一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，包括：获取用户在无线通信下的用户信道状态信息数据；对用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据；根据信道状态信息的神经网络及预处理的用户信道状态信息数据，预测得到用户的认知负荷与心理压力。本发明专利技术实现了无接触、无侵入、低成本、易部署的认知负荷与心理压力测量评估方案。

A Method and Device for Measuring Cognitive Load and Psychological Stress Based on Wireless Communication

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法及装置
本申请涉及信息技术的
，尤其涉及一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法及装置。
技术介绍
随着信息技术的发展，以人为本的智能人机交互是十分重要的，并且拥有广阔的应用前景，而认知负荷与心理压力的评估对于用户行为的研究和人机交互的设计是十分重要的。认知负荷与心理压力是信息处理时学习者所感受到的施加在其认知体系—工作记忆中的载荷。心理投入是指学习者分配给任务的认知容量，反映了认知负荷的实际水平，可以作为认知负荷与心理压力的测量指标。当认知负荷或心理投入超过了学习者的认知容量，就会产生压力，并阻碍学习处理任务。所以负载会影响学习者的行为策略和表现结果，并可以导致学习者生理及心理过程的变化，因此，测量认知负荷与心理压力具有重要的价值。目前使用的认知负荷与心理压力的测量方式主要分为主观方法和客观方法两大类。主观方法一般使用主观评分量表或是问卷的形式，客观方法则一般分为行为方法和生理方法，其中行为方法一般包括行为测量和行为表现测量。如基于触摸屏的行为表现测量，基于双任务的表现测量。生理方法一般基于心电图(electrocardiogram，ECG)，脑电图(electroencephalographyEEG)，皮肤电反应(galvanicskinresponseGSR)和光电血管容积扫描图(Photoplethysmogram，PPG)。中国专利申请号CN201610165125.9，名称为：一种基于周围血管应变的认知负荷与心理压力和压力测量方法与装置，提供了一种基于周围血管应变的认知负荷与心理压力和压力测量方法，通过透射式或者反射式光电传感器采集血管容积波信号，并进行滤波，消除噪声；进行瞬时周围血管应变特征提取；通过动态滑动窗口整理和基于统计学的数据调制，获得连续稳定的每搏量变化(SVV)外周血管阻力指数(sVRI)输出；最后使用sVRI评估认知负荷与心理压力和压力水平，该专利技术还提供了相应的测量装置，不同于传统的基于周围血管扩张程度测量方法，该专利技术中sVRI使用了PPG信号相邻波段振幅比值，实验发现该指征对于认知负荷与心理压力和压力的反映能力更加灵敏和可靠；该专利技术基于周围血管应变的认知负荷与心理压力和压力测量技术在测量人的认知负荷与心理压力和心理压力等心理活动时的灵敏度、可靠性和个体差异等方面具有比较明显的优势，并可以实时测量，很好地应用在普适环境中。但是，对于认知负荷与心理压力的测量，主观方法严重依赖与人任务后的主观回忆，而且不能做到实时测量，难以应用在大量的场景。但基于生理信号实现的认知负荷与心理压力评估方法，需要用户佩戴繁琐的设备，具有较强的侵入性，不易于于推广使用，难以运用到临床以外现实生产生活领域之中。因此，如何提供一种能够实时准确地对认知负荷与心理压力进行非侵入式的测量方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法及装置，解决现有技术中没有能够实时准确地对认知负荷与心理压力进行非侵入式的测量方案的技术问题。为达到上述目的，本申请提供一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，包括：获取用户在无线通信下的用户信道状态信息数据；对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据；根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。可选地，其中，对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据，为：获取所述用户在无线通信下的用户信道状态信息数据，对所述用户信道状态信息数据进行处理得到稳定的用户信道状态信息数据；利用归一化模型对所述稳定的用户信道状态信息数据进行归一化处理，得到所述预处理的用户信道状态信息数据。可选地，其中，对所述用户信道状态信息数据进行处理得到稳定的用户信道状态信息数据，为：对所述用户信道状态信息数据进行滤波处理，去除由于噪声和测量误差引起的异常点，得到滤波后的用户信道状态信息数据；通过线性插值弥补接所述滤波后的用户信道状态信息数据中的丢包和时延，得到稳定的用户信道状态信息数据。可选地，其中，所述滤波处理，为：定义滤波处理策略，定义在区间之外的点为异常点，其中，为这段数据的中位数，为这段数据的中位数绝对偏差，表示数据偏离中位数的耐受范围；对用户信道状态信息数据进行滤波处理，去除由于噪声和测量误差引起的异常点，得到滤波后的用户信道状态信息数据。可选地，其中，根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力，为：通过网络接口控制器获取无线通信中的信道状态信息数据；以预设的认知负荷与心理压力策略调整认知负荷与心理压力，并获取大于或等于训练个体数量阈值的训练个体在所述认知负荷与心理压力下对应的个体信道状态信息数据；对所述个体信道状态信息数据进行预处理，得到预处理的个体信道状态信息训练数据；将预处理的所述个体信道状态信息训练数据对神经网络搭建模型进行训练，得到信道状态信息的神经网络；根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。另一方面，本专利技术还提供一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的装置，包括：用户信道状态信息数据接收器、用户信道状态信息数据预处理器及认知负荷与心理压力测量处理器；其中，所述用户信道状态信息数据接收器，与所述用户信道状态信息数据预处理器相连接，获取用户在无线通信下的用户信道状态信息数据；所述用户信道状态信息数据预处理器，与所述用户信道状态信息数据接收器及认知负荷与心理压力测量处理器相连接，对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据；所述认知负荷与心理压力测量处理器，与所述用户信道状态信息数据预处理器相连接，根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。可选地，其中，所述用户信道状态信息数据预处理器，包括：用户信道状态信息数据稳定化处理单元及用户信道状态信息数据归一化处理单元；其中，所述用户信道状态信息数据稳定化处理单元，与所述用户信道状态信息数据接收器及用户信道状态信息数据归一化处理单元相连接，获取所述用户在无线通信下的用户信道状态信息数据，对所述用户信道状态信息数据进行处理得到稳定的用户信道状态信息数据；所述用户信道状态信息数据归一化处理单元，与所述用户信道状态信息数据稳定化处理单元及认知负荷与心理压力测量处理器相连接，利用归一化模型对所述稳定的用户信道状态信息数据进行归一化处理，得到所述预处理的用户信道状态信息数据。可选地，其中，所述用户信道状态信息数据稳定化处理单元，包括：用户信道状态信息数据滤波处理单元及用户信道状态信息数据弥补处理单元；其中，所述用户信道状态信息数据滤波处理单元，与所述用户信道状态信息数据接收器及用户信道状态信息数据弥补处理单元相连接，对所述用户信道状态信息数据进行滤波处理，去除由于噪声和测量误差引起的异常点，得到滤波后的用户信道状态信息数据；所述用户信道状态信息数据弥补处理单元，与所述用户信道状态信息数据滤波处理单元及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，包括：获取用户在无线通信下的用户信道状态信息数据；对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据；根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，包括：获取用户在无线通信下的用户信道状态信息数据；对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据；根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。2.根据权利要求1所述的基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据，为：获取所述用户在无线通信下的用户信道状态信息数据，对所述用户信道状态信息数据进行处理得到稳定的用户信道状态信息数据；利用归一化模型对所述稳定的用户信道状态信息数据进行归一化处理，得到所述预处理的用户信道状态信息数据。3.根据权利要求2所述的基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，对所述用户信道状态信息数据进行处理得到稳定的用户信道状态信息数据，为：对所述用户信道状态信息数据进行滤波处理，去除由于噪声和测量误差引起的异常点，得到滤波后的用户信道状态信息数据；通过线性插值弥补接所述滤波后的用户信道状态信息数据中的丢包和时延，得到稳定的用户信道状态信息数据。4.根据权利要求3所述的基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，所述滤波处理，为：定义滤波处理策略，定义在区间之外的点为异常点，其中，为这段数据的中位数，为这段数据的中位数绝对偏差，表示数据偏离中位数的耐受范围；对所述用户信道状态信息数据进行滤波处理，去除由于噪声和测量误差引起的异常点，得到滤波后的用户信道状态信息数据。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力，为：通过网络接口控制器获取无线通信中的信道状态信息数据；以预设的认知负荷与心理压力策略调整认知负荷与心理压力，并获取大于或等于训练个体数量阈值的训练个体在所述认知负荷与心理压力下对应的个体信道状态信息数据；对所述个体信道状态信息数据进行预处理，得到预处理的个体信道状态信息训练数据；将预处理的所述个体信道状态信息训练数据对神经网络搭建模型进行训练，得到信道状态信息的神经网络；根据信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。6.根据权利要求1所述的基于无线通信测量认知负荷与心理压力的方法，其特征在于，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力，具体包括选取当前时刻之前的若干个预处理的用户信道状态信息数据生成预测结果，利用归一化算法将预测结果归一化至标准范围内，归一化后的结果作为当前时刻的实际认知负荷与心理压力测量值。7.一种基于无线通信测量认知负荷与心理压力的装置，其特征在于，包括：用户信道状态信息数据接收器、用户信道状态信息数据预处理器及认知负荷与心理压力测量处理器；其中，所述用户信道状态信息数据接收器，与所述用户信道状态信息数据预处理器相连接，获取用户在无线通信下的用户信道状态信息数据；所述用户信道状态信息数据预处理器，与所述用户信道状态信息数据接收器及认知负荷与心理压力测量处理器相连接，对所述用户信道状态信息数据进行数据特征预处理，得到预处理的用户信道状态信息数据；所述认知负荷与心理压力测量处理器，与所述用户信道状态信息数据预处理器相连接，根据用户信道状态信息的神经网络及所述预处理的用户信道状态信息数据，预测得到所述用户的认知负荷与心理压力。8.根据权利要求7所述的基于无线通信测量认知负荷与心理压力的装置，其特征在于，所述用户信道状态信息数据预处理器，包括：用户信...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕勇强，孟焱，张潇，汪东升，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11