認知行為信號處理與模式識別

傅山　楊政　黃丹

摘要：本研究報告以駕駛艙設計為背景和出發點，通過對駕駛艙設計理念和布局規則的深入理解，結合人因學理論以及特定的飛行操控，將飛行員的肌電信號特征作為研究對象，通過信號的分解、相關性分析、選擇、組合四個過程，選擇合適的信號處理和模式識別的方法，從信息學角度揭示飛行操控中肌電信號的狀態特征，并結合生理學、人因學、飛行器設計等理論得出飛行員的操作績效，使飛機駕駛艙內的儀器儀表、操縱駕駛桿等合理有效地放入駕駛艙且滿足飛行員的要求，形成一系列行之有效的信號處理體系，最終為駕駛艙的設計提供指導或參考，以及為駕駛艙適航符合性驗證提供幫助。 研究過程通過搜集前人的肌電信號分析方法，在傳統的傅里葉變換，時域指標和頻域指標，小波變換等等方法的運用，發現這些方法在靜態疲勞檢測方面有很好的結果，但是運用在動態疲勞檢測中效果不佳。隨著希爾伯特黃變換的提出，EMD在生物信號處理、結構檢測等非穩態、非線性信號上有很好的運用。本研究比較了EMD與EEMD在肌電信號分解中的性能， 提出基于EEMD 和Hilbert 變換的動態疲勞評價方法。實驗證明基于平均瞬時頻率的疲勞指標很好的表征動態肌電信號的疲勞趨勢。 實驗結果顯示，我們提出的動態肌電信號疲勞特征指標（瞬時平均頻率），可以監測飛行員生理疲勞參數的實時狀態。并且基于現有的信號處理……