[發(fā)明專利]一種基于腦電信號與心理學融合的主客觀單兵作戰(zhàn)情緒識別方法

在審

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109508653A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 葉寧;賈成棟;徐康;王娟;黃海平;程晶晶;林巧民;王汝傳;陳龍鵬;凌鑫元;馬銘辰
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發(fā)明的目的是提供一種基于腦電信號與心理學融合的主客觀單兵作戰(zhàn)情緒識別方法，該方法能夠有效識別士兵在作戰(zhàn)過程中的情緒狀態(tài)。與很多已研究出來的單一的情緒識別相關方法不同，本方法是采用PNN分類器對腦電信號進行情緒識別，在此基礎上采用實時問卷形式融合主觀表達這一輔助因素，通過層次分析法對問卷結果進行權重的尋優(yōu)，并進行權重賦值，最終通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡融合這兩類類決策結果得到最后的情緒識別結果。使用本發(fā)明提出的新方法可以有效識別單兵作戰(zhàn)過程中的情緒狀態(tài)。

技術領域

本發(fā)明屬于情緒識別領域，具體涉及一種基于腦電信號與心理學融合的主客觀單兵作戰(zhàn)情緒識別方法

背景技術

隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)觀念也在發(fā)生著變化，現(xiàn)代戰(zhàn)爭更加注重于單兵作戰(zhàn)。這種作戰(zhàn)模式下，戰(zhàn)斗不僅需要具備先進的武器和發(fā)達的信息技術，還需具有針對單兵作戰(zhàn)的實時監(jiān)測。這種監(jiān)測不僅體現(xiàn)在對士兵的位置以及生命體征的監(jiān)測上，對單兵各類生理參數(shù)結合心理學進行分析其情緒對戰(zhàn)爭的意義同樣重大。

在戰(zhàn)場上，通過及時了解士兵的位置以及生命狀況對于降低士兵的傷亡率起著至關重要的作用。然而除了位置信息和生命體征以外，對于士兵情緒的監(jiān)測同樣重要。根據(jù)對士兵在真實戰(zhàn)場環(huán)境下進行的研究顯示，最容易犧牲的是精神緊張的士兵，精神的高度緊張致使他們的身體機能出現(xiàn)問題，這對于單兵自身生命安全以及戰(zhàn)爭勝負都有著不容忽視的影響。因此，對每名士兵的精神狀態(tài)和生理狀況進行實時監(jiān)測并作出及時有效的反饋，才能更好的發(fā)揮單兵作戰(zhàn)的作用。

情緒分析包括主觀分析法和客觀分析法，客觀分析主要是通過對生理指標等客觀數(shù)據(jù)的分析來識別士兵的情緒特征。主觀分析主要以自我報告或填寫調(diào)查問卷的方式進行。目前，對于研究情緒與能夠反映其特征的客觀數(shù)據(jù)的對應關系，我們大都選用單一的生理指標來進行分析，但卻忽略了個體的主觀感受這一重要因素，因此情緒的識別率可能比較低。另外，人的生理信號主要是受人的自主神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)支配，而不受人的主觀控制；個體的主觀感受可以通過個體本人直接表達出來，融合客觀和主觀兩方面的情緒決策結果能更高效地識別出被試者當下的情緒狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于腦電信號與心理學融合的主客觀單兵作戰(zhàn)情緒識別方法，該方案主要包括：在模擬作戰(zhàn)環(huán)境下，被試者采集腦電信號，同時進行實時問卷，問卷的內(nèi)容根據(jù)層次分析法分析作戰(zhàn)過程中士兵的主要心理因素確定；對被試者在腦電信號采集過程中得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過預處理后，進行特征提取，之后采用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(PNN)進行情緒模式分類；通過層次分析法對主觀問卷調(diào)查當中的所有元素進行權重排序，選取其中權重較大的因素，最后將分類的得到的腦電信號和主觀問卷權重較大的元素作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入進行模型訓練，最后進行情緒狀態(tài)的識別。

一種基于腦電信號與心理學融合的主客觀單兵作戰(zhàn)情緒識別方法，包括如下步驟：

步驟一：被試者在模擬戰(zhàn)場環(huán)境下，采集被試者的腦電信號，并對提取到的腦電信號進行預處理和特征提取，之后對預處理過的腦電信號采用經(jīng)驗小波變換(EWT)方法進行分解；

步驟二：在模擬戰(zhàn)場環(huán)境下，對被試者進行實時問卷，問卷的內(nèi)容根據(jù)層次分析法分析作戰(zhàn)過程中士兵的主要心理因素確定；

步驟三：將提取到的腦電信號特征采用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(PNN)進行訓練和識別；

步驟四：采用層次分析法，對主觀問卷的結果進行權重排序，并且選取其中權重較大的幾個因素；所述層次分析法具體為：

步驟4-1：建立相關指標體系遞階層次結構；

步驟4-2：構建判斷矩陣，在判斷矩陣中設置相應的比例標度；

步驟4-3：指標權重計算：根據(jù)得到的判斷矩陣，對矩陣的最大特征跟對應的特征向量進行計算；權重向量的計算方法為：

AW＝λ_maxW