：a wearable multiparameter medical monitoring and alert system[J]．IEEE Trans Inform Tech Biomed，2004，8（4）：415-427．[5] Pandian P S，Mohanavelu K，Safeer K P，et al．Smart vest：wearable multi-parameter remote physiological monitoring system[J]．Med Eng Phys，2008，30（4）：466-477．[6] Sagahyroon A，Raddy H，Ghazy A，et al.Design and implementation of a wearable healthcare monitoring system[J]．Int J Electron Healthe，2009，5（1）：68-86．[7] William H P，William T V．Numerical recipes in C++[M]．胡健伟，赵志勇，薛运华，等，译．北京：电子工业出版社，2005．[8]Stanley B L，Barbara E M．C++Primer中文版[M]．李师贤，蒋爱军，梅晓勇，等，译．北京：人民邮电出版社，2006．[9]Grady B，James R，Ivar J．UML用户指南[M]．邵维忠，麻志毅，张文娟，等，译．北京：机械工业出版社，2004．[10]Jim B，Robert W．Win32多线程程序设计[M]．侯捷，译．武汉：华中科技大学出版社，2002．[11]Jeffery R，Christophe N．Windows核心编程[M]．葛子民，周靖，廖敏，译．5版．北京：清华大学出版社，2008．。
