Eye-Tracking während einer komplexen Luftfahrtaufgabe für Einblicke in die Informationsverarbeitung

Unsere Forschung entwickelt objektive psychophysiologische Messungen des Situationsbewusstseins von Piloten mithilfe von Eye-Tracking, um datengesteuertes, kompetenzbasiertes Training und Bewerten zu verbessern. Fortschritte im Bereich Eye-Tracking verbessern das Training in der Luftfahrt, indem sie Aufmerksamkeitszustände wie Müdigkeit, kognitive Belastung und Gedankenwanderung überwachen und so die Leistung und Sicherheit des Piloten verbessern. Integriertes Eye-Tracking in Simulatoren, VR und AR ermöglicht eine realistische Beurteilung des mentalen Zustands und des Scanverhaltens von Piloten und bringt die Forschung über Labore hinaus in reale Cockpits und High-Fidelity-Simulationen.

Eine zentrale Herausforderung ist die Segmentierung von Interessengebieten und die Validierung von Labels, die arbeitsintensiv, aber entscheidend sind. Unser Experiment erforscht eine Automatisierungsmethode im Frühstadium, die weiterentwickelt werden muss. Meine Arbeit unterstützt Eye-Tracking in der Luftfahrtausbildung, um die Informationsverarbeitung, die Aufmerksamkeitszuweisung, das Stressmanagement und das Blickverhalten von Piloten zu bewerten, die auf Risiken hinweisen, die die Überwachung und Sicherheit von Flugzeugen beeinträchtigen.

Schalten Sie zunächst den Flugsimulator und die Projektorbildschirme ein. Drücken Sie auf dem Anweisungsbildschirm auf die Registerkarte "Voreinstellungen" und vergewissern Sie sich, dass die erforderlichen Positions- und/oder Wettervoreinstellungen verfügbar sind. Schalten Sie als Nächstes den Sammlungslaptop ein, und melden Sie sich mit den Anmeldeinformationen an.

Wenn Sie dazu aufgefordert werden, wählen Sie entweder ein bereits vorhandenes Profil aus, erstellen Sie ein neues Profil für einen neuen Teilnehmer oder wählen Sie die Option Gast aus, um die letzte Kalibrierung zu überschreiben. Um die Brille zu kalibrieren, öffnen Sie das Eyetracker-Etui und nehmen Sie die Brille heraus. Wählen Sie dann den Objektivrevolver aus.

Verbinden Sie das USB-Kabel mit dem Micro-USB-Kabel vom Laptop zur Brille. Suchen Sie dann das schwarze Kalibrierungsfeld im Gehäuse des Eyetrackers. Legen Sie die Brille in die Kalibrierbox.

Wählen Sie auf dem Sammlungslaptop im Eye-Tracking-Hub Tools und dann Gerätekalibrierung aus. Drücken Sie im Popup-Fenster auf Start, um die Kalibrierung zu starten. Sobald die Kalibrierung abgeschlossen ist, nehmen Sie die Brille aus der Schachtel.

Um sicherzustellen, dass der Nasenbügel richtig sitzt, weisen Sie den Teilnehmer an, im Cockpit zu sitzen und die Brille aufzusetzen. Überprüfen Sie das Kontrollkästchen für die Passform Ihrer Brille unten rechts auf dem Bildschirm. Wenn die Passform als ausgezeichnet markiert ist, fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort.

Klicken Sie andernfalls auf das Kästchen. Weisen Sie dann den Teilnehmer an, die Passformempfehlungen auf dem Bildschirm zu befolgen, den Objektivrevolver anzupassen, sicherzustellen, dass die Brille bequem sitzt, und geradeaus auf den Laptop zu schauen. Kneifen Sie nun den Nasenbügel in der Mitte zusammen, schieben Sie ihn aus der Brille heraus und schieben Sie einen anderen hinein.

Um dem festen Blickkalibrierungsmodus für die Studie zu folgen, weisen Sie den Teilnehmer an, seinen Kopf so zu bewegen, dass sich das Feld mit dem schwarzen Quadrat überlappt und ausgerichtet ist. Bitten Sie dann den Teilnehmer, seinen Blick auf das Fadenkreuz innerhalb des schwarzen Quadrats zu richten und die Leertaste zu drücken. Überprüfen Sie dann, ob der Steuersatz an die Buchse an der linken Unterseite der Instrumententafel angeschlossen ist.

Navigieren Sie vor der Augapfelkalibrierung zum Parameterfeld im Eye-Tracking-Hub. Aktivieren Sie den Kalibrierungsmodus und wählen Sie Ether Fixierter Blick oder Fester Kopf aus, je nach Studie. Stellen Sie sicher, dass die Kalibrierungspunkte als drei mal drei Raster mit insgesamt neun Punkten angezeigt werden.

Stellen Sie sicher, dass der Validierungsmodus mit dem Kalibrierungsmodus übereinstimmt. Untersuchen Sie dann die Eye-Tracking-Ausgaben und stellen Sie sicher, dass alle erforderlichen Parameter für die Studie mit den Kontrollkästchen aktiviert sind. Klicken Sie im Eyetracking-Hub auf Datei, Einstellungen und Eyetracking.

Vergewissern Sie sich, dass die Abtastrate auf 250 Hertz eingestellt ist. Klicken Sie auf das Kontrollkästchen Setup validieren, und überprüfen Sie, ob der mittlere absolute Fehler weniger als ein Grad beträgt, und speichern Sie dann die Kalibrierung im Profil. Geben Sie dem Teilnehmer für die Datenerfassung klare Anweisungen zum Versuch oder zur Flugroute, einschließlich der Anpassung der Einstellungen auf der Instrumententafel, bevor die Simulation beginnt.

Drücken Sie auf dem Anweisungsbildschirm die orangefarbene Schaltfläche Stopp, um die Datenerfassung zu starten. Vergewissern Sie sich, dass sich die Farbe in Grün ändert und der Text in Flying aktualisiert wird. Drücken Sie auf dem Erfassungslaptop auf Aufzeichnung starten, um die Eyetracker-Daten mit den Flugsimulatordaten zu synchronisieren.

Wenn der Teilnehmer seinen Rundkurs beendet hat und gelandet ist, warten Sie, bis das Flugzeug vollständig zum Stillstand gekommen ist. Drücken Sie auf dem Anweisungsbildschirm die grüne Flugtaste, um die Datenerfassung zu stoppen. Vergewissern Sie sich, dass sich die Farbe wieder in Orange ändert und der Text in Gestoppt aktualisiert wird.

Führen Sie ein Eye-Tracking-Batch-Skript aus, um Interessenbereiche (Areas of Interest, AOIs) für das Gaze Mapping manuell zu definieren. Das Skript öffnet ein neues Fenster für die Auswahl von Schlüsselbildern. Scrollen Sie durch das Video und wählen Sie einen Frame, der alle wichtigen AOIs, die analysiert werden sollen, deutlich anzeigt.

Befolgen Sie die Anweisungen auf dem Bildschirm, um ein Rechteck über einen Bereich des Bildes zu zeichnen, das im gesamten Video sichtbar, einzigartig und stabil bleibt. Zeichnen Sie dann nacheinander ein Rechteck für jeden AOI im Rahmen. Benennen Sie jedes Rechteck entsprechend.

Verwenden Sie die Schaltfläche Weitere hinzufügen, um neue AOIs hinzuzufügen, und drücken Sie bei der letzten auf Fertig. Starten Sie das Skript, um die AOIs zu verarbeiten und Fixationsdaten zu generieren, wodurch ein Diagramm generiert wird, das die Sakkaden und Fixationen über dem Video zeigt. Die Einsatzbedingungen reduzierten die Erfolgsquote von Landungen im Vergleich zu den Basisbedingungen erheblich.

Die Abschlusszeit war in Notfallstudien im Vergleich zu Basisstudien signifikant kürzer. Auch der Landefehler war in Notfallversuchen signifikant höher als in Basisversuchen. Der subjektive Situationsbewusstseinswert war bei Notfallaufgaben im Vergleich zu grundlegenden Aufgaben signifikant niedriger.

Das Angebot und die Nachfrage nach Situationsbewusstsein stiegen von den Basis- zu den Notfallversuchen, und das Verständnis des Situationsbewusstseins nahm von den Basis- zu den Notfallversuchen ab. Die Blickmetriken zeigten eine signifikante Verringerung der Verweildauer auf wichtigen Instrumenten wie dem Höhenmesser und den Lageindikatoren unter Notfallbedingungen. Die Blinzelrate stieg unter Notfallbedingungen im Vergleich zu den Basisbedingungen deutlich an.

Fortschrittliche Blickmetriken wie SGE und GTE wurden unter Notfallbedingungen deutlich reduziert.