空間環(huán)境下人的能力特性變化

目錄
第1章引言……………………………………………………………………… 1 
1.1 
空間環(huán)境特征及其地面模擬技術(shù)……………………………………… 2 
1.1.1 
空間環(huán)境特征……………………………………………………… 2 
1.1.2 
空間環(huán)境模擬……………………………………………………… 8 
 
1.2 
空間飛行中人的能力優(yōu)勢和作用……………………………………… 17 
1.3 
長期空間飛行中人的作業(yè)能力影響因素……………………………… 20 
1.4 
國際空間站近年來開展的人的能力與績效研究概況………………… 22 
1.5 
空間環(huán)境下人的作業(yè)能力與績效領(lǐng)域國內(nèi)研究進展………………… 27 
參考文獻……………………………………………………………………… 28 
第2章空間環(huán)境對人的基本認知能力與情緒的影響……………………… 31 
2.1 
感知覺…………………………………………………………………… 33 
2.2 
注意……………………………………………………………………… 42 
2.3 
工作記憶………………………………………………………………… 46 
2.4 
長時記憶………………………………………………………………… 49 
2.5 
情緒……………………………………………………………………… 50 
2.6 
總結(jié)與展望……………………………………………………………… 57 
參考文獻……………………………………………………………………… 59 
第3章空間環(huán)境下人的運動操作能力……………………………………… 70 
3.1 
空間飛行對骨肌系統(tǒng)的影響…………………………………………… 71 
3.1.1 
失重性骨丟失……………………………………………………… 71 
3.1.2 
失重性肌萎縮……………………………………………………… 77 
 
3.2 
太空失重狀態(tài)下運動操作能力的變化特征…………………………… 82 
 
3.3 
失重環(huán)境對運動操作控制系統(tǒng)的影響………………………………… 86 
3.4 
人體運動和操作能力研究的地面模擬失重平臺…………………… 88 
3.4.1 
零重力懸吊系統(tǒng)…………………………………………………… 88 
3.4.2 
中性浮力水槽系統(tǒng)………………………………………………… 89 
3.4.3 
人體-6°頭低位臥床實驗………………………………………… 90 
3.4.4 
計算機仿真模型…………………………………………………… 91 
 
3.5 
頭低位臥床模擬失重對人體運動和操作能力的影響………………… 94 
3.5.1 
模擬長期失重效應的人體操作能力變化規(guī)律…………………… 95 
3.5.2 
模擬長期失重效應的人體運動能力變化規(guī)律…………………… 96 
 
3.6 
失重環(huán)境下運動操作能力下降的防護措施…………………………… 98 
3.6.1 
鍛煉防護…………………………………………………………… 98 
3.6.2 
有氧鍛煉措施……………………………………………………… 98 
3.6.3 
阻力鍛煉…………………………………………………………… 99 
3.6.4 
企鵝服…………………………………………………………… 101 
3.6.5 
下體負壓結(jié)合運動鍛煉………………………………………… 101 
3.6.6 
電刺激…………………………………………………………… 103 
3.6.7 
人工重力………………………………………………………… 103 
 
3.7 
總結(jié)與展望…………………………………………………………… 104 
參考文獻……………………………………………………………………… 105
第4章空間環(huán)境下生物節(jié)律的變化及其對作業(yè)能力的影響……………… 112 
4.1 
空間環(huán)境特殊性對生物節(jié)律的影響………………………………… 112 
4.2 
空間節(jié)律紊亂及其對健康的影響…………………………………… 116 
4.3 
空間睡眠紊亂及其對健康的影響…………………………………… 120 
4.4 
空間環(huán)境對人的認知與工效的影響………………………………… 125 
4.4.1 
微重力環(huán)境影響人的認知與績效節(jié)律特征…………………… 125 
4.4.2 
作息制度和非24h 環(huán)境周期對節(jié)律及工效的影響…………… 126 
4.4.3 
狹小、密閉空間對節(jié)律及工效的影響………………………… 131 
 
4.5 
節(jié)律紊亂的對抗措施………………………………………………… 132 
 
4.6 總結(jié)與展望…………………………………………………………… 136 
參考文獻……………………………………………………………………… 137
第5章航天員作業(yè)能力的建模與仿真……………………………………… 143 
5.1 
數(shù)字人建模仿真技術(shù)………………………………………………… 144 
5.1.1 
人體測量模型…………………………………………………… 144 
5.1.2 
骨肌生物力學建模研究………………………………………… 145 
5.1.3 
認知績效建模研究……………………………………………… 148 
 
5.2 
航天員作業(yè)能力建模仿真需求和體系框架分析…………………… 154 
5.2.1 
航天員建模仿真需求和模型框架分析………………………… 154 
5.2.2 
建模仿真系統(tǒng)模型體系及仿真系統(tǒng)框架設(shè)計………………… 159 
 
5.3 
航天員骨肌系統(tǒng)作業(yè)能力的建模與仿真…………………………… 163 
5.3.1 
人體幾何建模及系統(tǒng)集成技術(shù)………………………………… 164 
5.3.2 
航天員運動學和動力學模型的建立及仿真分析……………… 167 
5.3.3 
應力骨重建仿真與長期在軌骨密度預測……………………… 212 
 
5.4 
面向典型人機交互任務的航天員認知績效仿真…………………… 240 
5.4.1 
典型航天任務關(guān)鍵認知特性研究……………………………… 241 
5.4.2 
認知績效模型研究……………………………………………… 242 
5.4.3 
認知績效評估…………………………………………………… 250 
5.4.4 
認知建模仿真實現(xiàn)……………………………………………… 252 
5.4.5 
認知模型驗證…………………………………………………… 257 
 
5.5 
航天員建模仿真系統(tǒng)的集成與應用………………………………… 258 
5.5.1 
系統(tǒng)軟硬件框架及工作流程設(shè)計……………………………… 258 
5.5.2 
多模型交互融合設(shè)計…………………………………………… 259 
5.5.3 
特性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件的功能與實現(xiàn)…………………………… 260 
5.5.4 
作業(yè)任務可視化三維建模……………………………………… 261 
5.5.5 
績效分析結(jié)果的可視化………………………………………… 262 
5.5.6 
平臺綜合調(diào)度管理模塊軟件…………………………………… 264 
5.5.7 
平臺硬件的組成與實現(xiàn)………………………………………… 267 
 
5.5.8 
建模仿真系統(tǒng)應用……………………………………………… 267 
 
5.6 
總結(jié)與展望…………………………………………………………… 268 
參考文獻……………………………………………………………………… 269
第6章空間環(huán)境下人的能力特性變化研究展望…………………………… 282 
6.1 
長期在軌飛行人的能力特性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累與豐富………………… 284 
6.2 
骨肌系統(tǒng)改變在線實時監(jiān)測、評估與靶向防護技術(shù)發(fā)展與完善…284 
6.3 
開展空間腦科學專項研究,深入揭示人在太空的工作能力變化機制…………………………………………………………………… 285 
6.4 
借助空間站任務進一步深入開展生物鐘與睡眠相關(guān)研究………… 285 
6.5 
探索更加便攜、高效和敏感的航天員情緒與認知狀態(tài)測量手段和方法………………………………………………………………… 286 
6.6 
航天員作業(yè)能力建模仿真技術(shù)和平臺發(fā)展與完善………………… 286