虚拟维修训练认知过程中视觉注意和认知负荷的研究

发布时间：2020-05-17 03:16

【摘要】：随着科学技术的不断进步和快速发展,大型装备结构变得越来越复杂,维修技术难度和维修成本越来越高。虚拟维修训练,一种利用虚拟现实技术进行虚拟维修的方法,解决了传统维修训练中的消耗资源大、受环境影响、无法提前分析维修性等难题,得到了广泛的关注和研究。本文针对虚拟维修训练过程中的认知负荷情况和视觉注意情况展开了研究,主要包括几个部分:(1)介绍了虚拟维修训练的背景和国内外研究现状,总结当前存在的问题并提出了本文主要研究内容——虚拟维修训练中视觉注意和认知负荷情况的研究。(2)介绍了视觉注意机制以及视觉注意分配的概念和视觉注意模型,认知负荷概念及产生,认知负荷的分类,影响认知负荷的设计效应以及认知负荷的评价方法,为接下来的研究打好了基础。(3)降低虚拟维修训练过程中认知负荷的方法的研究。在影响认知负荷效应的基础上,通过设计对比实验研究了冗余效应和通道效应以及它们的交互效应在不同程度认知负荷下对虚拟维修训练受训人员的认知负荷的影响。(4)认知负荷的综合评价方法研究。本文通过研究认知负荷的各种测量方法的优缺点,建立了一个综合评价方法的数学模型,该模型综合了主观评价法,任务绩效评价法以及生理指标评价法,并设计对比实验,验证了该模型的可靠性。(5)基于神经网络的认知负荷评估模型研究。本文将认知负荷分为三个等级,用主观、生理和任务绩效三个方面的5个指标作为依据,建立BP神经网络模型和概率神经网络模型对认知负荷进行评估并比较了两种模型的优劣。(6)不同认知负荷下视觉注意分配的研究。本文通过设计对比实验,研究了不同认知水平受训人员的视觉注意资源随不同任务环境进行动态分配的情况,并结合任务完成情况来分析了不同程度认知负荷对受训人员视觉注意分配的影响。
【图文】：

认知负荷,难度,认知资源,效应研究

但本质上是有助于学习活动的，这与外在认知负荷有本质上的区别，因此相关认逡逑知负荷也称为有效认知负荷（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ邋ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ邋ｌｏａｄ）。逡逑认知负荷总量（Ｔｏｔａｌ邋Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ邋Ｌｏａｄ，邋ＴＣＬ）即这三种认知负荷相加的总和，图２－１逡逑说明了它们之间的关系。逡逑学习材抖复杂性逡逑外部决定的ＩＣＬ逡逑，邋＜Ｅｉａ）逡逑＿认知负，外在认知负邋＋相关员邋＿逡逑荷（ＩＯＬ）邋一邋荷（ＥＣＬ）邋一邋荷（ＧＣＬ＞邋；ｊ邋一逡逑认知＿丽得：孤逦］逡逑内部决定的ｉａ＞邋１逦？：逡逑ａ逡逑图２－１各种认知￥荷之间的关系逡逑在之前的研宄中，很多研宄者都默认认知负荷是线性相加的，也就是说认知负荷逡逑会随着任务数量和难度增加或减少，可是这一观点并没有受到一致的认可。２００６年，逡逑Ｗｈｅｌａｎ研宄提出，认知负荷是非线性可加的，它的大小不仅随着任务的数量和难度增逡逑加减小，还取决于学习者所获得的认知资源多少。关于认知负荷是线性相加还是非线逡逑性相加，研宄者们并没有形成一致的看法。逡逑２．邋３．邋３降低认知负荷的效应研究逡逑认知负荷理论体系中一个非常重要的研宄方向就是研宄降低认知负荷的方法

模型图,枪支,模型

３．邋３实验平台逡逑实验在虚拟维修训练平台ＧｕｎＤｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ２邋３Ｄ上进行。该平台提供的三维立体环逡逑境逼真，枪支零部件准确有效，利用该平台可以进行有效的拆装训练。该软件不仅能够逡逑向受训人员展示拆卸与组装的ｄｅｍｏ，，还具有各种类型枪支的介绍，还具有求助功能，逡逑每次求助会增加３０秒操作时间。图３－１，３－２，邋３－３和３－４是本实验过程中用到的两种枪逡逑支的模型。逡逑逦目墨——邋ｕ逡逑逦ＩＩ＿＿＿＿＿邋ＩＩＩ丽Ｍｉｌ曑Ｉｌｌ＿ｌ＿ｉｒ＿ｉ＿ｌｌｌ］ｌｌｌｉｉ＿邋ＩｌｉｍｗW＇？Ｉ逦■■．卜：咖哢．ｍ疆酬逡逑图３－１邋Ｇｌｏｃｋ－１９枪支模型逦图３－２邋Ｇｌｏｃｋ－１９枪支模型拆卸图逡逑－邋－－，－ｎ逦逦邋逦邋＿逦．逦－逦－逡逑￣ｍ逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：E92;TP391.9

【参考文献】