Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера

Рассматривается алгоритм оценки эффективности комплексного авиационного тренажера посредством оценки психофизиологического состояния его оператора. Обоснован выбор и опробована методика оценки психофизиологического состояния оператора тренажера. Розглядається алгоритм оцінки ефективності комплексног...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Компьютерная математика
Дата:	2012
Автори:	Артемьева, М.М., Петрухин, В.А., Цибрий, К.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2012
Теми:	Математические модели в биологии и медицине
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84718
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера / М.М. Артемьева, В.А. Петрухин, К.Ю. Цибрий // Компьютерная математика: сб. науч. тр. — 2012. — № 2. — С. 135-146. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860257592768462848
author	Артемьева, М.М. Петрухин, В.А. Цибрий, К.Ю.
author_facet	Артемьева, М.М. Петрухин, В.А. Цибрий, К.Ю.
citation_txt	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера / М.М. Артемьева, В.А. Петрухин, К.Ю. Цибрий // Компьютерная математика: сб. науч. тр. — 2012. — № 2. — С. 135-146. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Компьютерная математика
description	Рассматривается алгоритм оценки эффективности комплексного авиационного тренажера посредством оценки психофизиологического состояния его оператора. Обоснован выбор и опробована методика оценки психофизиологического состояния оператора тренажера. Розглядається алгоритм оцінки ефективності комплексного авіаційного тренажера за допомогою оцінки психофізіологічного стану його оператора. Обгрунтовано вибір і випробувана методика оцінки психофізіологічного стану оператора тренажера. In the article it is considered algorithm of aviation simulator efficiency estimate by means of psychophysiological condition estimate of simulator operator. The method of psychophysiological condition estimate was chosen and checked.
first_indexed	2025-12-07T18:50:50Z
format	Article
fulltext	Компьютерная математика. 2012, № 2 135 Математические модели в биологии и медицине Рассматривается алгоритм оцен- ки эффективности комплексного авиационного тренажера посред- ством оценки психофизиологиче- ского состояния его оператора. Обоснован выбор и опробована методика оценки психофизиоло- гического состояния оператора тренажера.  М.М. Артемьева, В.А. Петрухин, К.Ю. Цибрий, 2012 М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ Компьютерная математика. 2012, № 2 136 УДК 681.3.06 М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Введение. Тренажер – это механическое, электрическое либо комбинированное учеб- но-тренировочное устройство, искусственно имитирующее поведение реальной системы (процесса) с течением времени. Ключевым условием существования тренажера является наличие модели, в которой учтены основные характеристики выбранной физической или абстрактной системы (процесса) [1]. В воен-ной индустрии тренажеры появились сначала в виде муляжей настоящего боевого оружия или боевых машин. В настоящее время тех- нические устройства стали настолько опасны и сложны в использовании, что простыми муляжами не обойтись, поэтому в последние 30 лет тренажерные технологии, стали само-стоятельной индустрией, появление которой напрямую связано с глобальной компьюте- ризацией нашего общества. Все симуляци-онные и тренажерные технологии современ-ного мира – это в основном технологии вир- туальной реальности. Тренажеры появляются там, где ошибка человека может привести к чрезвычайным последствиям, которые могут стоить жизни людей. Исторически тренажерная индустрия наиболее успешно развивается в медицине, атомной энергетике, аварийно-спасательных службах, военной промышленности, авиации и космонавтике. Авиационный (пилотажный) тренажер – имитатор полета, предназначенный для на- земной подготовки пилотов. В авиационном тренажере имитируется динамика полета и работа систем воздушного судна с помощью специальных моделей, реализованных в программном обеспечении вычислительного ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Компьютерная математика. 2012, № 2 137 комплекса тренажера. Тренажерная подготовка летного состава является эконо- мически существенно более выгодным направлением, обеспечивающим требуе- мый уровень безопасности полетов, чем подготовка летного состава в реальном полете. В настоящее время авиационные тренажеры стали неотъемлемой частью подготовки пилотов в гражданской и в военной авиации [2]. Текущее состояние задачи. Для оценки эффективности обучающих трена- жерных комплексов необходимы определенные критерии. Как правило, обу- чающую ценность и эффективность новых тренажеров рекомендуют определять по совокупности субъективных оценок экзаменующих или методом экспертной оценки. Однако такие методы следует признать необъективными и недостаточно полными. Анализируя обучающие достоинства тренажера, даже высококвали- фицированный эксперт не может правильно интерпретировать все полученные данные, оценить субъективные особенности восприятия и способностей отдель- ных тренируемых при работе на тренажере. Таким образом, основная проблема заключается в отсутствии объективной оценки психофизического состояния (уровня стресса) оператора авиационного тренажера. Также необходимо учиты- вать крайне важный критерий – «критерий соответствия действительности», т. е. степень приближения реальности тренажером. Стресс в контексте функционального состояния организма. Управляя самолетом, пилот получает сигналы посредством органов чувств и на основе полученной информации выбирает оптимальную стратегию пилотирования. Специфичность получаемых сигналов сопряжено с состоянием организма, назы- ваемым стрессом. Под стрессом можно понимать реакцию организма [3], либо комплекс, состоящий из сигнала, перцепции и отклика организма [4]. Стресс – состояние организма, соответствующее ситуации, в которой спе- цифичные условия окружающей среды превышают адаптационные возможности организма [5]. Состояние стресса возникает, когда организм получает незнако- мые сигналы, с которыми не может справиться, что приводит к неправильному предсказанию и потере контроля над ситуацией. Это определение включает в себя современные представления о стрессе, согласно которым важна не интен- сивность фактора стресса, а возможность организма адаптироваться к нему, что критически важно при оценке эффективности тренажера и компетентности пи- лота. Также в определении заключено отношение к стрессу, как к сложному психофизиологическому явлению. Стресс – естественная реакция организма на страх в критических ситуациях, когда мозг человека получает извне сигнал об опасности. Сигнал организм может получить посредством всех органов чувств: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание. Исследование реакции человека на стрессовые ситуации поможет определить его реакцию в той или иной критической ситуации. Возможны три модели поведения человека во время опасности: бегство от опасности, преодоление опасности и шок [6]. С количеством приобретенного чувственного опыта организм все чаще выбирает модель преодоления опасности М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ Компьютерная математика. 2012, № 2 138 наименьшими затратами для себя вплоть до полного исключения данной ситу- ации из категории опасных. В данном случае организм выбирает последо- вательность действий, исключающих получение возможного вреда или ущерба. Одна из ключевых задач тренажеров – приобретение этого чувственного опыта оператором тренажера. Разработчики современных тренажеров пытаются максимально возможно приблизить условия работы оператора тренажера к реальным: полностью имитируется кабина самолета от моделирования самого каркаса и трехмерной визуализации полета до струй воздуха, растекающихся в кабине. Такая тщательная подготовка пилота поможет, во-первых, отсеять принципиально негодных к пилотированию и, во-вторых, позволить пилоту набрать чувственный опыт, чтобы в критической ситуации пилот смог принять единственно верное решение. Исследование несознательной реакции организма (симптомов страха) пилота может определить степень стресса и подготов- ленность пилота к испытаниям в условиях реального полета. Стресс-реакцию у организма вызывает любое воздействие среды. В орга- низме одновременно включаются в работу регуляторные системы и повышается уровень функционирования некоторых других систем, мобилизующих функцио- нальные резервы. Регуляторные системы осуществляют прямую связь, управляя уровнем функционирования, и обратную связь, контролируя его. Таким образом, они регулируют расход функционального резерва для того, чтобы был обеспечен гомеостатический режим (режим саморегуляции, когда система стремится вос- становить исходное состояние и удержать его в некотором интервале значений, что является нормальным значением параметра) взаимодействия систем, кото- рые реагируют на воздействие окружающей среды. В случае, когда автономные механизмы не могут обеспечить необходимый уровень функционирования систе- мы, центральные регуляторные механизмы мобилизуют стратегические резервы. Проявления стресса и его обнаружение. Судить об уровне стресса можно по деятельности регуляторных систем и степени их напряжения. Вопрос в том, как оценить эту степень и количественно ее измерить. Решение данной задачи заключается в установлении связи между деятель- ностью регуляторных систем и проявлениями стресса в организме. Внешне стресс у человека имеет следующую симптоматику [7]: – учащенное дыхание, не сопровождаемое физическими нагрузками; – проблемы глотания; – раздражительность или злоба без объективной на то причины; – неспособность сконцентрироваться на поставленной задаче; – изменение диаметра зрачка; – усиленное потоотделение; – изменение температуры тела; – впечатление отсутствия контроля; ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Компьютерная математика. 2012, № 2 139 – дискомфорт в желудке, который не является результатом физического состояния («медвежья болезнь»); – сухость во рту. Внутренние признаки стрессовой ситуации: – изменение химического состава крови (например, выброс гормонов адре- налина и норадреналина); – учащенное сердцебиение, не сопровождаемое физическими усилиями; – изменение сердечного давления; – изменение объемов крови в конечностях; – кожно-гальваническая реакция; – изменение активности головного мозга. Среди описанных симптомов физически измеряемыми являются учащение сердцебиения и дыхания, изменение химического состава крови, активность головного мозга и кожно-гальваническая реакция. На основе анализа данных параметров используют различные методы оценки стресса, такие как: • пневмотахометрия – метод исследования механики дыхания, основанный на записи скоростей движения и объема вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Основной недостаток спирометрии заключается в том, что испытуемый может значительно влиять на объем и частоту дыхания [8]; • термография – метод функциональной диагностики, основанный на регистрации инфракрасного излучения человеческого тела, пропорционального его температуре. Для измерения температуры тела обычно используется пиро- электрический датчик. Высокая инертность метода делает его невозможным при анализе быстрых процессов в человеке; • степень электропроводности кожи определяется в основном деятельностью потовых желез, кровоснабжением и т. д. Изменение электрического сопротивления кожи называют кожно-гальванической реакцией. Данный метод получил широкое распространение в психофизиологических исследованиях [9]; • электроэнцефалография – метод измерения электрической активности коры головного мозга с помощью измерения поверхностных потенциалов. Ввиду индивидуальных особенностей организма электроэнцефалографические портреты для каждого человека уникальны. Математическая обработка сигнала в таком случае усложняется, а выделение закономерностей, общих для всех людей, до настоящего времени не решенная задача, требующая отдельного внимания [10]; • анализ вариабельности длительности сердечного цикла. Математический анализ ритма сердца (вариабельности сердечного ритма) является простым, доступным и достоверным методом оценки физиологического состояния организма, а, главное, этот метод позволяет непрерывно контролировать дина- мику изменения состояния человека. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) – это универсальный показатель оперативной реакции организма на каждое воздействие внешней среды. М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ Компьютерная математика. 2012, № 2 140 Сердечно-сосудистая система с ее многоуровневой регуляцией представляет собой функциональную систему, конечным результатом деятельности которой является обеспечение заданного уровня функционирования целостного орга- низма. Обладая сложными нервно-рефлекторными и нейрогуморальными механизмами, система кровообращения обеспечивает своевременное адекватное кровоснабжение соответствующих структур. При прочих равных условиях можно считать, что любому заданному уровню функционирования целостного организма соответствует эквивалентный уровень функционирования аппарата кровообращения [11, 12]. Таким образом, сердечный ритм является естест- венным маркером общей баланса систем регуляции физиологических функций в организме, состояния функциональных резервов организма. Метод ВСР нашел широкое применение в области психофизиологии. Например, эмоциональное состояние человека напрямую отражается в ВСР: мощности высокочастотных волн уменьшаются при эмоциональном напряже- нии [13] и тревожном состоянии [14], а также в посттравматическом стрессовом расстройстве [15]. Показано, что ВСР сильно изменяется у людей, подвер- гающихся частым и продолжительным беспокойствам в течение дня [16]. На данный момент метод ВСР нашел свое применение уже в более чем 1500 работах [17]. В работе используется методика кардиоинтервалографии. Характерной ее особенностью является его высокая чувствительность к разнообразным внут- ренним и внешним воздействиям. Простота съема информации сочетается с возможностью извлечения из получаемых данных обширной и разнообразной информации о регуляции физиологических функций и адаптационных реакциях целостного организма. В качестве необходимого оборудования используется монитор сердечного ритма. Основным техническим элементом устройства является пояс с датчиком на груди оператора. Выделяемый пот создает проводящую прослойку между телом оператора и датчиком, тем самым обеспечивая хороший контакт. Помимо датчика необходимо устройство первичной сбора, хранения и обработки инфор- мации, куда и поступают данные с детектора. Алгоритм оценки психофизиологического состояния оператора. В каче- стве универсального показателя обычно используется средняя частота пульса. В рамках настоящего исследования данный показатель не совсем подходит, ибо он отражает лишь конечный результат воздействия на организм целой серии вмешательств регуляторной системы в аппарат кровообращения. Средняя часто- та пульса – обобщенный показатель, отражающий лишь характеристики уже установившегося гомеостатического механизма. Задача гомеостатического механизма заключается в том, чтобы между сим- патическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы установился баланс (вегетативный гомеостаз). Одной и той же частоте пульса могут соответствовать различные комбинации активностей звеньев системы, управляющей вегетативным гомеостазом [11]. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Компьютерная математика. 2012, № 2 141 Для анализа данных в настоящей работе использовались результаты, полу- ченные Р.М. Баевским для анализа последовательности RR-интервалов [11, 18]. Кардиоинтервалограмма рассматривается как совокупность последовательных временных промежутков – интервалов между последовательными зубцами R электрокардиограммы. Методы изучения ВСР можно условно разделить на три группы: исследова- ние общей вариабельности (статистические методы или временной анализ); ис- следование внутренней организации динамического ряда кардиоинтервалов (автокорреляционный анализ, корреляционная ритмография, методы нелиней- ной динамики); исследование периодических составляющих ВСР (частотный анализ). В данной работе исследование ВСР проводилось с помощью частотного анализа, поскольку это лучше всего подходит для точной количественной оцен- ки периодических процессов в сердечном ритме. Физиологический смысл спектрального анализа состоит в том, что с его по- мощью оценивается взаимодействие отдельных уровней управления ритмом сердца. Одна из гипотез заключается в том, что активность соответствующих уровней регуляции тем выше, чем больше мощность соответствующих медлен- новолновых составляющих спектра сердечного ритма. Чем выше уровень, тем больший объем информации он должен перерабатывать и тем длиннее период колебаний, связанный с его деятельностью. Поэтому смещение периода спек- тральной составляющей в сторону увеличения можно интерпретировать как пе- редачу управления на более высокие уровни, как включение в процесс управле- ния дополнительных звеньев. Различают параметрические и непараметрические методы спектрального анализа. К первым относится авторегрессионный анализ, ко вторым – быстрое преобразование Фурье (БПФ) и периодограммный анализ. Обе эти группы мето- дов дают сравнимые результаты. Параметрические, и в частности авторегрессионные, методы требуют соот- ветствия анализируемого объекта определенным моделям. Общим для всех классических методов спектрального анализа является вопрос применения функ- ции окна (Windowing). Основное назначение окна – уменьшение величины сме- щения в периодограммных спектральных оценках. Существуют определенные различия спектрального оценивания данных при использовании периодограм- много метода с равномерным окном (при 256 значениях RR-интервала) и при- менении различных уровней межсегментного сдвига и различного числа отсче- тов на сегмент. Увеличение разрешения при возрастании межсегментного сдвига и числа отсчетов на сегмент влечет за собой появление массы дополнительных пиков в спектре и увеличение амплитуды пиков в правой половине спектра. При спек- тральном анализе ВСР важное значение имеет объем анализируемой выборки (таблица). При коротких записях (5 минут) выделяют три главных спектральных компоненты. Эти компоненты соответствуют диапазонам дыхательных волн и медленных волн 1-го и 2-го порядка. М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ Компьютерная математика. 2012, № 2 142 ТАБЛИЦА. Параметры спектрального анализа ВСР Наименование компонентов спектра Частотный диапазон, Гц Период, сек HF 0,4 – 0,15 2,5 – 6,6 LF 0,15 – 0,04 6,6 – 25,0 VLF 0,04 – 0,003 25,0 – 333 При спектральном анализе динамических рядов кардиоинтервалов с объе- мами выборок 100 – 128 кардиоинтервалов (или 128 секунд) можно измерить только мощности дыхательных волн и медленных волн 1-го порядка. Что каса- ется медленных волн 2-го порядка, учитывая, что верхняя граница диапазона их значений достигает 70 – 80 секунд, то основная мощность данной медленновол- новой составляющей отражается, как правило, первой гармоникой спектра. При спектральном анализе обычно вычисляются средние мощности спектров дыха- тельных волн и медленных волн 1-го и 2-го порядков. По данным спектрального анализа сердечного ритма вычисляются два важных показателя: индекс центра- лизации (ИЦ) и индекс активации подкорковых нервных центров (ИАП). ИЦ отражает степень преобладания недыхательных составляющих синусовой аритмии над дыхательными. Фактически – это количественная характеристика соотношений между центральным и автономным контурами регуляции сердеч- ного ритма. Второй индекс ИАП характеризует активность сердечнососудистого подкоркового нервного центра по отношению к более высоким уровням управ- ления. Повышенная активность подкорковых нервных центров проявляется рос- том ИАП. С помощью данного индекса могут контролироваться процессы кор- кового торможения. Мощность высокочастотной составляющей спектра (дыхательные волны, HF – high frequency). Активность симпатического отдела вегетативной нервной системы, как одного из компонентов вегетативного баланса, можно оценить по степени торможения активности автономного контура регуляции, за который ответственен парасимпатический отдел. Обычно дыхательная составляющая со- ставляет 15 – 25 % суммарной мощности спектра. Снижение данной доли до 8 – 10 % указывает на смещение вегетативного баланса в сторону преобладания симпатического отдела. Если же величина HF падает ниже 2 – 3 % то можно го- ворить о резком преобладании симпатической активности. В этом случае суще- ственно уменьшается и показатель RMSSD, вычисляющийся как среднее значе- ние суммы квадратов разностей последовательных RR-интервалов. Чем ста- бильнее ритм, тем меньше разности между кардиоинтервалами и тем ниже зна- чение RMSSD. Наоборот рост этого показателя указывает на увеличение актив- ности парасимпатической системы. Мощность медленных волн 1-го порядка (МВ-1, LF – low frequency). Данный показатель характеризует состояние системы регуляции сосудистого тонуса. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Компьютерная математика. 2012, № 2 143 Время, необходимое сосудодвигательному (вазомоторному) центру продолгова- того мозга на восприятие изменений артериального давления, анализ и передачу соответствующих изменений гладкомышечным волокнам сосудов колеблется от 7 до 20 секунд; в среднем оно равно 10 секундам. Поэтому в ритме сердца можно обнаружить волны с частотой 0,1 гц (10 с.), получившие название вазомоторных. Мощность медленных волн 1-го порядка определяет активность вазомотор- ного центра. Активность вазомоторного центра падает с возрастом и у лиц по- жилого возраста этот эффект практически отсутствует. Вместо медленных волн 1-го порядка, увеличивается мощность медленных волн 2-го порядка. Это озна- чает, что процесс регуляции артериального давления осуществляется при уча- стии неспецифических механизмов путем активации симпатического отдела ве- гетативной нервной системы. Обычно в норме процентная доля вазомоторных волн в положении «лежа» составляет от 15 до 35 – 40 %. Мощность медленных волн 2-го порядка (МВ-2, VLF – very low frequency). Спектральная составляющая сердечного ритма в диапазоне 0,04 – 0,015 гц (25 – 70 с). Достоверно показано [19], что МВ-2 характеризует влияние высших вегетативных центров на сердечнососудистый подкорковый центр и может ис- пользоваться как надежный маркер степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с надсегментарными, в том числе с гипофи- зарно-гипоталамическим и корковым уровнем. В норме мощность МВ-2 состав- ляет 15 – 30% суммарной мощности спектра. Индекс централизации (ИЦ, IC – index of centralization) хорошо отражает соотношение между автономным и центральным контурами регуляции сердеч- ного ритма: . LF VLF IC HF += Данный показатель позволяет судить об активности сердечнососудистого подкоркового центра, связанного с деятельностью высших уровней управления. Эксперименты с радиоуправляемыми моделями. Проведен ряд экспери- ментов с использованием радиоуправляемого вертолета модели T-rex 600 ком- пании Align [7]. Управление осуществлялось радиоаппаратурой Futaba T9CP Super. Стаж тренировок пилота на симуляторе – 70 часов, стаж полета – 25 часов, пульс в спокойном состоянии – 55–60 ударов в минуту. Все эксперименты делились на две группы: • на симуляторе полета (радиоаппаратура подключается к ПК); • «полевые» эксперименты (радиоаппаратура подключается к вертолету). Результаты экспериментов. Проведем сравнение индексов централизации у данного испытуемого в состоянии покоя и в эксперименте с симулятором по- лета (рис. 1). Симулятор в данном эксперименте выступал в роли тренажера. М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ Компьютерная математика. 2012, № 2 144 РИС. 1. Сравнение индексов централизации опытного пилота в состоянии покоя и в эксперименте с симулятором полета. Верхняя кривая – индекс централизации в состоянии покоя, нижняя – на симуляторе Полученные графики отражают тот факт, что с помощью используемой ме- тодики можно различить состояния человека с различной степенью стресса, сле- довательно, данная методика может быть применена для оценки психофизиоло- гического состояния оператора тренажера. Проведем сравнение индексов централизации у данного испытуемого в экс- перименте с симулятором полета и в эксперименте реального полета (рис. 2). РИС. 2. Сравнение индексов централизации одного пилота в эксперименте с симулятором полета и эксперименте реального полета. Верхняя кривая – индекс централизации в реальном полете, нижняя – на симуляторе полета Из графика видны значительные различия значений индекса централизации в этих двух экспериментах. Следовательно, уровень стресса, испытываемый пи- лотом на симуляторе полета, отличается от уровня стресса, испытываемого в реальном полете. Таким образом, можно определить, что данный симулятор по- лета плохо приближает реальные условия полета. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Компьютерная математика. 2012, № 2 145 Необходимо отметить, необходимость нахождения испытуемого в состоя- нии гомеостаза при проведении эксперимента, поскольку результаты экспери- мента сильно зависят от текущего психофизиологического фона, который может отличаться от истинного состояния покоя (гомеостаза). Приведем сравнение результатов эксперимента для одного и того же испы- туемого в состоянии покоя в разные дни (рис. 3). Под состоянием покоя подра- зумевается сидячее положение испытуемого в расслабленном состоянии. РИС. 3. Сравнение индексов централизации одного и того же испытуемого, находящегося в состоянии покоя в разные дни Выявленные проблемы. В ходе экспериментов выявлены следующие задачи для совершенствования предложенной методики: 1. Необходима комплексная калибровка результатов эксперимента на со- стояние гомеостаза каждого конкретного оператора авиационного тренажера. В качестве решения предлагается проведение ряда «калибровочных» экспери- ментов перед основным экспериментом. 2. Необходимы эталонные эксперименты (полеты). Для того чтобы оценить эффективность авиационного тренажера (степень приближения им реальных условий полета), необходимо сравнить показатели стресса у оператора авиа- ционного тренажера с показателями стресса пилота, управляющего авиацион- ным средством, моделью которого является данный тренажер. 3. Ограничение метода. При спектральном анализе динамических рядов кардиоинтервалов с объемами выборок 100 – 128 кардиоинтервалов (или 128 секунд) можно измерить только мощности дыхательных волн и медленных волн 1-го порядка. Верхняя же грань медленных волн 2-го порядка достигает 333 с, следовательно, эксперимент должен длиться не менее 5,5 минут, при этом большая часть сценариев тренажера (например, посадка самолета) рассчитана менее чем на 5 минут. М.М. АРТЕМЬЕВА, В.А. ПЕТРУХИН, К.Ю. ЦИБРИЙ Компьютерная математика. 2012, № 2 146 Заключение. В ходе исследования проведен сравнительный анализ различ- ных методов определения психофизиологического состояния человека, выбрана и обоснована методика количественной оценки стрессового состояния на основе анализа законов регулирования сердечного ритма. Предложенные методики проверены на пробных экспериментах с радиоуправляемыми моделями, по итогам анализа которых были обнаружены недостатки способа измерений, а также проблемы, возникающие в ходе эксперимента. М.М. Артемьева, В.О. Петрухін, К.Ю. Цибрій ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ КОМПЛЕКСНОГО АВІАЦІЙНОГО ТРЕНАЖЕРА Розглядається алгоритм оцінки ефективності комплексного авіаційного тренажера за допомо- гою оцінки психофізіологічного стану його оператора. Обгрунтовано вибір і випробувана методика оцінки психофізіологічного стану оператора тренажера. M.M. Artemyeva, V.A. Petrukhin, K.Y. Tsibriy ESTIMATION OF EFFICIENCY OF AVIATION SIMULATOR In the article it is considered algorithm of aviation simulator efficiency estimate by means of psy- chophysiological condition estimate of simulator operator. The method of psychophysiological con- dition estimate was chosen and checked. 1. Banks J., Carson J., Nelson B., Nicol D. Discrete-Event System Simulation. // Prentice Hall, 2001. – Р. 3. 2. Серегин Г.Н. Авиационные тренажеры – реальный путь к повышению безопасности полетов // Право и безопасность. – 2006. – Т. 12, № 3-4. – С. 20 – 21. 3. Selye H. The Physiology and Pathology of Exposures to Stress. // Acta Medica Publ., Montreal, 1950. 4. Levine S., Ursin H. What is stress? In: Brown, M.R., Koob, G.F., Rivier, C. (Eds.), Stress: Neu- robiology and Neuroendocrinology. Marcel Dekker, Inc., New York, 1991. – Р. 3 – 21. 5. Koolhaas J. et al. «Stressrevisited: Acriticalevaluationofthestressconcept» // Neuroscienceand- BiobehavioralReviews. –2011. – 35. – Р. 1291–1301. 6. Cannon W.B. The wisdom of the body. New York: W. W. Norton, 1932. 7. The American Institute of Stress [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stress.org/topic-effects.htm, свободный. – Загл. с экрана. 8. Miller M.R., Crapo R., Hankinson J. et al. «General considerations for lung function testing» // European Respiratory J. – July 2005. – 26 (1). – Р. 153–161. 9. Mendes W.B. Assessing the autonomic nervous system // In: E. Harmon-Jones and J. Beer (Eds.) Methods in the Neurobiology of Social and Personality Psychology. Guilford Press. – 2009. 10. The relationship of theory and methodology in EEG studies of mental activity // Lazarev VV. Int J. Psychophysiol. – 2006 Dec; 62(3). – Р. 384 – 93. Epub 2006 Mar 10. 11. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. – М.: «Медици- на», 1979 – 298 с. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Компьютерная математика. 2012, № 2 147 12. Heart rate variability. Standards of Measurement, Physiological interpretation and clinical use // Circulation. – 1996. – V. 93. – P. 1043 – 1065. 13. Nickel P.F. Nachreiner. «Sensitivity and Diagnosticity of the 0.1-Hz. Component of Heart Rate Variability as an Indicator of Mental Workload» // Human Factors. – 2003. – 45 (4). – Р. 575 – 590. 14. Jönsson P. «Respiratory sinus arrhythmia as a function of state anxiety in healthy individuals» // International J. of Psychophysiology. – 2007. – 63. – Р. 48 – 54. 15. Hagit C. et al. «Analysis of heart rate variability in posttraumatic stress disorder patients in response to a trauma-related reminder» // Biological Psychiatry. – 1998. – 44 (10). – Р. 1054–1059. 16. Brosschot J.F., E. Van Dijk J.F. Thayer 2Daily worry is related to low heart rate variability during waking and the subsequent nocturnal sleep period» // International J. of Psychophysiol- ogy. – 2007. – 63. – Р. 39 – 47. 17. Short-term cardiovascular oscillations in man: measuring and modelling the physiologies, Co- hen and Taylor // J. of Physiology. – 2002. – 542.3. – Р. 669 – 683. 18. Баевский Р.М., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения // Ультразвуковая и функциональная диагности- ка. – 2001. – № 3. – С. 108. 19. Хаспекова Н.Б. Регуляция вариативности ритма сердца у здоровых и больных с психо- генной и органической патологией мозга. – Дисс. ... д-ра мед. наук. – М., 1996. – 217 с. Получено 21.06.2012 Об авторах: Артемьева Мария Михайловна, студентка Московского физико-технического института (государственного университета), e-mail maria.m.artemieva@gmail.com Петрухин Владимир Алексеевич, ведущий научный сотрудник Института кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины, e-mail vapetr@gmail.com Цибрий Кирилл Юрьевич, аспирант Физико-технического учебно-научного центра НАН Украины. e-mail ktsibriy@gmail.com>
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-84718
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	ХХХХ-0003
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:50:50Z
publishDate	2012
publisher	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
record_format	dspace
spelling	Артемьева, М.М. Петрухин, В.А. Цибрий, К.Ю. 2015-07-13T15:56:24Z 2015-07-13T15:56:24Z 2012 Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера / М.М. Артемьева, В.А. Петрухин, К.Ю. Цибрий // Компьютерная математика: сб. науч. тр. — 2012. — № 2. — С. 135-146. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. ХХХХ-0003 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84718 681.3.06 Рассматривается алгоритм оценки эффективности комплексного авиационного тренажера посредством оценки психофизиологического состояния его оператора. Обоснован выбор и опробована методика оценки психофизиологического состояния оператора тренажера. Розглядається алгоритм оцінки ефективності комплексного авіаційного тренажера за допомогою оцінки психофізіологічного стану його оператора. Обгрунтовано вибір і випробувана методика оцінки психофізіологічного стану оператора тренажера. In the article it is considered algorithm of aviation simulator efficiency estimate by means of psychophysiological condition estimate of simulator operator. The method of psychophysiological condition estimate was chosen and checked. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Компьютерная математика Математические модели в биологии и медицине Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера Оцінка ефективності комплексного авіаційного тренажера Estimation of efficiency of aviation simulator Article published earlier
spellingShingle	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера Артемьева, М.М. Петрухин, В.А. Цибрий, К.Ю. Математические модели в биологии и медицине
title	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера
title_alt	Оцінка ефективності комплексного авіаційного тренажера Estimation of efficiency of aviation simulator
title_full	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера
title_fullStr	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера
title_full_unstemmed	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера
title_short	Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера
title_sort	оценка эффективности комплексного авиационного тренажера
topic	Математические модели в биологии и медицине
topic_facet	Математические модели в биологии и медицине
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84718
work_keys_str_mv	AT artemʹevamm ocenkaéffektivnostikompleksnogoaviacionnogotrenažera AT petruhinva ocenkaéffektivnostikompleksnogoaviacionnogotrenažera AT cibriikû ocenkaéffektivnostikompleksnogoaviacionnogotrenažera AT artemʹevamm ocínkaefektivnostíkompleksnogoavíacíinogotrenažera AT petruhinva ocínkaefektivnostíkompleksnogoavíacíinogotrenažera AT cibriikû ocínkaefektivnostíkompleksnogoavíacíinogotrenažera AT artemʹevamm estimationofefficiencyofaviationsimulator AT petruhinva estimationofefficiencyofaviationsimulator AT cibriikû estimationofefficiencyofaviationsimulator

Оценка эффективности комплексного авиационного тренажера

Репозитарії

Схожі ресурси