一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法与系统。该方法包括：利用时间线分析法和多资源理论确定二维工作负荷评估指标，其中，所述二维工作负荷评估指标包括资源需求占用率和时间分布；根据所述二维工作负荷评估指标，基于动态时间窗与区间代数方法，建立工作负荷评估模型；根据四通道动素对所述工作负荷评估模型进行描述；根据所述工作负荷评估模型评估用户的工作负荷。本发明专利技术的方法所建立的工作负荷评估模型的计算值与主观负荷评估显著相关且吻合较好，具有高的有效性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法与系统
本专利技术涉及一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法与系统。
技术介绍
人在复杂的人机环系统中(如机场调度、设备维修等)承担着非常重要的责任，其能力的发挥决定了系统的可靠性和效率。而人的能力发挥与工作状态又其工作负荷有着密切的关系。由于人的信息处理能力、记忆和注意力等资源有限，不平衡的工作负荷可能导致人的绩效降低甚至出现失误操作，必须确保人的工作负荷在合理区间，并基于合理工作负荷进行复杂的人机环系统设计与人机功能分配。因此，对工作负荷的评估极有必要。目前，主要的工作负荷评估方法有：辅助任务评价法、生理指标评价法、主观评价法、任务分析法。辅助任务评价法通过精心、受控的实验设计，衡量人在执行主任务时的负荷余量；生理指标评价法能实时、准确记录和反映人的生理指标、身心状况，继而能准确衡量人的工作负荷；主观评价法是指从人的主观感受出发去评价工作负荷的强度，当感知到努力程度较高时，此时工作负荷较髙；任务分析法是统计执行任务过程中，人的时间资源或脑力资源的占用情况来评估工作负荷。考虑到复杂人机环系统中的一些特因环境，如人在太空或深海、电磁干扰、振动、狭小密闭空间等，辅助任务评价法、生理指标评价法都有一定侵入性，对人的正常操作产生一定干预，采集程序比较繁琐、采集环境要求较高、应激因素复杂；典型的主观评价法是在任务结束后实施的，且存在个体差异、主观认知影响。任务分析法提供了一种有益的解决思路，但其仅是通过对通道负荷进行加权平均来衡量人的整体、全局工作负荷，无法进行细节层面、弹性的工作负荷评估。因此，极有必要研究一种实施性强、无干扰、弹性的、面向真实任务的工作负荷评估方法。在无干扰工作负荷评估模型的相关研究中发现，时间分布与工作负荷有很大关系，Miller等人在时间分布的基础上提出了时间线分析法，将各个通道的时间占用之和作为工作负荷的评估指标。但是，当各个通道时间分布相同时，由于任务的复杂度不同，也会造成工作负荷的不同，将通道的时间分布当作评估指标存在缺陷。Aldrich等人在Wickens提出的多资源理论的基础上，提出了VACP多资源理论评估模型，将任务的多通道资源占用程度作为评估工作负荷的指标。该方法解释了不同任务对人资源的需求，但是却忽略了时间积累的影响作用。上述方法都是基于单维度指标进行评估，而单维度的工作负荷评估指标不能准确评估工作负荷和描述其特性。因此，本专利技术整合资源占用与时间分布两类指标，综合考虑两类指标的交叉影响，构建一种弹性的、无干扰性的工作负荷评估模型。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法。该方法该所建立的工作负荷评估模型的计算值与主观负荷评估显著相关且吻合较好，具有高的有效性和可靠性。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估系统。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面的实施例公开了一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，包括以下步骤：利用时间线分析法和多资源理论确定二维工作负荷评估指标，其中，所述二维工作负荷评估指标包括资源需求占用率和时间分布；根据所述二维工作负荷评估指标，基于动态时间窗，建立工作负荷评估模型；根据四通道动素对所述工作负荷评估模型进行描述；根据所述工作负荷评估模型评估用户的工作负荷。根据本专利技术实施例的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，所建立的工作负荷评估模型的工作负荷计算值与主观负荷评估显著相关且吻合较好，具有高的有效性和可靠性。进一步地，所述资源占用率指在单位时间内VACP中每个通道上的资源占用程度，其中，V为视觉、A为听觉、C为认知、P为运动。进一步地，工作负荷评估模型表示为：其中，W表示工作负荷，t表示时间分布，ξ表示资源占用率，λ表示资源占用程度，T表示动态时间窗口的时长。进一步地，还包括：对所述工作负荷评估模型进行验证。本专利技术的第二方面的实施例公开了一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估系统，包括：工作负荷评估指标确定模块，用于利用时间线分析法和多资源理论确定二维工作负荷评估指标，其中，所述二维工作负荷评估指标包括资源需求占用率和时间分布；模型建立模块，用于根据所述二维工作负荷评估指标，基于动态时间窗，建立工作负荷评估模型；描述模块，用于根据四通道动素对所述工作负荷评估模型进行描述；评估模块，用于根据所述工作负荷评估模型评估用户的工作负荷。根据本专利技术实施例的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估系统，所建立的工作负荷评估模型的工作负荷计算值与主观负荷评估显著相关且吻合较好，具有高的有效性和可靠性。进一步地，所述资源占用率指在单位时间内VACP中每个通道上的资源占用程度。进一步地，工作负荷评估模型表示为：其中，W表示工作负荷，t表示时间分布，ξ表示资源占用率，λ表示资源占用程度，T表示动态时间窗口的时长。进一步地，还包括：验证模块，用于对所述工作负荷评估模型进行验证。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述的或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是动素-时间窗的分解图；图2是OWL量表示意图；图3是验证的实验流程图；图4是OWL量表与本专利技术的方法的比对示意图；图5是TAWL、时间线分析法、本专利技术的方法、OWL量表的对比示意图；图6是本专利技术实施例的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法与系统。为了便于实施和测量、简化工作负荷的评估过程及保证评估结果的准确性，本专利技术基于时间线分析法和多资源理论，确定了间接获取的资源需求占用率和直接测量的时间分布两个维度主客观综合的工作负荷评估指标，提出了本专利技术的方法本专利技术的方法。图6是根据本专利技术一个实施例的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法的流程图。如图6所示，根据本专利技术一个实施例的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，包括如下步骤：S101：利用时间线分析法和多资源理论确定二维工作负荷评估指标，其中，所述二维工作负荷评估指标包括资源需求占用率和时间分布。具体而言，从工作负荷的构成出发，本文本专利技术提出了资源占用率及时间分布两个指标。工作负荷由脑力和体力负荷组成，从多资源理论和信息加工角度出发，其中脑力负荷与人的感知和认知活动有关，也就是与多资源理论中视觉(visual，简称V)、听觉(Auditory，简称A)及认知(Cognitive，简称C)相关，主要集中在信息获取和信息加工阶段；体力负荷与人操作或运动有关，就是与多资源理论中的运动(Psychomotor，简称P)相关，集中在操作反应阶段。通过V和A的信息获取、通过C的信息加工和反应的运动P描述了任务执行的整个过程，因此，可以通过信息加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，其特征在于，包括以下步骤：利用时间线分析法和多资源理论确定二维工作负荷评估指标，其中，所述二维工作负荷评估指标包括资源需求占用率和时间分布；根据所述二维工作负荷评估指标，基于动态时间窗，建立工作负荷评估模型；根据四通道动素对所述工作负荷评估模型进行描述；根据所述工作负荷评估模型评估用户的工作负荷。

【技术特征摘要】
1.一种基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，其特征在于，包括以下步骤：利用时间线分析法和多资源理论确定二维工作负荷评估指标，其中，所述二维工作负荷评估指标包括资源需求占用率和时间分布；根据所述二维工作负荷评估指标，基于动态时间窗，建立工作负荷评估模型；根据四通道动素对所述工作负荷评估模型进行描述；根据所述工作负荷评估模型评估用户的工作负荷。2.根据权利要求1所述的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，其特征在于，其中，所述资源占用率指在单位时间内VACP中每个通道上的资源占用程度，其中，V为视觉、A为听觉、C为认知、P为运动。3.根据权利要求1所述的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，其特征在于，工作负荷评估模型为：其中，W表示工作负荷，t表示时间分布，ξ表示资源占用率，λ表示资源占用程度，T表示动态时间窗口的时长。4.根据权利要求1所述的基于资源占用与时间分布的工作负荷评估方法，其特征在于，还包括：对所述工作负荷评估模型进行验证。5.一种基于资源占...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，姜昌华，田书婕，王丽，
申请(专利权)人：中国航天员科研训练中心，
类型：发明
国别省市：北京,11