[發明專利]一種基于無線通信測量認知負荷與心理壓力的方法及裝置

有效

• 申請號: 201910481606.4
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN110141259B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 呂勇強;孟焱;張瀟;汪東升
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B5/00;G06K9/62;G16H20/70;H04L5/00;H04L29/08
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 托婭

本申請提供一種基于無線通信測量認知負荷與心理壓力的方法，包括：獲取用戶在無線通信下的用戶信道狀態信息數據；對用戶信道狀態信息數據進行數據特征預處理，得到預處理的用戶信道狀態信息數據；根據信道狀態信息的神經網絡及預處理的用戶信道狀態信息數據，預測得到用戶的認知負荷與心理壓力。本發明實現了無接觸、無侵入、低成本、易部署的認知負荷與心理壓力測量評估方案。

技術領域

本申請涉及信息技術的技術領域，尤其涉及一種基于無線通信測量認知負荷與心理壓力的方法及裝置。

背景技術

隨著信息技術的發展，以人為本的智能人機交互是十分重要的，并且擁有廣闊的應用前景，而認知負荷與心理壓力的評估對于用戶行為的研究和人機交互的設計是十分重要的。認知負荷與心理壓力是信息處理時學習者所感受到的施加在其認知體系—工作記憶中的載荷。心理投入是指學習者分配給任務的認知容量，反映了認知負荷的實際水平，可以作為認知負荷與心理壓力的測量指標。當認知負荷或心理投入超過了學習者的認知容量，就會產生壓力，并阻礙學習處理任務。所以負載會影響學習者的行為策略和表現結果，并可以導致學習者生理及心理過程的變化，因此，測量認知負荷與心理壓力具有重要的價值。

目前使用的認知負荷與心理壓力的測量方式主要分為主觀方法和客觀方法兩大類。主觀方法一般使用主觀評分量表或是問卷的形式，客觀方法則一般分為行為方法和生理方法，其中行為方法一般包括行為測量和行為表現測量。如基于觸摸屏的行為表現測量，基于雙任務的表現測量。生理方法一般基于心電圖(electrocardiogram，ECG)，腦電圖(electroencephalography EEG)，皮膚電反應(galvanic skin response GSR)和光電血管容積掃描圖(Photoplethysmogram，PPG)。

中國專利申請號CN201610165125.9，名稱為：一種基于周圍血管應變的認知負荷與心理壓力和壓力測量方法與裝置，提供了一種基于周圍血管應變的認知負荷與心理壓力和壓力測量方法，通過透射式或者反射式光電傳感器采集血管容積波信號，并進行濾波，消除噪聲；進行瞬時周圍血管應變特征提取；通過動態滑動窗口整理和基于統計學的數據調制，獲得連續穩定的每搏量變化(SVV)外周血管阻力指數(sVRI)輸出；最后使用sVRI評估認知負荷與心理壓力和壓力水平，該發明還提供了相應的測量裝置，不同于傳統的基于周圍血管擴張程度測量方法，該發明中sVRI使用了PPG信號相鄰波段振幅比值，實驗發現該指征對于認知負荷與心理壓力和壓力的反映能力更加靈敏和可靠；該發明基于周圍血管應變的認知負荷與心理壓力和壓力測量技術在測量人的認知負荷與心理壓力和心理壓力等心理活動時的靈敏度、可靠性和個體差異等方面具有比較明顯的優勢，并可以實時測量，很好地應用在普適環境中。

但是，對于認知負荷與心理壓力的測量，主觀方法嚴重依賴與人任務后的主觀回憶，而且不能做到實時測量，難以應用在大量的場景。但基于生理信號實現的認知負荷與心理壓力評估方法，需要用戶佩戴繁瑣的設備，具有較強的侵入性，不易于于推廣使用，難以運用到臨床以外現實生產生活領域之中。

因此，如何提供一種能夠實時準確地對認知負荷與心理壓力進行非侵入式的測量方案是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于無線通信測量認知負荷與心理壓力的方法及裝置，解決現有技術中沒有能夠實時準確地對認知負荷與心理壓力進行非侵入式的測量方案的技術問題。

為達到上述目的，本申請提供一種基于無線通信測量認知負荷與心理壓力的方法，包括：

獲取用戶在無線通信下的用戶信道狀態信息數據；

對所述用戶信道狀態信息數據進行數據特征預處理，得到預處理的用戶信道狀態信息數據；

根據信道狀態信息的神經網絡及所述預處理的用戶信道狀態信息數據，預測得到所述用戶的認知負荷與心理壓力。