基于ECG和HRV特征提取的情绪状态分析

心电(ECG)和心率变异性(HRV)是心脏活动的直接响应,与自主神经系统有着密切关系,不同情绪状态有特定的自主神经反应模式,因而ECG和HRV可以反映人体情绪变化.本文利用Augsburg大学建立的情感生理数据库,选取音乐情感诱发下的心电信号,对其进行滤波处理去除噪声和干扰;采用小波变换提取心电信号小波系数的模极值和过...     

心率变异性在手控交会对接操作脑力负荷评价中的应用

目的研究心率变异性指标用于脑力负荷评价的可行性,并对其在手控交会对接脑力负荷评价中的应用进行分析讨论。方法实验研究以手控交会对接操作为主任务,使用心率变异性来表征脑力负荷水平的变化。对8名志愿者进行了两个阶段共6轮的训练,每轮训练由10个共包含了高、中、低难度水平的操作单元组成。通过比较志愿者在两个阶段的关键绩效指标和心率变异性指标,分析心率变异性指标用于脑力负荷评价的有效性。结果在不同的操作难度、训练程度和操作阶段之间,部分心率变异性指标表现出了较强的敏感性,随着训练程度和操作阶段的变化,其敏感性强度也存在一定的差异。结论实验结果表明心率变异性指标可以用于脑力负荷评价,随着训练程度的提高,脑力负荷水平逐渐降低;随着单次操作过程中由前到后的变化,脑力负荷水平逐渐降低。     

稳态环境耐热与非耐热人体热反应实验研究

为了探究不同体质的人体对热环境的生理和心理热反应,开展了耐热与非耐热受试者热反应稳态实验研究。分析了不同体质受试者的皮肤热流、温度、心率变异性、心率、热感觉和热舒适投票随环境温度变化的研究。数据分析发现:随环境温度升高,耐热和非耐热受试者皮肤热流降低、皮温升高、热感觉和热舒适投票增加;在每一个工况下,耐热受试者皮肤温度和心率变异性大于非耐热受试者,热流和心率小于非耐热受试者;在相同的工况下,非耐热受试者比耐热受试者感觉更热,更不舒适。心率变异性、心率、热感觉和热舒适投票个体差异对其影响大于环境温度对其影响,由此推出,在26℃-29℃环境温度下,皮肤热流、温度可以作为区分耐热和非耐热体质的指标,但是心率有待进一步验证;心率变异性、心率、热感觉和热舒适投票不能作为区分耐热和非耐热体质的指标。     

驾驶疲劳的心电和肌电信号分析

目的探讨疲劳情境下驾驶员心电信号和肌电信号的有效特征。方法被试为12名年轻驾驶员,标准刺激为96张不同驾驶情景图片,要求被试连续2.5 h对图片进行按键反应。结果随着疲劳程度的增强,心率变异性呈整体上升趋势,平均功率频率呈下降趋势。结论心率、表面肌电值可以作为测量驾驶员疲劳程度的有效指标,人体的疲劳程度可能不是连续的增加,而是疲劳和清醒交替不断出现。     

基于心理生理测量方法的座椅舒适性评价研究

目的探究在座椅舒适性评价中,皮电反射(Electrodermal Activity,EDA)、心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)以及瞳孔直径等数据是否与用户主观舒适性存在显著关联关系。方法通过设计实验,自变量为两种不同的座椅,因变量为EDA、HRV、瞳孔直径以及用户对于座椅舒适性的主观评价,使用SPSS统计分析软件对实验数据做独立样本t检测等,分析其相关性。结果就坐于两种不同座椅的被试瞳孔直径变化存在差异性显著(方差齐,t_(0.05)(27)=–2.718,p0.05),其皮电反射EDA与心率变异HRV的检测结果为差异性不显著。结论在基于心理生理测量方法的座椅舒适性评价研究中,瞳孔指标相对敏感,且与主观评价相关性强,一定条件下可以使用瞳孔数据协同优化座椅舒适度评价;暂无充分证据支持皮电反射和心率变异性与座椅舒适性存在显著关联。此外,应用眼动追踪等心理生理测量方法,可以在一定程度上反向指导座椅的改良与设计。     

基于PPG技术的电动列车司机HRV分析

目的借助光电容积脉搏描记(Photo Plethysmo Graphy,PPG)技术探究城市轨道交通电动列车司机心率变异性(Heart Rate Variablity,HRV),以获得列车司机疲劳趋势,实现疲劳的监测和预警。方法设计城市轨道交通模拟驾驶实验,基于PPG技术采集被试电动列车司机的脉搏信号,分析脉搏信号中心率变异性的频域指标LF/HF和非线性指标SD1、SD2。结果 (1)新进司机在驾驶初期交感神经和迷走神经交替作用明显;(2)驾驶环境改变时,交感神经活性增强,被试司机LH/HF的比值呈现明显上升趋势;(3)随着驾驶时间的增加,LF/HF值呈现上升趋势,交感神经持续活跃极易产生驾驶疲劳;(4)SD1、SD2有效反应被试列车司机长、短期抗压能力大小。结论 PPG技术的各项指标有效获得被试司机的疲劳趋势,为实现疲劳的实时监测提供了技术支撑。     

基于HRV非线性特征的心律不齐自动分析

心率变异性(HRV)信号包含大量心脏和心血管系统的生理和病理信息,对其进行深入分析可以帮助诊断和预警心律不齐等心脏疾病.论文利用MIT-BIH心电数据库,提取正常心律和心律不齐两种心电数据并进行信号预处理以消除噪声干扰;采用小波变换提取小波系数的模极值和过零点以得到心电R波信号,计算其一阶差分得到HRV序列.然后,提取...     

用有限元法求解边坡的可靠度

边坡的设计参数是随机变量，在评估边坡的安全性时应充分考虑设计参数的变异性。用基于可靠性方法的可靠度来评价边坡的安全水平，用有限单元法来模拟边坡的破坏过程。通过三组参数分别计算边坡的安全系数和可靠度，计算结果表明设计参量的变异性是影响边坡安全性的重要因素、用可靠度评价边坡安全度是合理的。     

柔性桩沉降的可靠性分析

本文应用随机场理论建立了土体参数的随机场模型，推导了计算参数空间变异性的方差折减系数公式，运用较为简单的桩体沉降计算模式构造极限状态方程，采用一次二阶矩法计算可靠度指标，分析了桩土刚度比，桩的长径比，相关距离和土体变形模量变异性等因素对柔性桩沉降可靠度的影响。     

常温条件下负重行军士兵心率和出汗率的变化

通过模拟行军实验，研究不同负重水平下，士兵心率、出汗率的变化。结果表明：（1）当负重量提高时，士兵心率和出汗率发生明显变化；（2）当负重量为30kg时，士兵平均心率为117次／min，达到适宜劳动上限值；（3）当负重量为40kg时，士兵平均心率超过140次／min，达到重劳动强度。结论，实际行军时，单兵适宜负荷量应不大于30kg，极限负荷量应不超过40kg。     

LRB隔震桥梁空间变异性地震随机响应分析

对装有铅芯橡胶支座（Lead—Rubber—Bearing，LRB）的隔震大跨连续梁桥进行了考虑地震动空间变异性的随机响应分析。地面运动加速度功率谱模型为零均值的平稳高斯过程，描述为过滤白噪声施加于支撑各点。地震动空间变异性综合考虑空间不相干效应、行波效应和局部场地土效应。推导了LRB隔震结构多点激励运动方程，并运用随机等价线性化方法以计入铅芯橡胶支座（LRB）的滞回非线性性能。对一大跨LRB隔震梁桥进行了一致激励和综合考虑地震动空间变异性的三种工况计算，得到了各工况下响应的拟静力项、动力项和总响应项的各自最大值的均值，并进行了对比分析。结果表明，对于带有铅芯橡胶支座的减隔震大跨连续梁桥，多点激励效应不容忽视，一致激励会对结构产生不安全的估计。     

考虑地基土体参数空间变异性隔震结构的SSI效应可靠性分析

土体弹性模量的空间变异性不仅影响输入地震波的特性，考虑SSI效应后还会增加隔震结构动力响应的随机性，影响结构的可靠度。为探究土体弹性模量的空间变异性对隔震结构地震动力响应的影响，将随机场模拟技术与有限元分析结合，实现基于蒙特卡罗模拟的动力“非侵入”随机有限元计算。以典型大底盘隔震结构振动台试验为例，进行确定性与随机有限元分析，计算结构相关响应参数，并使用AIC(Akaike Information Criterion)准则判定响应参数的最优边际分布。结果表明：考虑土体参数空间变异性后，不均匀软土对低频率地震波幅值的放大效应比均质软土更加明显，傅氏谱的峰值增大约14.2%，且谱值分布整体向低频集中；确定性分析低估了SSI效应对隔震结构隔震层加速度的放大作用及隔震层以上楼层的位移响应；经AIC准则检验，使用正态或对数正态分布描述数据的分布并不总是可靠的，需判定最优的拟合边际分布，从而为结构隔震提供更加合理的设计依据。     

成年男子心率与能量代谢率关系试验研究

文章通过试验研究分析了人体在带负荷运动中和运动结束休息时的心率、耗氧量和能量代谢率的变化情况，并对心率与耗氧量和能量代谢率之间的关系作了数学分析，证明人体在带负荷运动时和运动后休息时的心率与耗氧量和能量代谢率之间成良好的线性关系。通过研究得出了成年男子心率与能量代谢率之间的关系公式。该公式对建立以心率为指标的劳动强度分级标准具有实用价值。     

基于PPG的地铁司机驾驶疲劳识别研究

目的 本文旨在验证利用光电容积描记术PPG信号代替心电图ECG信号对地铁司机进行疲劳识别的有效性。方法 通过设备获取司机PPG信号,并进行心率变异性分析,提取时域、频域及非线性领域等驾驶疲劳相关特征,将瞳孔面积作为疲劳分类的标准,并采用均值漂移聚类划分疲劳等级,最后代入支持向量机SVM模型进行训练。结果 地铁司机在驾驶状态下的PPG信号与ECG信号也具有高度一致性;同时疲劳识别的准确率达到85%～90%。结论 可以利用PPG信号构建驾驶疲劳实时监测系统,实现地铁司机疲劳状态的实时监测与警示。     

视觉刺激诱发情绪的表达抑制研究

目的研究视觉刺激诱发情绪的表达抑制对表达行为、主观体验、生理反应等系统的影响,以及表达抑制与记忆的关系。方法以32名女性为被试,采用生理和心理实验法测量被试观看电影片段的表达行为、主观体验和生理反应变化及表达抑制对记忆任务绩效的影响。结果与控制组相比,抑制组被试表情行为被抑制但仍能体验所诱发的情绪,心率变异性和皮电水平显著增加,听觉信息记忆绩效下降。结论表达抑制不对主观体验起作用但会引起交感神经激活增加,并伴有一定程度的认知代价。     

基于Griffith理论岩石裂纹扩展的可靠度分析

先将Griffith理论中的强度参数视为随机变量,给出了相应的裂纹扩展概率解析解;然后将荷载和强度参数均视为随机变量,建立了相应的裂纹扩展概率分析模型和计算公式。利用上述两种计算方法分别研究了不同参数的变异性对裂纹扩展概率的影响。结果表明:参数的变异性对裂纹扩展概率的影响不尽相同,其中第一主应力和岩石抗拉强度的变异性对裂纹扩展概率的影响较明显。     

基于LABVIEW的心脏储备的设计

1引言 心脏储备（cardiac reserve，CR）足心脏功能的上调能力，将在心脏状态的动态变化中表现出来，包括心力储备和心率储备。心力储备指的是心率随机体代谢需要而增加的能力，又称泵功能储备，心力储备的主要决定因素是心肌收缩能力储备，     

土质边坡的单元失效概率与失效模式研究

土质边坡系统失效概率与土体抗剪强度参数以及地下水位息息相关，在传统边坡可靠度分析中一般只考虑了土体抗剪强度参数的变异性，忽略了地下水位随机性带来的影响。该文将有限元离散技术、上限法理论、相关非高斯随机场模拟方法以及随机规划理论结合起来研究随机地下水位作用下考虑参数空间变异性的边坡系统失效概率。采用有限单元离散边坡土体，将边坡地下水位作为随机变量并考虑土体抗剪参数的空间变异性，基于塑性极限分析上限法构建边坡可靠度分析的随机规划模型；采用基于蒙特卡洛的迭代方法进行求解，得到边坡稳定性系数和速度场；根据边坡中单元的失效信息首次采用AP聚类分析方法来估算边坡的系统失效概率，发展了边坡系统可靠度分析理论。对一个经典的边坡算例进行了系统分析并与极限平衡分析方法、有限元方法结果进行对比，结果表明：随机地下水位作用下考虑参数空间变异性时，边坡存在多种失效模式，AP聚类分析方法可以根据失效单元的位置信息识别出边坡所有失效模式以及对应的失效概率；基于Matlab编制了高效的上限法并行程序，大大提高了计算效率。     

基于RBF神经网络的睡眠分期方法研究与应用

目的 提出一种基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的睡眠分期方法,设计一套能够根据用户身心恢复状态调节唤醒时间的智能唤醒系统,以优化用户睡眠时长,减轻醒后不适感。方法 基于心率变异性和睡眠分期等相关理论知识,通过低功耗心率带采集人体心电信号,选取最优小波变换对采集到的心电信号精准去噪,对径向基函数神经网络进行反复训练后,筛选出10个关键的特征向量,以构建睡眠分期模型。睡眠分期信息通过STM32处理器传输到手机客户端,系统根据预先设计的优化唤醒机制在用户身心恢复到最佳状态时将其唤醒。结果 基于睡眠分期模型的算法平均识别准确率可达88.9%,卡帕(Kappa)系数为0.839,相较于其他算法,该算法具有较高的准确率。结论 该智能唤醒系统的采集成本较低,算法简便高效,其唤醒机制科学合理,可以使用户舒适醒来,对改善用户醒后状态具有重要意义。     

几种静态姿势的负荷评价与工作设计

以２５名大学生志愿者为对象，通过实验室模拟生产中常见的几种静态姿势，测定和分析了他们的肺通气量、心率及Ｂｏｒｇ量表分值的变化。结果发现自然坐位和站位情况下，随手臂不同程度地前伸和上举，肺通气量、心率、Ｂｏｒｇ量表分值连续地升高，至双臂９０°上举达到最高值。结果说明，肺通气量、心率及Ｂｏｒｇ量表分值均可在一定程度上反映静态劳动的负荷。手上举及手完全前伸的作业姿势无论从劳动生理还是生物力学的角度看都是不合理的，在工作上应尽量加以避免。