一、文档基本信息
- 文档名称：The Multi-Attribute Task Battery II (MATB-II) Software for Human Performance and Workload Research: A User's Guide
- 发布机构：美国国家航空航天局（NASA）兰利研究中心
- 发布时间：2011年7月
- 文档编号：NASA/TM--2011-217164
- 核心用途：为人类绩效与工作负荷研究提供MATB-II软件的使用指导，包括软件安装、任务设置、事件配置、数据输出解读等
二、MATB-II软件概述
1. 发展背景
- 前身：约20年前（1992年）发布的Multi-Attribute Task Battery（MAT Battery），基于DOS和早期Windows系统，是开源的多任务工作负荷与人机交互实验平台，已用于超130项已发表研究，2003年后仍有超40项研究采用。
- 升级原因：原MAT Battery仅适配旧操作系统，MATB-II为适配当前Windows系统（Windows XP SP3、Vista、7等）开发，采用Visual Basic.NET编写。
2. 核心功能与用户类型
- 核心功能：保留原MAT Battery的核心任务，新增配置选项与图形用户界面，支持训练模式与测试模式，可自定义任务超时时间、资源管理任务的泵流量和油箱液位等参数。
- 用户类型 ：
- 实验者：通过软件设置实验会话，配置任务参数与事件。
- 受试者：在实验过程中与软件交互，完成任务并提供工作负荷反馈。
3. 软硬件要求
| 类别 | 具体要求 |
|---|---|
| 操作系统 | 32位系统，Windows XP SP3及以上（Vista、7等） |
| 软件依赖 | .NET Framework 4.0，需安装HotkeyControl.dll、Microsoft.DirectX.dll等DLL文件 |
| 硬件设备 | 鼠标（主要操作工具，部分任务可用键盘快捷键）、操纵杆（跟踪任务必需）、音响/耳机（通信任务必需，用于播放音频指令） |
| 性能要求 | CPU速度和RAM大小需超过运行操作系统的最低要求，避免影响软件运行 |
三、MATB-II核心任务介绍
1. 系统监控任务（SYSMON）
- 任务位置：MATB-II主窗口左上角。
- 任务组成 ：
- 警告灯：左侧灯正常为绿色（"开启"状态），熄灭时需点击或按F5键恢复；右侧灯正常为熄灭（背景色），亮起（红色）时需点击或按F6键关闭。
- 监控刻度盘：4个刻度盘，指针正常在中心区域波动，偏移时需点击对应刻度盘或按F1-F4键恢复，可配置指针"向上"或"向下"偏移事件。
- 超时设置：灯任务超时默认15秒，刻度盘任务超时默认10秒，可在配置文件中修改。
2. 跟踪任务（TRACK）
- 任务位置：主窗口上中部。
- 操作模式 ：
- 自动模式（AUTO ON）：系统自动控制目标在中心区域，无需受试者操作，操纵杆检测正常时默认启动此模式。
- 手动模式（MANUAL）：受试者需用操纵杆将目标保持在矩形框中心，模式切换时网格颜色从浅蓝色变为深蓝色。
- 参数配置 ：
- 更新频率（update）：目标随机移动的频率，可选LOW、MEDIUM、HIGH。
- 响应灵敏度（response）：操纵杆对目标移动的影响程度，可选LOW、MEDIUM、HIGH。
- 数据记录：每15秒记录一次目标与中心点的均方根偏差（RMSD-C），记录间隔可在配置文件修改。
3. 通信任务（COMM）
- 任务位置：主窗口左下角。
- 任务内容：受试者收听音频指令（如空中交通管制请求），仅响应呼号为"NASA504"（自身呼号）的指令，调整指定无线电（COM1、COM2、NAV1、NAV2）的频率。
- 频率范围 ：
- NAV1/NAV2：108.000-117.950，增量0.050。
- COM1/COM2：118.00-135.975，增量0.025。
- 操作方式：选择对应无线电按钮，通过左右箭头调整频率整数部分，右箭头调整小数部分，完成后按ENTER键确认。
- 超时设置：默认30秒，包含音频播放时间，超时未响应则任务重置并记录。
4. 资源管理任务（RESMAN）
- 任务位置：主窗口右下角。
- 任务目标：通过控制8个泵的开关，将主油箱A和B的燃油量维持在2000-3000单位（目标值2500单位），油箱A、B消耗燃油，需从供应油箱（C、D、E、F）补充，E、F为无限容量油箱。
- 泵的状态：可通过事件配置泵"故障（fail）"或"修复（fix）"，故障泵显示红色且无法启动，修复后恢复灰色（关闭状态），启动后显示绿色。
- 数据记录 ：每30秒记录一次油箱容量和泵状态，记录间隔可修改，泵流量默认值如下：
- PUMP1/3：800单位/分钟；PUMP2/4/5/6：600单位/分钟；PUMP7/8：400单位/分钟；油箱A/B消耗速率：800单位/分钟。
5. 调度显示（SCHED）
- 任务位置：主窗口上部。
- 功能：提供"前瞻"功能，显示未来8分钟内通信任务（标记"C"）和跟踪任务（标记"C"）的活动时间，绿色粗条表示任务活跃时段，红色细条表示非活跃时段，帮助受试者预判工作负荷。
6. 工作负荷评分量表（WRS）
- 评分依据：基于NASA任务负荷指数（NASA-TLX），包含6个维度：心理需求、生理需求、时间需求、自身绩效、努力程度、挫折感。
- 操作流程：由事件触发，量表全屏显示，受试者通过滑块评分（"自身绩效"从"良好"到"较差"，其余维度从"低"到"高"），评分时实验计时暂停，完成后点击"Save All"保存，计时恢复。
- 超时设置：默认30秒，超时未完成则自动关闭并记录。
四、软件安装与设置
1. 安装步骤
- 打开MATB安装目录下的"Install"文件夹，双击"SetupMATBII.msi"启动安装程序。
- 跟随安装向导，可默认接受设置，点击"Next"确认安装。
- 安装完成后，确认MATB_CONFIG.xml（配置文件）和MATB_EVENTS.xml（事件文件）在"\MATB\XML"子文件夹中。
2. 启动与初始化
- 启动MATB-II，软件自动检测操纵杆，未检测到则提示"无操纵杆"，跟踪任务不启动。
- 初始化时加载配置文件（MATB_CONFIG.xml）和默认事件文件（MATB_EVENTS.xml），若开启"SELECT_EVENTSFILE_MODE"，可手动选择自定义事件文件。
3. 训练模式与测试模式
| 模式 | 功能特点 |
|---|---|
| 训练模式（TRAIN_MODE） | 显示"Train"菜单，可播放通信任务样本音频、完成工作负荷评分练习，提供白色背景文本框显示额外状态数据（如无线电、频率标签等） |
| 测试模式（TEST_MODE） | 显示"Test"菜单，可测试音响/操纵杆、查看事件列表与任务调度、验证泵流量/超时值等参数，同样提供额外状态数据显示 |
五、任务事件与配置文件
1. 配置文件（MATB_CONFIG.xml）
- 核心组成 ：
- 模式设置（MODE）：7个布尔值参数，控制软件功能，如AUTO_START_MODE（是否自动启动实验）、TASK_BORDER_MODE（是否显示任务边框）等。
- 资源管理速率（RESMAN_RATES）：8个泵的流量和油箱A/B的消耗速率。
- 超时值（TIMEOUT）：WRS、COMM、SYSMON（灯/刻度盘）的超时时间，范围10-60秒，超出则用默认值。
- 记录间隔（RECORDING_INTERVAL）：TRACK（默认15秒）和RESMAN（默认30秒）的数据记录间隔。
- 自定义与保存：修改前建议备份默认文件（如命名为MATB_CONFIG-default.xml），自定义文件需命名为MATB_CONFIG.xml并保存在"\MATB\XML"文件夹。
2. 事件文件（MATB_EVENTS.xml）
- 文件格式：采用XML语法，包含事件开始时间（startTime，格式"h:mm:ss"）、事件类型（如sysmon、track、comm等）及参数。
- 核心事件类型 ：
- 控制事件（control）：START（启动实验计时）、END（结束实验），必需包含。
- 调度事件（sched） ：启动/停止任务（如COMM、TRACK、RESMAN、SYSMON），例如启动通信任务：
<event startTime="0:00:05"><sched><task>COMM</task><action>START</action>...</sched></event>。 - 任务事件：SYSMON的灯/刻度盘状态变化、TRACK的模式切换、COMM的频率调整指令、RESMAN的泵故障/修复、WRS的启动等。
- 命名与保存：默认文件名为MATB_EVENTS.xml，自定义文件可命名为"MATB_EVENTS-xxxx.xml"（xxxx为自定义标识），保存在"\MATB\XML"文件夹，开启"SELECT_EVENTSFILE_MODE"可选择加载。
六、数据输出与解读
1. 输出文件命名规则
- 通用格式：文件名为"任务标识_yyyy_mmddhhmm.txt/csv"，其中"yyyy_mmddhhmm"为实验开始的年月日时分，确保每次实验文件唯一。
- 文件类型 ：
- 主文件：MATB_yyyy_mmddhhmm.txt（记录所有事件处理与受试者响应）。
- 任务文件：SYSM_（SYSMON）、TRCK_（TRACK）、COMM_（COMM）、RMAN_（RESMAN）、WRS_（WRS）开头的txt和csv文件，分别记录对应任务的详细数据。
2. 关键文件解读
- SYSMON输出文件（SYSM_*.txt）：包含事件时间、响应时间（RT）、事件类型（灯/刻度盘）、受影响组件、响应正确性（SYS_OK：TRUE/FALSE）、超时标记（未响应则记录"Event Timedout"）。
- TRACK输出文件（TRCK_*.txt）：记录每次间隔的目标位置样本数、偏差平方和、均方根偏差（RMSD-C），区分单次间隔、单次会话和整体实验的统计数据。
- RESMAN输出文件（RMAN_*.txt）：记录油箱容量（A-F）、泵状态（故障/修复/开启/关闭）、更新类型（TANK UPDATE：Y表示时间触发，N表示操作触发）。
- WRS输出文件（WRS_*.txt）：记录6个维度的评分值、评分耗时、平均评分。
七、实验流程与注意事项
1. 实验基本步骤
- 安装与验证：按步骤安装软件，确认配置文件与默认事件文件在指定路径。
- 文件备份与自定义：备份默认配置文件和事件文件，根据实验需求编辑并保存自定义文件。
- 受试者指导：向受试者说明各任务操作方法（如快捷键、响应规则）。
- 启动实验：选择模式（训练/测试），加载事件文件，启动实验。
- 数据获取：实验结束后，在"\MATB\Data"文件夹获取输出数据文件，进行后续分析。
2. 常见问题与解决
- 操纵杆未检测到：检查操纵杆连接，关闭软件后重新连接并重启。
- 音频文件未找到：确认音频文件（如OWN_COM1_124-575.wav）在"\MATB\Audio"文件夹，文件名与事件文件中指令匹配。
- 事件时间错误：事件开始时间需按顺序排列，不可早于前一事件，最长实验时长为2小时，超出则报错。
- 配置文件缺失：确保MATB_CONFIG.xml在"\MATB\XML"文件夹，避免文件名错误（如后缀为".txt"）。
八、附录资源
文档包含17个附录，提供关键补充信息，核心附录如下：
- 附录A：MATB_CONFIG.xml文件的详细结构与参数说明，包含模式、速率、超时、记录间隔的配置示例。
- 附录B：MATB_EVENTS.xml文件的事件示例，如控制事件、任务事件的XML代码。
- 附录L：事件文件创建指南，包含工作表（实验目标、任务类型、事件序列）、模板文件（如MATB_EVENTS-template-comm.xml）的使用方法。
- 附录Q：通信任务的音频脚本与文件名对应关系，包含80个音频文件的指令内容（如"NASA FIVE ZERO FOUR，tune your COM ONE radio to frequency ONE TWO FOUR POINT FIVE SEVEN FIVE"），遵循ICAO无线电通信标准。