模擬航天任務的操作者功能狀態(tài)研究

姜 勁，焦學軍，張 朕，曹 勇，楊涵鈞

（中國航天員科研訓練中心人因工程國防科技重點實驗室，北京100094）

模擬航天任務的操作者功能狀態(tài)研究

姜 勁，焦學軍?，張 朕，曹 勇，楊涵鈞

（中國航天員科研訓練中心人因工程國防科技重點實驗室，北京100094）

為研究情緒狀態(tài)、疲勞狀態(tài)下模擬航天任務的操作者功能狀態(tài)變化規(guī)律，使用MATB模擬航天任務平臺，設計包含了任務負荷、情緒視頻刺激和疲勞積累因素的實驗。招募15名參試者，通過行為學績效和腦力負荷評價來研究操作者任務過程中的功能狀態(tài)變化。發(fā)現(xiàn)在同一任務負荷狀態(tài)下，負性情緒刺激下的腦力負荷評分上升、任務正確率下降和任務反應時上升，積極情緒刺激下的腦力負荷評分和任務績效較中性情緒刺激有改善。高疲勞刺激下的任務績效和腦力負荷評分均較低疲勞狀態(tài)惡化，負性情緒惡化程度遠高于積極情緒。表明航天任務需盡量避免航天員陷入負性情緒狀態(tài)，防止功能狀態(tài)下降；積極情緒狀態(tài)和適宜任務負荷狀態(tài)下的操作者易于實現(xiàn)較高績效和中等腦力負荷水平，通過施加積極情緒刺激，能夠改善高疲勞狀態(tài)下腦力負荷和任務績效的惡化程度。

情緒狀態(tài)；功能狀態(tài)；腦力負荷；任務負荷

1 引言

在空間站等復雜人機系統(tǒng)中，航天員的功能狀態(tài)不佳將導致危險事故發(fā)生，因此對復雜人機系統(tǒng)，須實時評估任務過程中航天員功能狀態(tài)變化，監(jiān)督任務績效變化并給予必要干預以減少人為失誤［1］。

目前，盡管系統(tǒng)的自動化和智能化水平日益提高，然而面對復雜的任務環(huán)境以及多樣化的任務操作需求，仍傾向于由航天員承擔腦力工作，這就引發(fā)一系列需要關注的問題：1）航天任務過程中的大量信息認知、處理以及決策等，會引發(fā)不平衡腦力負荷以及腦力負荷過載等，而不平衡的腦力負荷會增加失誤概率，甚至引發(fā)功能狀態(tài)崩潰等嚴重后果［2?3］；2）航天任務通常在太空極端環(huán)境中，存在的失重、密閉環(huán)境以及高工作壓力會對航天員產(chǎn)生負面影響，從而影響情緒狀態(tài)［4?5］；3）航天飛行任務由于長時間高強度腦力工作和睡眠紊亂，極易引發(fā)航天員的腦力疲勞，從而惡化功能狀態(tài)、反應遲緩以及困倦等，從而危及航天飛行任務安全［6］。上述分析表明不平衡腦力負荷、情緒狀態(tài)不佳和疲勞是影響航天任務安全的重要因素［6?7］。因此，開展復雜任務條件影響下的操作者功能狀態(tài)研究，對提高飛行任務可靠性具有重要意義。

操作者的功能狀態(tài)是指操作者在外部因素和內部狀態(tài)影響下完成當前任務的工作能力，外部因素包括任務負荷，內部狀態(tài)包括情緒狀態(tài)和疲勞等［1］。MATB（Multi?Attribute Task Battery）是NASA開發(fā)的典型航天任務平臺，分為系統(tǒng)監(jiān)督任務、目標跟蹤任務、通信交流任務以及油路管理任務，是一種模擬航天任務的多任務平臺［8］。研究操作功能狀態(tài)變化的方法主要有客觀和主觀評價兩種。主觀評價方法是通過問卷量表，根據(jù)操作者的主觀判斷和感受評價自身狀態(tài)［9］；客觀評價方法是通過生理學信號和行為學績效等進行評估。目前，國內外的操作者功能狀態(tài)評估研究處于探索階段，多項研究開展了模擬任務的操作者功能狀態(tài)評估［1，9］。2014年Yin采用腦電評估操作者在空間飛行器模擬任務下的操作者功能狀態(tài)研究［9］，利用預測操作者的工作績效來評估操作者的功能狀態(tài)。然而現(xiàn)有研究評估操作者功能狀態(tài)的評估基礎局限于任務績效，而忽略了腦力負荷的重要性。腦力負荷作為操作者內部狀態(tài)的重要部分影響當前工作能力。本研究選用主觀量表評價的腦力負荷水平和行為學績效評價方式來評估模擬復雜航天任務的操作者功能狀態(tài)變化。

2 方法

2.1 志愿者

15名20～30歲的男性志愿者，均為右利手，均無精神疾病和心理疾病史。為了保證實驗過程的任務熟練度統(tǒng)一，每位志愿者接受2 h任務技能培訓直至達到任務操作者需求。

2.2 實驗條件

實驗在密閉實驗室內完成，操作者坐于19寸顯示器前35～45 cm處，調整至舒適姿勢。要求志愿者在實驗前夜保持充足睡眠，實驗時精神狀態(tài)良好。志愿者以自身為對照，比較不同情緒狀態(tài)、腦力負荷水平以及疲勞狀態(tài)的功能狀態(tài)變化。

2.3 MATB任務設計

實驗平臺任務是MATB任務，如圖1所示。MATB任務分為四級任務難度，每一級難度任務均由系統(tǒng)監(jiān)督任務、目標跟蹤任務和油路管理任務組成。系統(tǒng)監(jiān)督任務由四個條狀方塊組成，分別對應功能鍵F1、F2、F3和F4，當發(fā)生異常事件時，志愿者需盡快按下對應功能鍵。系統(tǒng)監(jiān)督任務的難度由系統(tǒng)異常事件的發(fā)生頻率決定，一至四級難度的異常事件間隔時間分別設定為13 s、9 s、6 s和3 s，時間間隔越短，任務難度越高。目標跟蹤任務由圓形標靶組成，志愿者通過搖桿控制標靶位置，使之維持在一定范圍內。目標跟蹤任務的難度由標靶的漂移頻率和響應速度決定，一至四級難度的漂移頻率和響應速度分別設定為高／低、中／中、中／高和低／高。油路管理任務目標是管理A、B油箱容量，使之保持在2100～2900 L。A、B油箱以固定速率消耗，志愿者通過油泵1至8的開關來控制A、B油箱的輸入。油路管理任務的難度通過設定油泵的故障次數(shù)來設定。一次MATB任務的時間長度為390 s，實驗任務績效均來自于MATB任務，分別是系統(tǒng)監(jiān)督任務的正確率（ACC），目標跟蹤任務的系統(tǒng)正常時間百分比（TIR1）和油路管理任務的系統(tǒng)正常時間百分比（TIR2）［1］，總體績效指數(shù)計算公式如式（1）～（3）。

其中，a1、a2、a3分別是0.5437、0.3143和0.1420，分別代表系統(tǒng)監(jiān)督任務、目標跟蹤任務和油路管理任務的績效分配權重，通過計受試者的主觀注意力分配權重獲得。tnormal和ttotal分別代表系統(tǒng)的正常工作時間和總體工作時間。

2.4 情緒視頻

實驗設計中采用三種類型情緒視頻刺激，分別是負性情緒、積極情緒和中性情緒，每段情緒視頻長度約為30 s至90 s。為確保情緒視頻刺激對志愿者施加單一情緒影響，預實驗對候選情緒視頻刺激采用情緒量表評價以篩選出具有穩(wěn)定情緒刺激影響的視頻刺激集合，志愿者從喚醒度和愉悅度兩個維度來評價圖片情緒刺激的主觀感受［12］。

實驗選用的情緒視頻評價結果如圖2。情緒視頻喚醒度評價分別為：負性視頻（均值M＝5.91，方差SD＝0.84），中性視頻（M＝3.2，SD＝1.11），積極視頻（M＝5.07，SD＝1.05）。經(jīng)多重測量方差分析，三種情緒視頻刺激的喚醒度評價存在顯著差異（F（2，118）＝55.27，p＜0.001）。經(jīng)post?hoc事后分析檢測分析，三種類型情緒視頻刺激的喚醒度兩兩之間均存在顯著差異（all p＜0.001）。情緒視頻刺激的愉悅度評價分別為：負性（M＝2.23，SD＝0.12），中性（M＝4.27，SD＝0.06），積極（M＝5.66，SD＝0.12）。經(jīng)多重測量ANOVA分析，三種類型情緒視頻刺激的愉悅度評價存在顯著差異（F（2，124）＝25.21，p＜0.001）。經(jīng)post?hoc事后分析檢測分析，三種類型情緒視頻刺激的愉悅度兩兩之間均存在顯著差異（p＜0.001）。因此任務三種類型情緒視頻能夠對志愿者的情緒狀態(tài)產(chǎn)生顯著影響。

2.5 實驗范式設計

實驗范式包含任務負荷、情緒狀態(tài)和疲勞三種因素。實驗分為低疲勞期、疲勞積累期和高疲勞期三部分，其中疲勞積累期中志愿者需完成2hour字符2?back工作記憶任務以積累疲勞效應。低疲勞期和高疲勞期兩段的實驗任務流程均為志愿者先隨機觀看不同類型情緒視頻刺激30 s至90 s，然后操作MATB任務，最后填寫NASA?TLX主觀量表，依次循環(huán)，流程如圖3所示。四級任務難度MATB任務和三種不同類型情緒視頻組合為12組任務，因此低疲勞期和高疲勞期的志愿者均需完成12組任務，共計24組任務。志愿者在任務開始前、疲勞積累前、疲勞積累后以及任務結束時均需填寫疲勞主觀量表。

3 結果

3.1 疲勞狀態(tài)分析

疲勞狀態(tài)的評價標準采取4個維度，分別是困倦程度、注意力集中程度、思維清晰程度和主觀疲勞程度，均為10分值，綜合疲勞程度為四項評價結果累加。對志愿者的四次腦力疲勞評價量表進行分析，統(tǒng)計結果為：任務開始時（M＝6.73，SD＝3.17），疲勞積累前期（M＝11.32，SD＝3.73），疲勞積累后期（M＝19.43，SD＝5.35），任務結束（M＝18.97，SD＝4.92）。經(jīng)多重測量方差分析，發(fā)現(xiàn)腦力疲勞量表中存在顯著差異（F（3，42）＝43.3，p＜0.001）。經(jīng)post?hoc事后分析檢測事后檢測分析，發(fā)現(xiàn)任務開始時、疲勞前和疲勞后間均存在顯著差異（p＜0.001），但任務結束和疲勞積累后期的腦力疲勞量表結果不存在顯著差異。四次腦力疲勞評價量表結果如圖4所示。

3.2 MATB任務結果分析

研究綜合考慮MATB任務的系統(tǒng)監(jiān)督任務的正確率（ACC），目標跟蹤任務的TIR1；油路管理任務的TIR2，提出了綜合績效指標P。

研究分析低疲勞狀態(tài)中性情緒視頻刺激下的MATB任務績效，統(tǒng)計MATB四級任務績效為：1級（M＝0.94，SD＝0.066），2級（M＝0.88，SD＝0.054），3級（M＝0.81，SD＝0.05），4級（M＝0.71，SD＝0.058）。經(jīng)多重測量方差分析可知，四級任務難度之間存在顯著差異（F（3，582）＝52.12，p＜0.001）。經(jīng)post?hoc事后分析檢測分析，四級任務難度兩兩之間均存在顯著差異（all p＜0.001）。操作者在低疲勞狀態(tài)下中性情緒視頻刺激的MATB任務績效分布如圖5所示。

為評估疲勞和不同情緒狀態(tài)等任務條件影響下操作者功能狀態(tài)變化規(guī)律，分析了疲勞、情緒狀態(tài)和任務負荷等因素影響下的MATB任務績效變化規(guī)律。結果發(fā)現(xiàn)疲勞（F（1，194）＝28.78，p＜0.001）和不同類型情緒狀態(tài)（F（2，388）＝4.44，p＝0.001）對任務績效變化存在顯著性差異，多種因素影響下的MATB任務績效的顯著性檢測如表1和表2所示，檢測方法采用配對t檢驗。MATB任務績效變化趨勢如圖6所示。

表1 不同情緒條件下MATB任務績效的p值檢驗結果Table 1 The p?value of MATB performance under dif?ferent emotional state

表2 MATB任務績效分析及p值檢驗結果Table 2 The performance of MATB and result of p?value

3.3 NASA?TLX主觀量表評價

NASA?TLX量表共有腦力需求、體力需求、績效表現(xiàn)、努力程度、受挫程度與時間壓力六個維度，均為10分值評價。操作者根據(jù)自己的主觀感受予以評估確定相應分值。其中“績效表現(xiàn)”作為操作者對工作任務績效的主觀評估，在數(shù)據(jù)處理時，需用10分值減去“績效表現(xiàn)”的評估值，得到反映任務績效變化的真實“績效表現(xiàn)”值。反映操作者腦力負荷變化的主觀量表值為采取六個維度的評分值求和而獲得［10］。

NASA?TLX主觀量表分析結果如表3和表4所示。經(jīng)過多重測量方差分析，多級任務負荷主觀量表結果發(fā)現(xiàn)顯著性差異（F（3，42）＝157.58，p＜0.001）。經(jīng)成對檢驗post?hoc事后分析檢測分析，四級任務難度之間均存在顯著差異（all p＜0.001）。多重測量方差分析表明疲勞對志愿者的主觀量表評價存在顯著差異（F（1，14）＝25.23，p＜0.001），情緒刺激對主觀量表存在顯著差異（F（2，28）＝10.46，p＜0.001）。經(jīng)posh?hoc分析得知中性情緒刺激與積極情緒（p＜0.001）、負性情緒（p＝0.011）兩兩之間存在顯著差異。主觀量表結果變化趨勢如圖7所示。

表3 不同情緒條件下NASA?TLX量表的p值檢驗結果Tab le 3 The p?value of NASA?TLX scale under differ?ent emotional states

4 討論

4.1 任務負荷對操作者功能狀態(tài)的影響

MATB任務設定了4種任務負荷難度水平。根據(jù)圖6所示的任務績效變化和圖7所示的主觀量表水平變化，發(fā)現(xiàn)隨著任務難度的增加，志愿者主觀評價的腦力負荷水平呈現(xiàn)上升趨勢、任務績效指標出現(xiàn)下降趨勢，第4級任務難度的績效指標處于系統(tǒng)可靠性可以接受的70%水平以下。其中，低疲勞狀態(tài)的中性情緒視頻刺激為正常狀態(tài)，正常狀態(tài)志愿者主觀評價的腦力負荷水平在2、3級任務負荷均處于20分值左右，而任務績效指標處于80%以上，志愿者在完成正常狀態(tài)下的2、3級任務負荷時處于適宜腦力負荷水平且能達到較高任務績效水平，志愿者的工作狀態(tài)處于較佳水平。

4.2 負性和積極情緒狀態(tài)下操作者的功能狀態(tài)分析

在低疲勞狀態(tài)下，志愿者在MATB任務開始前接受30～90 s的積極情緒視頻刺激和負性情緒視頻刺激，以誘發(fā)志愿者的情緒狀態(tài)變化，影響志愿者腦力負荷水平進而影響志愿者功能狀態(tài)變化。根據(jù)圖2結果、喚醒度與愉悅度評價結果可證實情緒視頻刺激的情緒誘發(fā)效果。對于負性和積極情緒狀態(tài)下的志愿者實驗結果分析以低疲勞狀態(tài)為主。

表4 NASA?TLX主觀量表結果Table 4 The result of NASA?TLX scale

在負性情緒狀態(tài)下，志愿者的任務績效和主觀量表評價均發(fā)生變化。任務績效的變化規(guī)律是負性情緒狀態(tài)影響下的1級任務負荷的任務績效高于中性情緒狀態(tài)，但負性情緒狀態(tài)影響下的2、3、4級任務負荷的任務績效低于中性情緒狀態(tài)，且4級任務難度出現(xiàn)較大幅度下降，如圖6所示。表2的任務績效結果和表1的配對檢驗結果證明負性情緒下的任務績效顯著低于中性情緒狀態(tài)的趨勢。同時，圖7表明負性情緒刺激下志愿者1級任務負荷的主觀量表評分與中性情緒刺激情況大致相等，負性情緒刺激下測2至4級任務負荷的主觀量表分值顯著高于中性情緒刺激情況，表明負性情緒下的腦力負荷水平均高于中性情緒狀態(tài)。表3的配對檢驗結果證明2至4級任務負荷下，負性情緒狀態(tài)會誘發(fā)更高腦力負荷水平。相比較于中性情緒情況，負性情緒狀態(tài)下操作者執(zhí)行較低任務負荷任務時，腦力負荷水平保持相同狀態(tài)，但任務負荷處于中等和較高級別時，操作者的功能狀態(tài)出現(xiàn)下降且腦力負荷水平上升。上述變化原因是負性情緒刺激降低了志愿者執(zhí)行任務的意愿，從而降低了任務績效水平。同時為了完成任務，志愿者需要付出更多努力并面臨更強的挫折感受，從而導致腦力負荷水平上升。因此在任務過程中需要施加必要的干預，以避免人員陷入負性情緒狀態(tài)而出現(xiàn)任務績效崩潰。

積極情緒狀態(tài)下，志愿者的任務績效和主觀量表評分的腦力負荷水平相對于中性情緒狀態(tài)發(fā)生變化。積極情緒狀態(tài)下的志愿者在1級至3級任務負荷下的任務績效高于中性情緒狀態(tài)大致相等，4級任務負荷下的任務績效水平略低于于中性情緒狀態(tài)，如圖6所示。同時，積極情緒下的主觀量表評價腦力負荷在1至3級任務負荷均略低于中性情緒狀態(tài)，但4級任務負荷時高于中性情緒狀態(tài)。表3的配對檢驗結果表明中性情緒與積極情緒狀態(tài)的2至4級任務負荷的主觀量表評分存在顯著差異。積極情緒刺激會改善志愿者的內部狀態(tài)，從而降低志愿者在較低和中等任務負荷下的腦力負荷水平，提高任務績效水平。然而在較高任務負荷時，積極情緒狀態(tài)下的志愿者的功能狀態(tài)惡化速度高于中性情緒狀態(tài)，從而導致任務績效出現(xiàn)快速下降。

4.3 疲勞狀態(tài)下的功能狀態(tài)分析

實驗過程中每位志愿者填寫了疲勞問卷，評價自身的疲勞程度，如圖3所示。統(tǒng)計學分析結果表明實驗設計有效誘發(fā)了志愿者的高疲勞狀態(tài)。

高疲勞狀態(tài)下操作者的任務績效出現(xiàn)了顯著下降，主觀量表評價的腦力負荷水平顯著上升，如表2和表4所示。長時間的工作記憶任務會引發(fā)腦力疲勞，導致志愿者的警覺性、應激能力下降和處理任務信息的能力降低，從而導致了任務績效下降［11］。高疲勞狀態(tài)的負性情緒刺激顯著惡化了志愿者的功能狀態(tài)，導致了同等任務負荷條件下的任務績效下降和腦力負荷上升，這可能由于志愿者負性情緒狀態(tài)而降低了執(zhí)行任務的意愿［12］。高疲勞狀態(tài)下的積極情緒狀態(tài)的志愿者實現(xiàn)了與低疲勞狀態(tài)大致相同的任務績效，腦力負荷主觀量表評分相對于其它兩種情緒狀態(tài)也較低，表明積極情緒會顯著改善高疲勞狀態(tài)下操作者的功能狀態(tài)。此發(fā)現(xiàn)可以用于自適應人機功能分配領域，作為調節(jié)操作者當前工作狀態(tài)依據(jù)，在高疲勞狀態(tài)下通過施加積極情緒刺激以提高操作者的任務執(zhí)行績效并降低腦力負荷水平。

5 結論

1）操作者的功能狀態(tài)會在負性情緒狀態(tài)影響下出現(xiàn)惡化，惡化程度隨任務負荷增加而加大。

2）積極情緒狀態(tài)下，操作者在適宜任務負荷下會提高任務績效并降低腦力負荷水平，但是在過高或過低任務負荷狀態(tài)會導致功能狀態(tài)下降。

3）高疲勞狀態(tài)下操作者會出現(xiàn)腦力負荷上升和功能狀態(tài)下降，但施加積極情緒刺激能夠改善操作者在高疲勞狀態(tài)下的功能狀態(tài)。

（References）

［1］ Wang R，Zhang J，Zhang Y，etal.Assessmentof human op?erator functional state using a novel differential evolution opti?mization based adaptive fuzzy model［J］.Biomedical Signal Processing＆Control，2011，7（5）：490?498.

［2］ 陳善廣，王春慧，陳曉萍，等.長期空間飛行中人的作業(yè)能力變化特性研究［J］.航天醫(yī)學與醫(yī)學工程，2015，28（1）：1?11. Chen S，Wang C，Chen X，etal.Study on changes of human performance capabilities in long?duration spaceflight［J］. Space Medicine＆Medical Engineering，2015，28（1）：1?11.（in Chinese）

［3］ Lorensuhewa A，Pham B，Geva S.Measuring neurophysiolog?ical signals in aircraft pilots and car drivers for the assessment ofmentalworkload，fatigue and drowsiness［J］.Neuroscience＆Biobehavioral Reviews，2014，44（7）：58?75.

［4］ Fallahi M，Motamedzade M，Heidarimoghadam R，et al. Effects ofmentalworkload on physiological and subjective re?sponses during traffic density monitoring：A field study［J］. Applied Ergonomics，2016，52（1）：95?103.

［5］ 王峻，白延強，秦海波，等.空間站任務航天員心理問題及心理支持［J］.載人航天，2012，18（2）：68?74. Wang J，Bai Y，Qin H，et al.Psychological problems and supportmeasures for astronauts during space station missions［J］.Manned Spaceflight，2012，18（2）：68?74.（in Chinese）

［6］ 吳斌，陳善廣.航天員選拔與訓練［J］.科學，2008，60（6）：43?46. Wu Bin，Chen Shanguang.Astronaut recruit and training［J］.Science，2008，60（6）：43?46.（in Chinese）

［7］ 楊輝，韋明，牟鍇鈺，等.模擬失重條件下長時間腦力負荷始末前額區(qū)腦電多尺度墑的變化分析［J］.航天醫(yī)學與醫(yī)學工程，2011，24（5）：369?371. Yang H，WeiM，Mou K Y，et al.Changes of EEG Signal Mul?tiscale Entropy at Prefrontal Cortex Area after Mental Work?load Operation in Simulated Weightlessness［J］.Space Medi?cine＆Medical Engineering，2011，24（5）：369?371.（in Chinese）

［8］ 潘津津，焦學軍，焦典，等.利用功能性近紅外光譜法研究大腦皮層血氧情況隨任務特征變化規(guī)律［J］.光學學報，2015（8）：226?232. Pan J，Jiao X，Jiao D，etal.Study on variation in cortex oxy?gen with task features using functional near?infrared spectros?copy［J］.Acta Optica Sinica，2015，35（8）：226?232.（in Chinese）

［9］ 潘津津，焦學軍，姜勁，等.基于功能性近紅外光譜的腦力負荷評估［J］.光學學報，2015（A01）：403?412. Pan JJ，Jiao X J，Jiang J，et al.Mentalworkload assessment based on functional near?infrared spectroscopy Acta Optica Sinica，2015（A01）：403?412.（in Chinese）

［10］ NicklasDahlstrom，StaffanNahlinder.MentalWorkload in Air?craft and Simulator During Basic Civil Aviation Training［J］. International Journal of Aviation Psychology，2009，19（4）：309?325.

［11］ 王萌，張宜靜，杜曉平，等.手控交會對接中操作者的情境意識和腦力負荷研究［J］.載人航天，2014，20（4）：378?385. WANG Meng，ZHANG Yijing，DU Xiaoping.Investigation on operator’s situation awareness and mental workload during manually controlled rendezvous and docking［J］.Manned Spaceflight，2014，20（4）：378?385.（in Chinese）

［12］ Jeon M，Walker B N，Yim JB.Effects of specific emotions on subjective judgment，driving performance，and perceived workload［J］.Transportation Research Part F Traffic Psychol?ogy＆Behaviour，2014，24（3）：197?209.

Study on Functional State of Operators during Simulated Space Tasks

JIANG Jin，JIAO Xuejun?，ZHANG Zhen，CAO Yong，YANG Hanjun
（National Key Laboratory of Human Factors Engineering，China Astronaut Research and Training Center，Beijing 100094，China）

The purpose of this paper is to study the changes of the functional states of operators in simulated complex space tasks under different emotional status and different degree of fatigues.Mul?tiple Attribute Task Battery（MATB）was used as the experimental platform and experiments invol?ving factors such as the task load，the emotion stimulus and the fatigue were designed.15 volunteers participated the experiment and the behavioral result and the subjective mental workload rating to variation of operational state of operatorswere analyzed.Itwas found that thementalworkload rating increased，the accuracy increased but the reaction time descended under negative emotional state. Compared to the neutral emotional state，the positive emotional stimulus improved the subjective rat?ing and task performance.As fatigue increased，the task performance and mental workload rating deteriorated，and negative emotional state deteriorated greater than positive emotional state.So it is very important to prevent astronauts from being in negative status，thus to avoid work capacity de?cline.Operators could accomplish optimalwork capacity with appropriate task load under positive e?motional state.The degree of deterioration ofmentalworkload and task performance induced by fa?tigue status could be improved by positive emotional stimulus.

emotional state；operational capacity；mental workload；task load

TB18

A

1674?5825（2017）01?0123?07

2016?04?13；

2017?01?09

國家自然科學基金青年基金（71201148）；中國航天員科研訓練中心國防重點實驗室實驗技術課題（9140C770208150C77320，2012SY54B1701）；飛天基金（FTK201509）

姜勁，男，碩士研究生，研究方向為功能性近紅外光譜、腦電、心電等多生理參數(shù)的腦力負荷、操作者功能狀態(tài)。E?mail：jiangjin02180018＠qq.com

?通訊作者：焦學軍，男，博士，副研究員，研究方向為航天環(huán)境下的腦力負荷、操作者功能狀態(tài)下以及生物特性。E?mail：jxjisme＠sina. com