Chengye Dai

Fatigue severely degrades operational reliability in high-risk operational settings such as aviation maintenance. Although multimodal physiological signals support objective fatigue assessment, many existing models emphasize temporal patterns without explicitly modeling dependencies among physiological features across modalities. We propose a Physiology-Guided Parallel Graph–Transformer Network (PGTNet) for multimodal fatigue recognition, which incorporates physiologically motivated fatigue-related features derived from multimodal physiological signals. Parallel DGCN and Transformer branches jointly model physiological feature relationships and long-range temporal dependencies, and their representations are integrated through a bidirectional cross-attention mechanism. Under the predefined subject-independent partition, PGTNet achieves an Accuracy of 0.8778 and a Macro-AUC of 0.9648. Eight-fold subject-wise cross-validation yields an average Accuracy of 0.8592 ± 0.0112 across the eight held-out subjects. These results support the effectiveness of PGTNet within the present dataset.

خستگی به طور جدی پایایی عملیاتی را در محیط‌های عملیاتی پرخطر مانند تعمیر و نگهداری هوانوردی کاهش می‌دهد. اگرچه سیگنال‌های فیزیولوژیکی چندوجهی از ارزیابی عینی خستگی پشتیبانی می‌کنند، بسیاری از مدل‌های موجود بر الگوهای زمانی تأکید دارند بدون آنکه به طور صریح وابستگی‌های میان ویژگی‌های فیزیولوژیکی در میان وجه‌ها را مدل‌سازی کنند. ما یک شبکه گراف-ترنسفورمر موازی با راهنمایی فیزیولوژیکی (PGTNet) را برای شناسایی خستگی چندوجهی پیشنهاد می‌کنیم که ویژگی‌های مرتبط با خستگی با انگیزه فیزیولوژیکی را که از سیگنال‌های فیزیولوژیکی چندوجهی استخراج شده‌اند، دربر می‌گیرد. شاخه‌های موازی DGCN و ترنسفورمر به طور مشترک روابط ویژگی‌های فیزیولوژیکی و وابستگی‌های زمانی بلندمدت را مدل‌سازی می‌کنند و بازنمایی‌های آن‌ها از طریق یک سازوکار توجه متقاطع دوسویه ادغام می‌شوند. تحت تقسیم‌بندی از پیش تعیین‌شده مستقل از آزمودنی، PGTNet به دقت (Accuracy) برابر با 0.8778 و Macro-AUC برابر با 0.9648 دست می‌یابد. اعتبارسنجی متقاطع هشت‌تایی مبتنی بر آزمودنی به طور میانگین دقت 0.8592 ± 0.0112 را در میان هشت آزمودنی کنارگذاشته‌شده نشان می‌دهد. این نتایج اثربخشی PGTNet را در مجموعه داده حاضر تأیید می‌کند.