海上飞行预适应心理训练技术方法构建及效果研究

由于我国周边海洋安全环境的严峻形势，为了捍卫世界和平和国家利益，我国空军极有可能投入到未来的海上战争之中，因此远海飞行已经成为了目前实战化训练的常态化模式。海上自然条件与陆上有许多不同，执行海上飞行作战训练任务的飞行员会面临如情况复杂、长航时、工作环境恶劣、精神紧张、飞行错觉、救援滞后等困难[1-3]。而且随着新技术的广泛应用，尤其是超视距攻击、精确打击等全新作战理论和模式的出现，使海上制空权争夺更加激烈和残酷。这些都会对飞行员造成强烈心理应激，如未能有效应对，会对飞行操纵和战术动作造成较大影响，严重威胁飞行安全和身心健康[4-5]。因此亟需采取针对性措施，保障飞行员的心理作战效能和心理健康水平。国内外的许多研究也表明，通过预适应心理训练，可以提升军事人员对于作业环境的适应能力，减轻心理应激反应[6-8]。而目前我军还缺乏这方面的针对性训练，因此本研究通过构建海上飞行预适应心理训练技术方法，并验证其应用效果，为后续的研究和推广提供参考经验。

1 对象与方法

1.1 对象 飞行锻炼员及志愿者15人，年龄19～38岁，平均（26.8±5.6）岁。

1.2 方法

1.2.1 海上飞行预适应心理训练技术构建 使用4D仿真技术构建完成“海上飞行环境及作战场景系统”，基于该系统作为海上飞行预适应心理训练的技术方法与设备平台。主要构建方法如下：场景剧本编制：邀请多名海上飞行专家就训练内容进行研讨，在充分交流并结合我军海上飞行训练实际情况的基础上，编写完成海上飞行环境及作战场景任务想定剧本。场景脚本准备：根据场景剧本制定分镜头脚本，包括时间、字母、画面、音乐、制作内容、解说旁白等。场景制作开发：根据确定后的分镜头脚本和技术要求，使用4D仿真技术进行场景开发。开发过程中，由项目组成员、技术外协单位、海上飞行专家共同对场景开发进行讨论沟通，并由1名资深飞行员负责全程具体指导，分别对不同开发阶段工作进行改进和确认。场景完成确认：整体场景系统完成前由课题组和飞行专家进行体验确认，最终完成高逼真度的全部训练场景。

1.2.2 海上飞行预适应心理训练技术效果验证 主观效果评估：由多名飞行专家及航空医学专家依据验收大纲和个人感受，主要从“海上飞行环境及作战场景系统”的内容、参数、功能、特效等方面进行主观效果评估。客观效果评估：①试验设计：飞行锻炼员及志愿者15人，采用被试内配对设计。②试验指标：采集被试训练前和训练中的各类客观生理指标，包括心率变异性（heart rate variability，HRV）：RR间期标准差（standard diviation of all NN intervals，SDNN），相邻RR间期差值的标准差（standard deviation of successive difference between adjacent NN intervals，SDSD），相邻RR间期差值的均方根（root mean square of successive difference between adjacent NN intervals，RMSSD），相邻RR间期差值＞50 ms百分比（percentage of mormal adjacent NN interval difference＞50 ms，PNN50），总功率（total power，TP），极低频功率（very low frequency，VLF），低频功率(low frequency，LF)，高频功率（high frequency，HF），低频功率与高频功率之比(LF to HF ratio，LF/HF) ；脑电波（electroencephalogram，EEG）：θ波最大值（maximum theta wave，Max θ）,θ波平均值（average theta wave，Ave θ），α波最大值（maximum alpha wave，Max α），α波平均值（average alpha wave，Ave α），SMR波最大值（maximum sellsorimotor rhythm wave，Max SMR），SMR波平均值（average sellsorimotor Rhythm wave，Ave SMR），低β波最大值（maximum low beta wave，Max low β），低β波平均值（average low beta wave，Ave low β），高β波最大值（maximum high beta wave，Max high β），高β波平均值（average high beta wave，Ave high β）；其他生理指标：肌电（Electromyography，EMG）、皮肤电导反应（skin conductance response，SCR）[9-11]。③试验工具：采用本研究研发设计的“海上飞行环境及作战场景4D仿真系统”进行海上飞行预适应训练。采用加拿大Thought Technology Co.，Ltd公司研制的BioNeuro Infiniti多参数生物反馈系统进行EEG、EMG、SCR等生理参数的监测与分析。采用北京豪峰有限责任公司生产的生理相干与自主平衡系统（SPCS）进行HRV的监测与分析。④试验步骤：步骤一：依据试验设计开展现场试验，招募飞行锻炼员等被试者15人。步骤二：采集被试者在训练前的安静状态下表1中各项指标作为基线值，采集时长为5 min。步骤三：采集被试者在进行预适应心理训练时的相同指标作为客观效果值。

1.3 统计学处理 应用SPSS 18.0软件对数据进行统计分析，计量资料以±s表示，由于测试数据不符合正态分布，采用相关样本非参数检验法分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 主观效果评估结果 经过多名飞行专家及航空医学专家进行主观体验后认为“海上飞行环境及作战场景系统”较好地再现了海上飞行场景，可以供飞行员在海上飞行前进行针对性预适应训练，以熟悉常见的海上自然环境和常用的海上作战模式。整体场景系统的内容、参数、功能、特效等均通过验收。

2.2 客观效果评估结果 与基线比较，训练中HRV时域各指标差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）；与基线比较，训练中VLF升高（P＜0.05）（表2）；与基线比较，训练中Max θ、Max α、Max SMR、Max low β、Max high β、Ave SMR升高（P＜0.05）（表3）；与基线比较，训练中SCR显著升高（P＜0.01）（表4）。

表1 HRV时域指标的比较

表2 HRV频域指标的比较

表3 脑电指标的比较

表4 肌电、皮肤电指标的比较

3 讨论

众所周知，心理适应能力不是天生的，只有通过特定手段，使受训人员体验各种可能影响心理状况的应激因素，才能逐步形成适应作战需要的心理品质。目前海上飞行中常见的心理应激主要来源于特殊的海上环境，如果能够使飞行员提前了解并熟悉海上飞行环境的特点，就可以有效缓解过度心理应激反应。本研究通过4D仿真技术构建了锅底错觉、超低空飞行、突破音障等海上特殊飞行作战场景，专家体验评估后认为可以帮助飞行员熟悉海上飞行环境，有利于缓解海训初期的心理应激。

在专家评估基础上，本研究还以试验的方式进行了客观效果验证。参照国际相关研究，主要采用了HRV、EEG、EMG、SCR等生理指标反映被试在训练中的心理应激反应[12-13]。HRV是一种敏感、无创的心理应激评估指标[14]，通过分析其变化可以反映训练对心理应激的影响。结果显示，与基线比较训练中被试者VLF升高，提示交感神经功能增强，出现了一定的心理应激反应。

EEG具有时间分辨率高等优势，可以反映人类的心理负荷、认知活动、情绪变化、压力水平等脑功能状态[15]。本研究结果显示，与基线比较训练中被试者的Max θ、Max α、Max SMR、Max low β、Max high β、Ave SMR均升高，提示在训练中被试者出现了脑功能的综合变化，其中既有在心理应激时表现出来的注意、观察等认知能力增强和激动、焦虑等情绪反应，也有在脑力疲劳后出现的反应、判断、操作、感知等认知能力下降和麻木、空虚等情绪反应。试验结果反应了飞行员在执行海上飞行任务时的紧张应激和空虚孤独等多重心理反应，且EEG的主要变化均为各频段的最大值，这种变化在时间上分阶段出现，也符合海上飞行不同阶段飞行员复杂脑功能变化，这与既往研究也有相似之处[16-17]。

EMG是众多肌纤维中运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，可以较好地反映人体的身心负荷和情绪压力[18]。SCR是通过含汗腺的皮肤以微秒（μs）单位显示皮肤电导的变化，是一种心理生理现象，其反映了自主神经兴奋的变化，是心理压力的敏感指标[19]。与基线比较，训练中SCR显著升高，而EMG的升高差异无统计学意义，提示预适应训练可以使被试出现与海上飞行相类似的心理应激反应，EMG和SCR可以在训练中作为评估指标使用，通过其改变来反映训练的效果。

本研究首次利用4D仿真技术系统构建了海上复杂飞行环境，尤其是锅底错觉、超低空飞行、突破音障等特殊环境和飞行科目，使被试者在立体视频和环境组成四维空间内进行针对性心理训练，通过视、听、运动觉等多通道感受激烈逼真的立体战场环境，提升了心理适应和承受能力。训练方法经过试验验证显示达到预期效果要求，可以供飞行员在海上飞行前进行针对性预适应训练，以熟悉常见的海上自然环境和常用的海上作战模式。由于在研究过程中受到主客观因素限制，还存在如仿真逼真度、训练效果试验被试者的例数和代表性、设备的部队适用性等一些有待改进的问题。下一步将通过实际应用后整理细化飞行员的反馈意见，并根据我军海上飞行训练的进展对4D仿真系统的场景内容、机型种类、作战任务等方面进行升级和补充，并作为正式训练课目予以实施。