[發(fā)明專利]一種基于眼動數據的管制員情景意識水平分析方法

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• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111966220A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉亮;溫紹楠
• 申請（專利權）人: 劉亮;溫紹楠
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/62
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 王丹丹;劉曉

1.一種基于眼動數據的管制員情景意識水平分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A、采集樣本，獲得采集樣本中管制員在相同管制場景下指揮的眼動數據，并確定反映管制員意識水平的眼動指標；

所述眼動數據包括視點的屏幕坐標、視點注視開始時間和視點注視結束時間；將視點依據注視時長分為注視點和掃視點，所述眼動指標包括平均注視時間、注視分布熵、平均掃視距離和平均掃視速度；

步驟B、對步驟A中每位管制員在指揮過程中的情景意識水平進行評價分析，按照情景意識水平由高到低對注眼動數據進行等級劃分；

步驟C、基于模糊聚類算法分別對步驟B中劃分等級后的眼動數據進行分組；

步驟D、比較待評價管制員在相同管制場景下指揮的眼動數據與上述已評價分組眼動數據的差異，采用差異最小的分組的評價作為待評價管制員的情景意識水平評估。

2.根據權利要求1所述的基于眼動數據的管制員情景意識水平分析方法，其特征在于：所述步驟C具體通過以下方式實現：

步驟C1、以眼動指標為基礎，構建原始數據矩陣：

其中，原始數據矩陣中的每行為一條眼動數據，n為樣本中眼動數據的個數，眼動數據由眼動指標組成，x_i1,x_i2,x_i3,x_i4，i＝1,2,…,n，分別表示第i個眼動數據的4個眼動指標；

步驟C2、對原始數據矩陣的每列進行標準化變換，標準化變換后的數據都位于[0，1]區(qū)間且沒有量綱；

步驟C3、計算模糊相似矩陣R＝(r_ij)_n×n，r_ij為樣本中第i個和第j個眼動數據的差異；

步驟C4、得到模糊相似矩陣的模糊等價矩陣R^*，對于模糊相似矩陣，其傳遞閉包必是模糊等價矩陣，即t(R)＝R^*，故可以通過傳遞閉包法求解模糊相似矩陣；

步驟C5、設定閾值λ對模糊等價矩陣進行割截，得到截矩陣R_λ＝(_λr_ij)，_λr_ij的計算公式為：

步驟C6、依據截矩陣得到樣本的分組結果，如果截距陣R_λ的第i行和第j行完全相同時，則對象X_i和X_j歸為一組；

步驟C7、基于F顯著性檢驗法檢驗分組之間的差異是否滿足要求，如果不滿足，重復步驟C5和C6，直到分組間的差異滿足要求。

3.根據權利要求1所述的基于眼動數據的管制員情景意識水平分析方法，其特征在于：所述步驟D的具體實現過程為：

步驟D1，計算劃分等級后的所有分組的分組中心，設某分組的眼動數據集合為{G₁,G₂,…,G_M}，則分組中心的的計算公式為：

其中，C表示分組中心，G_p為分組中第p個眼動數據，G_p＝(x_p1,x_p2,x_p3,x_p4)為4個眼動指標組成的向量，M為分組中眼動數據的個數；

步驟D2，計算待評估對象與所有分組中心的差異，并選取差異最小的分組的評價為待評估對象的情景意識水平評估。

4.根據權利要求2所述的基于眼動數據的管制員情景意識水平分析方法，其特征在于：所述步驟C2中，在進行標準化變換時，基于以下公式實現：

其中，n為樣本中眼動數據的個數，x_ik'為變換后的數據矩陣的第i行k列數據，x_ik為原始數據矩陣的第i行和k列的數據。