基于VR的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统

基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统
技术领域
1.本发明涉及vr技术领域，具体涉及一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统。


背景技术：

2.耐挫(mental toughness，mt)是高风险职业人群心理素质的核心成分，是指个人遭受挫折时能承受精神上的打击而免于心理或行为失常的能力。耐挫素质能帮助高风险职业人群从挫折经历中尽快复原并获得心理成长，是高风险职业人群心理健康水平高低的标志，也是决定高风险职业人群工作能力的重要因素，能在一定范围内直接决定战争胜负。
3.以往对高风险职业人群耐挫的训练多为团体或教育训练，亦或通过体能训练提升高风险职业人群耐挫。由于高风险职业人群面对的作业环境和任务等挫折具有高危险、难模拟、不可逆且难重复等特点，常规耐挫训练无法给高风险职业人群制造与真实挫折情境相似的紧张心理，很难达到从难、从严、从实战需要出发的需求。现有的模拟现实环境背景下高风险职业人群耐挫素质训练系统包括：基于虚拟现实的心理弹性训练(stress resilience in virtual environments，strive)。
4.然而，strive系统是基于“虚拟a国家/b国家”战场vr系统开发的，仍处于起步阶段，场景单一且未区分难度梯次，训练方法不具备普适性，且缺乏耐挫素质训练效果评估监测系统，导致缺乏基于现实环境背景下高风险职业人群耐挫素质增强系统。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，解决了场景单一且未区分难度梯次，且缺乏耐挫素质训练效果评估监测系统的技术问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
9.一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，包括体验子系统、训练子系统、评估监测子系统和可穿戴设备；
10.所述体验子系统，用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的vr挫折场景的体验画面；
11.所述训练子系统，用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供与vr挫折场景相对应的训练画面；
12.所述可穿戴设备，用于获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同vr挫折场景下的反馈信息；
13.所述评估监测子系统，用于根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果；若训练有效，则增强训练难度或者更换vr挫折场景，否则降低或者维持训练难度。
14.优选的，所述反馈信息至少包括心理指标、生理指标和行为指标数据。
15.优选的，所述心理指标数据包括训练前后，由高风险职业人群给出的针对vr挫折场景的挫折等级评分，分为1～5级评分，分值越高，挫折感越强；
16.所述生理指标数据包括训练前后，高风险职业人群的心率变异性、眼动；其中，所述心率变异性至少包括低频高频比值、低频标准值和高频标准值。所述眼动至少眨眼次数、注视次数、瞳孔位置和眼动热点图；
17.所述行为指标数据包括训练前后，高风险职业人群的反应时。
18.优选的，所述根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果，具体是指：
19.在单个周期内，采用配对样本t检验法比较高风险职业人群中每一个体对同一vr挫折场景的挫折等级评分、心率变异性、眼动和反应时各指标数据在训练前后的均值差异，若满足前后均值差异比较有统计学意义，即满足第一预设条件，则训练达到即时效果；
20.在多个周期内，重复测量数据的方差分析比较每一个体对同一vr挫折场景的挫折等级评分、心率变异性、眼动和反应时各指标数据在训练前、第一周期后、第二周期后及第三周期后的均值差异；若满足前后均值差异比较有统计学意义，即满足第二预设条件，则训练达到延时效果。
21.示例性的，本发明实施例中的第一预设条件和第二预设条件均可设定为p值小于0.05，即以p＜0.05为差异有统计学意义。
22.优选的，所述vr挫折场景类型包括行为挫折、情绪挫折和认知挫折场景，具体包括：
23.(1)平时
24.丛林作战时解救人质任务中的双向实弹射击场景——任务失败的行为挫折；
25.危险条件下开车寻找可疑目标——爆炸、战友受伤、未找到或找到错误目标，使任务无法顺利完成的行为挫折；
26.雪天夜间岗哨巡逻发现处于危险状态的人——面对无辜受害者的情绪挫折；
27.失去与大部队通讯联络的巷战中目睹战友牺牲——面对熟悉人牺牲、切身体会战争残酷的情绪挫折；
28.文化冲突——如何应对文化休克的认知挫折；
29.(2)战时
30.被领导批评——如何正确对待领导鞭策的认知挫折；
31.调职调级时考核一直不达标——任务失败，训练课目未达标，是否仍能继续的行为挫折。
32.优选的，所述训练画面包括：
33.与所述行为挫折场景相对应的耐挫接种训练画面；
34.与所述情绪挫折场景相对应的耐挫认知重评训练画面；
35.与所述认知挫折场景相对应的耐挫益处发现训练画面。
36.优选的，所述难度梯次包括简单、中等和困难。
37.优选的，所述可穿戴设备包括：
38.vr设备，用于呈现所述体验画面和训练画面；
39.生理反馈仪，用于采集心率变异性指标；
40.眼动仪，用于采集眼动指标；
41.以及vr设备自带插件，用于获取挫折等级评分和反应时指标。
42.(三)有益效果
43.本发明提供了一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：
44.本发明中，体验子系统用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的多个vr挫折场景的体验画面；训练子系统用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供与当前vr挫折场景相对应的训练画面；可穿戴设备用于获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同vr挫折场景下的反馈信息；评估监测子系统用于根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果，将训练效果实时提供反馈信号给高风险职业人群，从而不断增强训练难度，进而有效增强高风险职业人群的耐挫素质。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
46.图1为本发明实施例提供的一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统的结构框图。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
48.本技术实施例通过提供一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，解决了场景单一且未区分难度梯次，且缺乏耐挫素质训练效果评估监测系统的技术问题。
49.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
50.本发明实施例中，体验子系统用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的多个vr挫折场景的体验画面；训练子系统用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供与当前vr挫折场景相对应的训练画面；可穿戴设备用于获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同vr挫折场景下的反馈信息；评估监测子系统用于根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果，将训练效果实时提供反馈信号给高风险职业人群，从而不断增强训练难度，进而有效增强高风险职业人群的耐挫素质。
51.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
52.实施例：
53.如图1所示，本发明实施例提供了一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，包括体验子系统、训练子系统、评估监测子系统和可穿戴设备，各个子系统和可穿戴设备之间可实现连通和交互；
54.所述体验子系统，用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的vr挫折场景的体验画面；
55.所述训练子系统，用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供与vr挫折场景相对应的训练画面；
56.所述可穿戴设备，用于获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同vr挫折场景下的反馈信息；
57.所述评估监测子系统，用于根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果；若训练有效，则增强训练难度或者更换vr挫折场景，否则降低或者维持训练难度。
58.本发明实施例采用虚拟现实技术，构建形成呈难度梯次的基于现实环境的高风险职业人群典型vr挫折场景体验系统、高风险职业人群耐挫素质vr训练系统、耐挫素质vr训练效果多质评估指标监测系统，且该系统具有构想性、沉浸感和交互性，能唤醒高风险职业人群挫折体验并进行高风险职业人群耐挫素质训练。
59.接下来将详细描述上述技术方案的各个组成部分：
60.首先说明的是，本发明实施例中的可穿戴设备至少包括：
61.vr设备(例如htc vive pro eye的虚拟现实可穿戴头盔)，用于呈现所述体验画面和训练画面；
62.生理反馈仪(例如八通道多参数生理反馈仪，通过指端血容量搏动记录心率变异性频域指标)，用于采集心率变异性指标；
63.眼动仪(例如htc vive pro eye专业版vr眼镜内置的眼动仪)，用于采集眼动指标；
64.以及vr设备自带插件，用于获取挫折等级评分和反应时指标。
65.对于体验子系统，其通过vr设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的vr挫折场景的体验画面。
66.示例性的，本发明实施例中的难度梯次包括简单、中等和困难。
67.示例性的，所述vr挫折场景类型包括行为挫折、情绪挫折和认知挫折场景，具体包括：
68.(1)平时
69.丛林作战时解救人质任务中的双向实弹射击场景——任务失败的行为挫折；
70.危险条件下开车寻找可疑目标——爆炸、战友受伤、未找到或找到错误目标，使任务无法顺利完成的行为挫折；
71.雪天夜间岗哨巡逻发现发现处于危险状态的人——面对无辜受害者的情绪挫折；
72.失去与大部队通讯联络的巷战中目睹战友牺牲——面对熟悉人牺牲、切身体会战争残酷的情绪挫折；
73.文化冲突——如何应对文化休克的认知挫折；
74.(2)战时
75.被领导批评——如何正确对待领导鞭策的认知挫折；
76.调职调级时考核一直不达标——任务失败，训练课目未达标，是否仍能继续的行为挫折。
77.对于训练子系统，其通过vr设备，向高风险职业人群提供与vr挫折场景相对应的训练画面。
78.具体的，所述训练画面包括：
79.(1)与所述行为挫折场景相对应的耐挫接种训练画面。
80.示例性的，所述耐挫接种训练画面可以是引导高风险职业人群执行腹式4-1-5深呼吸训练及自我暗示训练的画面。
81.(2)与所述情绪挫折场景相对应的耐挫认知重评训练画面。
82.示例性的，所述耐挫认知重评训练画面可以是引导高风险职业人群认为自己就是一名优秀高风险职业人群及挫折有益身心健康的画面。
83.(3)与所述认知挫折场景相对应的耐挫益处发现训练画面。
84.示例性的，所述耐挫益处发现训练画面可以是引导高风险职业人群分别从个人层面、战友间层面、保家卫国层面认知适应的画面。
85.对于可穿戴设备，其获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同vr挫折场景下的反馈信息。
86.在本发明实施例中，可穿戴设备至少执行两次获取反馈信息。其中一次为训练前的接受指定vr挫折场景刺激时；一次为训练后，接受同一vr挫折场景再次刺激时。
87.具体的，所述反馈信息至少包括心理指标、生理指标和行为指标数据，具体而言：
88.所述心理指标数据包括训练前后，由高风险职业人群给出的针对vr挫折场景的挫折等级评分，分为1～5级评分，分值越高，挫折感越强(例如，1代表未感觉受挫，3代表受挫程度一般，5代表极其受挫)。所述挫折等级评分数据由高风险职业人群直接给出，并由vr设备自带插件自动获取。
89.所述生理指标数据包括训练前后，高风险职业人群的心率变异性、眼动；所述心率变异性至少包括低频高频比值、低频标准值和高频标准值。所述眼动至少包括眨眼次数、注视次数、瞳孔位置和眼动热点图。所述心率变异性数据由生理反馈仪采集，所述眼动数据由眼动仪采集。
90.心率变异性(heart rate variability，hrv)指心率变化情况，反映机体副交感及交感神经的激活程度，是神经体液要素对心血管系统精准调节的结果，能够评估个体的情绪调节能力、应激和认知负荷水平，分为时域和频域两种指标。频域指标将总功率(total power，tp)根据功率频谱密度(power spectral density，psd)分离出频域指标的低频(low frequency，lf，频段004～015hz)和高频(high frequency，hf，频段015～04hz)成分，这两个成分分别反映交感神经活动和副交感神经活动，并且lf和hf标准化值更能反映交感和副交感神经的活动。频域指标的低频成分lfnorm由迷走神经和交感神经共同介导，主要反映交感神经活动，与心率的缓慢变化成分相关，含lfnorm指标在内的较高的hrv表明大脑对外周生理控制更好，个体适应更好(lfnorm＝lf功率/(总功率-极低频功率)
×
100，hfnorm亦然)。
91.眼动研究法是认知心理学研究中的重要方法，眼-脑假说(eye-mind assumption)表明眼动与认知有直接联系，眼动追踪技术是考察大脑认知活动过程及该过程伴随的情绪
反应的有效途径，通过注视次数、注视时间、瞳孔位置、眨眼次数等信息的记录，是分析大脑认知活动加工过程的有效指标，能有效反映个体对信息实时获取和加工的过程。
92.其中：
93.(1)眨眼与认知活动、焦虑呈正相关，可用于评价心理活动，眨眼次数与心理有关，紧张、疲劳、焦虑、受挫时眨眼次数显著增多；
94.(2)注视次数是被试在某个特定研究区域(兴趣区)中的注视点个数，反映被试对该区域的熟悉度、兴趣度，以及被试搜索有效信息的效率。认知负荷越大，注视次数越多；
95.(3)注视时间反应了认知加工的心理负荷程度，加工时间长，说明任务带来的认知心理负荷大。眼动的直接假说(immediacy assumption)和眼-脑假说(eye-mind assumption)指出，注视时间反应了对信息的认知加工时间；策略-方法模型(strategy-tactics model)认为注视点的空间位置特征是获得信息的重要因素；眼-脑加工模型(eye-mind processing model)指出，眼睛注视某内容的时长，代表大脑对该内容的加工时长。伴随认知负荷的增加，个体瞳孔注视点将更集中，注视次数和注视时间会明显上升，而注视时间越短、注视次数越少则认知加工水平越高；
96.(4)眼动热点图反映了被试的兴趣区，主要记录被试在指定场景注视区域中的所有眼动数据。
97.所述行为指标数据包括训练前后，高风险职业人群的反应时。所述反应时也由vr设备自带插件自动获取。
98.反应时间，亦称“反应的潜伏期”，是指从刺激的呈现到反应的开始间的时距。在反应的潜伏期中包含着感觉器官、大脑加工、神经传入传出及肌肉效应器反应所需的时间，其中大脑加工耗费时间最多。
99.对于评估监测子系统，其根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果；若训练有效，则在下一训练周期增强训练难度或者更换vr挫折场景，否则在下一训练周期降低或者维持训练难度。
100.其中，所述根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果，具体是指(假设一共监测3个周期，共为期一个月、1次/10天，即监测频次3次)：
101.在单个周期内，采用配对样本t检验法比较高风险职业人群中每一个体对同一vr挫折场景的挫折等级评分、心率变异性、眼动和反应时各指标数据在训练前后的均值差异，若满足前后均值差异比较有统计学意义，即满足第一预设条件，则训练达到即时效果；
102.在多个周期内，重复测量数据的方差分析比较每一个体对同一vr挫折场景的挫折等级评分、心率变异性、眼动和反应时各指标数据在训练前、第一周期后、第二周期后及第三周期后的均值差异；若满足前后均值差异比较有统计学意义，即满足第二预设条件，则训练达到延时效果。
103.示例性的，本发明实施例中的第一预设条件和第二预设条件均可设定为p值小于0.05，即以p＜0.05为差异有统计学意义。
104.综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
105.1、本发明实施例采用虚拟现实技术，构建形成呈难度梯次的基于现实环境的高风险职业人群典型vr挫折场景体验系统、高风险职业人群耐挫素质vr训练系统、耐挫素质vr训练效果多质评估指标监测系统，且该系统具有构想性、沉浸感和交互性，能唤醒高风险职
业人群挫折体验并进行高风险职业人群耐挫素质训练。
106.2、本发明实施例通过高风险职业人群耐挫素质训练过程中的反馈信息，根据耐挫素质训练效果多质评估指标监测系统动态监测高风险职业人群耐挫素质训练过程中的评估指标的数值，将训练效果实时提供反馈信号给高风险职业人群，从而不断增强训练难度，进而增强高风险职业人群耐挫素质，为高风险职业人群耐挫素质训练提供一套靶点明确，可量化评估心理、生理和行为指标的，训练平台完善的、满足现实环境需求的切实有效的智能化训练技术和设备，为提升高风险职业人群耐挫素质提供装备和软件支撑，有助于遴选优秀高风险作业人员，能确保训练的机动性、灵活性、安全性、可重复性和可控性，为今后便携化、穿戴化、装备化训练提供装备支持，为提升高风险职业人群心理健康和战斗力提供有力保障，具有较好的应用价值。
107.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语
″
包括
″
、
″
包含
″
或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句
″
包括一个
……″
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
108.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，包括体验子系统、训练子系统、评估监测子系统和可穿戴设备；所述体验子系统，用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的vr挫折场景的体验画面；所述训练子系统，用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供与vr挫折场景相对应的训练画面；所述可穿戴设备，用于获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同vr挫折场景下的反馈信息；所述评估监测子系统，用于根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果；若训练有效，则增强训练难度或者更换vr挫折场景，否则降低或者维持训练难度。2.如权利要求1所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述反馈信息至少包括心理指标、生理指标和行为指标数据。3.如权利要求1所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述心理指标数据包括训练前后，由高风险职业人群给出的针对vr挫折场景的挫折等级评分，分为1～5级评分，分值越高，挫折感越强；所述生理指标数据包括训练前后，高风险职业人群的心率变异性、眼动；其中，所述心率变异性至少包括低频高频比值、低频标准值和高频标准值；所述眼动至少包括眨眼次数、注视次数、瞳孔位置和眼动热点图；所述行为指标数据包括训练前后，高风险职业人群的反应时。4.如权利要求3所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的vr训练效果，具体是指：在单个周期内，采用配对样本t检验法比较高风险职业人群中每一个体对同一vr挫折场景的挫折等级评分、心率变异性、眼动和反应时各指标数据在训练前后的均值差异，若满足前后均值差异比较有统计学意义，即满足第一预设条件，则训练达到即时效果；在多个周期内，重复测量数据的方差分析比较每一个体对同一vr挫折场景的挫折等级评分、心率变异性、眼动和反应时各指标数据在训练前、第一周期后、第二周期后及第三周期后的均值差异；若满足前后均值差异比较有统计学意义，即满足第二预设条件，则训练达到延时效果；所述第一预设条件和/或第二预设条件设定为p值小于0.05。5.如权利要求1所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述vr挫折场景类型包括行为挫折、情绪挫折和认知挫折场景，具体包括：(1)平时丛林作战时解救人质任务中的双向实弹射击场景——任务失败的行为挫折；危险条件下开车寻找可疑目标——爆炸、战友受伤、未找到或找到错误目标，使任务无法顺利完成的行为挫折；雪天夜间岗哨巡逻发现处于危险状态的人——面对无辜受害者的情绪挫折；失去与大部队通讯联络的巷战中目睹战友牺牲——面对熟悉人牺牲、切身体会战争残酷的情绪挫折；
文化冲突——如何应对文化休克的认知挫折；(2)战时被领导批评——如何正确对待领导鞭策的认知挫折；调职调级时考核一直不达标——任务失败，训练课目未达标，是否仍能继续的行为挫折。6.如权利要求5所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述训练画面包括：与所述行为挫折场景相对应的耐挫接种训练画面；与所述情绪挫折场景相对应的耐挫认知重评训练画面；与所述认知挫折场景相对应的耐挫益处发现训练画面。7.如权利要求1所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述难度梯次包括简单、中等和困难。8.如权利要求2所述的基于vr的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，其特征在于，所述可穿戴设备包括：vr设备，用于呈现所述体验画面和训练画面；生理反馈仪，用于采集心率变异性指标；眼动仪，用于采集眼动指标；以及vr设备自带插件，用于获取挫折等级评分和反应时指标。

技术总结
本发明提供一种基于VR的模拟现实环境高风险职业人群耐挫素质增强系统，涉及VR技术领域。本发明中，体验子系统用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供呈难度梯次的多个VR挫折场景的体验画面；训练子系统用于通过可穿戴设备，向高风险职业人群提供与当前VR挫折场景相对应的训练画面；可穿戴设备用于获取高风险职业人群在训练前后的，基于相同难度梯次的相同VR挫折场景下的反馈信息；评估监测子系统用于根据反馈信息，判断高风险职业人群耐挫素质的VR训练效果，将训练效果实时提供反馈信号给高风险职业人群，从而不断增强训练难度，进而有效增强高风险职业人群的耐挫素质。有效增强高风险职业人群的耐挫素质。有效增强高风险职业人群的耐挫素质。


技术研发人员：许珂 宋彩萍 冯正直 褚玲玲 吴皓 王佳 夏凡
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/11