CN116168582A - 一种应激训练刺激增强系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应激训练刺激增强系统及方法，包括虚拟现实跳板、VR眼镜、惩罚装置和控制装置，沿虚拟现实跳板长度方向上划分为多个行走区域，每个行走区域上安装有压力传感器采集压力信号；经VR眼镜执行模拟高空行走任务，其上呈现与虚拟现实跳板等效的真实行走区域；惩罚装置通过佩戴方式对被测人员执行惩罚操作；控制装置与VR眼镜、压力传感器、惩罚装置连接，用于向VR眼镜传输模拟高空行走任务，计算行走区域的区域内压力时间累计均值；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到所设定的惩罚刺激启动条件时，控制惩罚装置对被测人员执行惩罚。本发明辅以增强型的惩罚刺激，具有更贴近真实作业环境特点的应激训练。

Description

一种应激训练刺激增强系统及方法
技术领域
本发明涉及应激训练技术领域，具体涉及一种应激训练刺激增强系统及方法。
背景技术
应激是指个体面对实际上的或认识上的至关重要的环境要求时，产生的通过各种生理和心理反应表现出来的身心紧张的状态。能够引起应激反应的事物称为应激源。个体针对由应激源引起的失调而做出的补偿反应成为应激反应，应激的生理反应可以涉及全身各个系统和器官，大脑皮层通过植物神经系统、下丘脑-垂体-靶腺轴和免疫系统进行调节。而应激的心理反应包括消极的认知反应(如错觉感知、注意、记忆困难、难以进行合理决策等)，以及与情绪有关的反应，包括焦虑、恐惧等。
在大多数情况下，特殊人员的作业环境需要其在暴露于环境(噪音、低能见度、异常温湿度等)、生理(受伤、体能下降、躯体症状等)、心理(任务难度、感觉剥夺等)、社会(评审、考核、对团队绩效的担忧等)等多种复合应激源之下，并能够抵御应激带来的心理损害，维持高效的认知加工完成作业任务。因此，需要通过以生理、心理等多种诱发手段共同创造出等效的应激反应，训练心理与认知适应能力，提升心理弹性。
然而，个体产生的应激反应具有主观性与不确定性，现有技术中所采用的应激训练很难适合于不同个体，而过高或过低的应激水平都可能导致训练效果不佳。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种应激训练刺激增强系统及方法，其采用以虚拟现实高空环境为主的应激诱发方法，采用VR眼镜呈现模拟高空行走任务与虚拟现实跳板相结合，同时辅以增强型的惩罚刺激，多种应激诱发手段以可调节的方式配合进行训练效果增强，构建更适宜个体差异、更贴近真实作业环境特点的应激训练系统。
所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种应激训练刺激增强系统，所述系统包括：
虚拟现实跳板，沿所述虚拟现实跳板的整个长度方向上划分为多个行走区域，每个行走区域上安装有压力传感器，用于采集所述虚拟现实跳板上各个行走区域的压力信号；
VR眼镜，用于被测人员佩戴后执行模拟高空行走任务，其上呈现与所述虚拟现实跳板等效的真实行走区域；
惩罚装置，佩戴于被测人员身体上，用于对被测人员执行惩罚操作；
控制装置，其与所述的VR眼镜、压力传感器、惩罚装置连接，用于向所述VR眼镜传输模拟高空行走任务，并接收各所述压力传感器的压力信号后计算行走区域的区域内压力时间累计均值；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件时，所述控制装置控制所述惩罚装置对被测人员执行惩罚，直至被测人员离开当前行走区域或完成模拟高空行走任务为止。
进一步地，所述控制装置包括：
任务模块，用于存储可供执行的模拟高空行走任务，并传输至所述VR眼镜；
压力计算模块，其接收所述压力传感器的压力信号，并计算当前行走区域对应的区域内压力时间累计均值；
惩罚控制模块，用于对当前行走区域的区域内压力时间累计均值与所设定的惩罚启动条件相比对，控制惩罚装置是否启动惩罚刺激。
更进一步地，所述系统还包括迭代记录模块，用于迭代记录各行走区域的阶段性压力峰值并进行累计叠加计算，当压力传感器检测到被测人员回踩到已行走过的行走区域，且在已行走区域持续累加的压力时间累计均值达到所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件时，所述惩罚控制模块控制所述惩罚装置对被测人员执行持续惩罚刺激，直至被测人员离开已走过的行走区域为止。
优选地，所述惩罚装置为便携式经皮神经电刺激仪，所述经皮神经电刺激仪中的电极片贴在被测人员的皮肤表面，且通过所述控制装置无线控制所述电极片的电刺激触发。
优选地，所述虚拟现实跳板上的各个行走区域具有相等长度，且各个行走区域通过颜色进行区分。
另一方面，本发明还提供了一种应激训练刺激增强方法，
被测人员佩戴VR眼镜站立到划分有若干行走区域的虚拟现实跳板的起点；
控制装置将模拟高空行走任务传输至VR眼镜，控制VR眼镜呈现模拟高空行走任务；
被测人员沿着虚拟现实跳板长度方向行走，各行走区域分布的压力传感器采集对应压力信号，将所采集的压力信号传输给控制装置；
控制装置动态计算各行走区域的区域内压力时间累计均值，并与所设定的惩罚刺激启动条件相比对；
若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到所设定的惩罚刺激启动条件时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚，直至被测人员离开当前行走区域或完成模拟高空行走任务为止。
进一步地，所述控制装置动态计算单位行走区域的区域内压力时间累计均值的计算方法如下：
Figure BDA0004105902060000041
其中：fn为距离区间Ln内的区域内压力时间累计均值，单位N；
距离区间Ln为总长度L的N等分(n＝1,2,3……,N,N≥3)；f(t，l)为压力样本，t为当前时刻，l为当前距离。
进一步地，所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件包括：设定时间t内的区域内压力累计阈值f；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值fn大于区域内压力累计阈值f时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚刺激，否则，不对被测人员执行惩罚刺激。
更进一步地，所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件还包括：通过迭代记录模块迭代记录各行走区域的阶段性压力峰值并进行累计叠加计算，当压力传感器检测到被测人员回踩到已行走过的行走区域，且在同一行走区域持续累加的压力时间累计均值超过所设定的累计阈值f时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行持续惩罚刺激，直至被测人员离开已走过的行走区域为止。
本发明技术方案具有如下优点：
A.本发明借助VR眼镜和虚拟现实跳板，通过上传至VR眼镜中的模拟高空行走任务，供被测人员执行模拟高空行走训练，且在VR眼镜中所呈现的虚拟跳板与实际跳板保持一致，记录被测人员在虚拟现实跳板上的行走位置及停留时间，根据设定的区域内压力累计阈值确定是否对被测人员执行惩罚刺激，进一步增强被测人员的应激能力，更有助于提升应激训练水平。
B.本发明所提供的应激训练刺激增强系统无需医疗器械设备，整个应激训练过程简单，方便，适合于不同的训练场景及不同受训人群开展应激训练。
C.本发明依据被测人员的行为数据反馈，可以针对个体差异，基于受训人员的表现实时、动态调节训练强度，是一种人机智能交互的心理训练方法，可调节的惩罚启动条件，配合进行训练效果增强，构建了更适宜个体差异、更贴近真实作业环境特点的应激训练系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提供的第一种系统结构组成示意图；
图2是本发明所提供的第二种系统结构组成示意图；
图3是本发明所提供的VR应激训练刺激增强系统工作原理图；
图4是本发明所提供的VR应激训练刺激增强方法框图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种应激训练刺激增强系统，系统包括：虚拟现实跳板、VR眼镜、惩罚装置和控制装置。
虚拟现实跳板沿虚拟现实跳板的整个长度方向上划分为多个行走区域，每个行走区域上安装有压力传感器，用于采集虚拟现实跳板上各个行走区域的压力信号。这里的多个行走区域是按照步长进行划分的，每一步长距离作为一个行走区域，当然了，这里的各行走区域均保持相等长度。
VR眼镜用于被测人员佩戴后执行模拟高空行走任务，其上呈现与虚拟现实跳板等效的真实行走区域；惩罚装置佩戴于被测人员身体上，用于对被测人员执行惩罚操作。
控制装置与VR眼镜、压力传感器、惩罚装置连接(网络或蓝牙)，用于向VR眼镜传输模拟高空行走任务，并接收各压力传感器的压力信号后计算行走区域的区域内压力时间累计均值；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚，直至被测人员离开当前行走区域或完成模拟高空行走任务为止。
其中的控制装置包括：任务模块、压力计算模块和惩罚控制模块。任务模块用于存储可供执行的模拟高空行走任务，并传输至VR眼镜中呈现；压力计算模块接收压力传感器的压力信号，并计算当前行走区域对应的区域内压力时间累计均值；惩罚控制模块对当前行走区域的区域内压力时间累计均值与所设定的惩罚启动条件相比对，控制惩罚装置是否启动惩罚刺激。
如图2所示，在VR应激训练刺激增强系统中还包括迭代记录模块，用于迭代记录各行走区域的阶段性压力峰值并进行累计叠加计算，可以得到已经踩过的行走区域；当压力传感器检测到被测人员回踩到已行走过的行走区域，且在同一行走区域持续累加的压力时间累计均值超过所设定的累计阈值f时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行持续惩罚刺激，直至被测人员离开已走过的行走区域为止。
上述所采用的惩罚装置为便携式经皮神经电刺激仪，可以佩戴在被测人员的身体上，便携式经皮神经电刺激仪中所包含的电极片贴在被测人员的皮肤表面，且通过控制装置无线(比如蓝牙)控制电极片的电刺激触发。当然，这里的惩罚装置不限于上述优选的惩罚刺激仪器，还可以选择其它类型的惩罚刺激方式，比如噪音刺激等。
图4所示，本发明所提供的应激训练刺激增强方法，具体步骤如下：
【S01】被测人员佩戴VR眼镜站立到划分有若干行走区域的虚拟现实跳板的起点；这里的虚拟现实跳板为被测人员脚踩的现实跳板和VR眼镜呈现的虚拟跳板的结合，被测人员在VR眼镜中所呈现虚拟跳板上的位置与现实跳板上的脚踩位置保持一致；在虚拟现实跳板上以相等长度划分为多个行走区域，所有行走区域上都分布着压力传感器，当被测人员踩在上面时，压力传感器会记录信号，同时还记录被测人员在各个行走区域停留的时间。
【S02】控制装置将模拟高空行走任务传输至VR眼镜，控制VR眼镜呈现模拟高空行走任务。
被测人员在VR眼镜上所观察到的虚拟跳板与现实跳板是完全等效的，被测人员在现实跳板上的位置与在VR眼镜上看到的在虚拟跳板上的位置保持一致。
【S03】被测人员沿着虚拟现实跳板长度方向行走，在各行走区域分布的压力传感器采集对应压力信号，将所采集的压力信号传输给控制装置。
【S04】控制装置动态计算各行走区域的区域内压力时间累计均值fn，并与所设定的惩罚刺激启动条件相比对。控制装置中的压力计算模块动态计算单位行走区域内压力时间累计均值的计算方法如下：
Figure BDA0004105902060000071
其中：fn为距离区间Ln内的压力时间累计均值；
距离区间Ln为总长度L的N等分(n＝1,2,3……,N,N≥3)；f(t，l)为压力样本，t为当前时刻，l为当前距离。
【S05】若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到所设定的惩罚刺激启动条件时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚，直至被测人员离开当前行走区域或完成模拟高空行走任务为止。
控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件包括：设定时间t内的区域内压力累计阈值f；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值fn大于区域内压力累计阈值f时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚刺激，否则，不对被测人员执行惩罚刺激。比如设定3秒内的区域内压力累计阈值f为被试体重样本常模均值的2/3(单位：牛)，被测人员每次踩在一个行走区域上时，都要根据停留时间计算区域内压力时间累计均值fn，并与所设定的累计阈值f进行比较，若满足所设定的惩罚启动条件，则控制经皮神经电刺激惩罚启动，并对被测人员执行惩罚刺激，否则，关闭经皮神经电刺激惩罚，不对被测人员执行惩罚刺激。
为了避免被测人员训练时的回踩，控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件还包括：持续计算单位行走区域内的压力时间累计均值fn，当被测人员离开该区域后，记录下本次该行走区域上的压力时间累计均值最大值(max(fn))。如图3所示，当压力传感器检测到被测人员回踩到已行走过的行走区域时，压力时间累计均值会以上一个max(fn)作为初始值继续累加计算，并在这一行走区域持续累加的压力时间累计均值fn超过所设定的累计阈值f时，触发惩罚装置对被测人员执行持续惩罚刺激，督促其快速前移，直至被测人员离开已走过的行走区域为止，并在此时再次迭代更新该max(fn)，作为进一步累加计算的新初始值，目的是保持被测人员向着终点方向移动。
本发明未述及之处均适用于现有技术。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种应激训练刺激增强系统，其特征在于，所述系统包括：
虚拟现实跳板，沿所述虚拟现实跳板的整个长度方向上划分为多个行走区域，每个行走区域上安装有压力传感器，用于采集所述虚拟现实跳板上各个行走区域的压力信号；
VR眼镜，用于被测人员佩戴后执行模拟高空行走任务，其上呈现与所述虚拟现实跳板等效的真实行走区域；
惩罚装置，佩戴于被测人员身体上，用于对被测人员执行惩罚操作；
控制装置，其与所述的VR眼镜、压力传感器、惩罚装置连接，用于向所述VR眼镜传输模拟高空行走任务，并接收各所述压力传感器的压力信号后计算行走区域的区域内压力时间累计均值；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件时，所述控制装置控制所述惩罚装置对被测人员执行惩罚，直至被测人员离开当前行走区域或完成模拟高空行走任务为止。
2.根据权利要求1所述的应激训练刺激增强系统，其特征在于，所述控制装置包括：
任务模块，用于存储可供执行的模拟高空行走任务，并传输至所述VR眼镜；
压力计算模块，其接收所述压力传感器的压力信号，并计算当前行走区域对应的区域内压力时间累计均值；
惩罚控制模块，用于对当前行走区域的区域内压力时间累计均值与所设定的惩罚启动条件相比对，控制惩罚装置是否启动惩罚刺激。
3.根据权利要求2所述的应激训练刺激增强系统，其特征在于，所述系统还包括迭代记录模块，用于迭代记录各行走区域的阶段性压力峰值并进行累计叠加计算，当压力传感器检测到被测人员回踩到已行走过的行走区域，且在已行走区域持续累加的压力时间累计均值达到所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件时，所述惩罚控制模块控制所述惩罚装置对被测人员执行持续惩罚刺激，直至被测人员离开已走过的行走区域为止。
4.根据权利要求3所述的应激训练刺激增强系统，其特征在于，所述惩罚装置为便携式经皮神经电刺激仪，所述经皮神经电刺激仪中的电极片贴在被测人员的皮肤表面，且通过所述控制装置无线控制所述电极片的电刺激触发。
5.根据权利要求3所述的应激训练刺激增强系统，其特征在于，所述虚拟现实跳板上的各个行走区域具有相等长度，且各个行走区域通过颜色进行区分。
6.一种应激训练刺激增强方法，其特征在于，
被测人员佩戴VR眼镜站立到划分有若干行走区域的虚拟现实跳板的起点；
控制装置将模拟高空行走任务传输至VR眼镜，控制VR眼镜呈现模拟高空行走任务；
被测人员沿着虚拟现实跳板长度方向行走，各行走区域分布的压力传感器采集对应压力信号，将所采集的压力信号传输给控制装置；
控制装置动态计算各行走区域的区域内压力时间累计均值，并与所设定的惩罚刺激启动条件相比对；
若当前行走区域的区域内压力时间累计均值达到所设定的惩罚刺激启动条件时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚，直至被测人员离开当前行走区域或完成模拟高空行走任务为止。
7.根据权利要求6所述的应激训练刺激增强方法，其特征在于，所述控制装置动态计算单位行走区域的区域内压力时间累计均值的计算方法如下：
Figure FDA0004105902010000021
其中：fn为距离区间Ln内的区域内压力时间累计均值，单位N；
距离区间Ln为总长度L的N等分(n＝1,2,3……,N,N≥3)；f(t，l)为压力样本，t为当前时刻，l为当前距离。
8.根据权利要求7所述的应激训练刺激增强方法，其特征在于，所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件包括：设定时间t内的区域内压力累计阈值f；若当前行走区域的区域内压力时间累计均值fn大于区域内压力累计阈值f时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行惩罚刺激，否则，不对被测人员执行惩罚刺激。
9.根据权利要求8所述的应激训练刺激增强方法，其特征在于，所述控制装置中所设定的惩罚刺激启动条件还包括：通过迭代记录模块迭代记录各行走区域的阶段性压力峰值并进行累计叠加计算，当压力传感器检测到被测人员回踩到已行走过的行走区域，且在同一行走区域持续累加的压力时间累计均值超过所设定的累计阈值f时，控制装置控制惩罚装置对被测人员执行持续惩罚刺激，直至被测人员离开已走过的行走区域为止。
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