Method Article

Evaluación del rendimiento de vuelo y los patrones de movimiento ocular mediante un simulador de vuelo de realidad virtual

DOI:

10.3791/65170

⸱

May 19th, 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Psychology Department, School of Social Sciences, Tsinghua University, 2Faculty of Psychology, Beijing Normal University, 3National Key Laboratory of Human Factors Engineering, the China Astronaut Research and Training Center, 4Department of Military Medical Psychology, Air Force Medical University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Se construyó un nuevo simulador de vuelo de realidad virtual, que permite una evaluación eficiente y de bajo costo del rendimiento de vuelo y los patrones de movimiento ocular. También proporciona una herramienta de investigación de alto potencial para la ergonomía y otras investigaciones.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La evaluación eficiente y económica del rendimiento de los pilotos se ha vuelto fundamental para la industria de la aviación. Con el desarrollo de la realidad virtual (RV) y la combinación de la tecnología de seguimiento ocular, las soluciones para satisfacer estas necesidades se están convirtiendo en una realidad. Estudios anteriores han explorado simuladores de vuelo basados en realidad virtual, centrándose principalmente en la validación de tecnología y el entrenamiento de vuelo. El estudio actual desarrolló un nuevo simulador de vuelo de realidad virtual para evaluar el rendimiento de vuelo de los pilotos en función del movimiento ocular y los indicadores de vuelo en una escena inmersiva en 3D. Durante el experimento, se reclutaron 46 participantes: 23 pilotos profesionales y 23 estudiantes universitarios sin experiencia de vuelo. Los resultados del experimento mostraron diferencias significativas en el rendimiento de vuelo entre participantes con y sin experiencia de vuelo, siendo el primero mayor que el segundo. Por el contrario, aquellos con experiencia de vuelo mostraron patrones de movimiento ocular más estructurados y eficientes. Estos resultados de la diferenciación del rendimiento de vuelo demuestran la validez del simulador de vuelo VR actual como método de evaluación del rendimiento de vuelo. Los diferentes patrones de movimiento ocular con la experiencia de vuelo proporcionan la base para la selección de vuelo futuro. Sin embargo, este simulador de vuelo basado en realidad virtual tiene deficiencias como la retroalimentación de movimiento en comparación con los simuladores de vuelo tradicionales. Esta plataforma de simulador de vuelo es muy flexible, excepto por el aparente bajo costo. Puede satisfacer las diversas necesidades de los investigadores (por ejemplo, medir la conciencia de la situación, la enfermedad por RV y la carga de trabajo mediante la adición de escalas relevantes).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La Agencia Europea de Seguridad Aérea (2012) clasifica los simuladores de vuelo como instalaciones de entrenamiento, entrenadores de programas de vuelo y navegación, equipos de entrenamiento de vuelo y simuladores de vuelo completos1. Hasta la fecha, hay una gama de simuladores de vuelo disponibles para el entrenamiento, desde sistemas de mesa de bajo nivel hasta simuladores de vuelo completo basados en movimiento altamente complicados2. El simulador tradicional incluye un modelo de dinámica de vuelo, una simulación de sistema, una cabina de hardware, una visualización externa y una simulación de movimiento opcional

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Todos los métodos descritos aquí han sido aprobados por la Junta de Revisión Institucional (IRB) de la Universidad de Tsinghua, y se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. Después de la finalización, a todos los participantes se les pagó $ 12 (o un regalo de igual valor).

1. Selección de participantes

  1. Reclute participantes de acuerdo con un estudio previo de análisis de potencia utilizando el software G*Power35 (consulte la Tabla de materiales) para garantizar que el número de participantes cumpla con el tamaño de muestra esperado dado por G*Power, q....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Para el experimento actual, se eligieron 23 expertos con experiencia de vuelo y 23 novatos sin experiencia de vuelo. Los participantes tenían entre 25 y 58 años de edad (expertos: M = 32,52 años, DE = 7,28 años; novatos: M = 29,57 años, DE = 5,74 años). El sexo de todos los participantes fue masculino. Todos los novatos fueron reclutados de la Universidad de Tsinghua (estudiantes o profesores), y todos los expertos eran de China Eastern Airlines.

Mov.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

El estudio actual evaluó si los participantes con experiencia de vuelo tenían un mejor rendimiento de vuelo que aquellos sin experiencia de vuelo en un simulador de vuelo basado en realidad virtual. Más importante aún, evaluó si se podía encontrar un patrón de movimiento ocular más optimizado en estos participantes con un mejor rendimiento de vuelo. Los resultados muestran diferencias significativas entre los participantes con y sin experiencia de vuelo en tres indicadores QAR clave de vuelo: el ángulo de cabeceo 1 s ant.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores declararon no haber divulgado información financiera ni tener conflictos de intereses.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores están increíblemente agradecidos al Sr. Li Yan por su ayuda en el reclutamiento de participantes piloto y reconocen a la Sra. Bu Lingyun por su trabajo en el dibujo de imágenes. La investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (subvención número T2192931, 72071185), el Proyecto Nacional del Cerebro (subvención número STI2030-Proyectos Principales2022ZD0208500), el Proyecto de Laboratorio Clave Nacional de Ingeniería de Factores Humanos (subvención número SYFD062003), el Proyecto de Laboratorio Clave Nacional de Ingeniería de Factores Humanos (subvención número 6142222210201), y los Proyectos Principales del año 2022 de ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SDK del motor 3DEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		Este SDK es una herramienta de análisis gratuita potente pero flexible diseñada para juegos.
CPUIntelIntelCore i9Una de las CPU más potentes del mercado principal.
SDK de seguimiento ocularTobiiTobii XR SDKEste SDK proporciona acceso independiente del dispositivo a los datos de seguimiento ocular para permitir el desarrollo de auriculares de muchos proveedores de hardware diferentes y no se limita a los dispositivos que utilizan hardware de seguimiento ocular Tobii.
Software de seguimiento ocularDesarrollado por el equipode investigación Un programa que rastrea el movimiento de los ojos de una persona mientras utiliza un HMD de realidad virtual.
Programa FlySimulatorDesarrollado por el equipode investigación Un software que simula experiencias de vuelo en un entorno virtual, utilizando VR HMD y controladores de mano.
Tarjeta gráficaNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 NVIDIA CUDA Cores
1.70 GHz Boost Clock   
24 GB Tamaño de memoria
GDDR6X Tipo		de memoria Una de las tarjetas gráficas más potentes del mercado principal.
Sistema operativo (SO)MicrosoftWindows XPUn sistema operativo (SO) desarrollado y distribuido exclusivamente por Microsoft
Corporation Réplica del panel de controlTHRUSTMASTER2960720 2971004 2962072 2960748 2960769Avión de ataque A-10C de la Fuerza Aérea de EE. UU. Joystick HOTAS
ReplicaTHRUSTMASTER2960720Avión de ataque A-10C de la Fuerza Aérea de EE. UU. Pedal réplica de
Timónpendular
Réplica del aceleradorTHRUSTMASTERU.S. Air Force A-10C avión de ataque HOTAS
Pantalla conectada al PCRedmiRMMNT27NF, 27 pulgadas, relación de resolución de 1920 X 1080La pantalla permite al experimentador ver simultáneamente lo que está sucediendo en el software de grabación de pantalla VR HMD
Proyecto OBSEstudio OBS Versión 28.0Un software gratuito y de código abierto para la grabación de video y la transmisión en vivo
Software de análisis de potencia estadísticaabiertoG*power Versión 3.1.9.6Una herramienta gratuita y fácil de usar para estimar la potencia estadística y el tamaño de la muestra.
Software estadísticoIBMSPSS versión 24.0Una potente plataforma de software estadístico
Herramienta estadística versátilSoftware GraphPadPrism versión 9.4.0Una herramienta estadística versátil diseñada específicamente para científicos, no estadísticos
Tienda de aplicacionesVR HTC CorporationSoftware VIVE 2.0.17.6 / 2.1.17.6Una tienda de aplicaciones para realidad virtual donde los clientes pueden explorar, crear, conectarse y experimentar el contenido que aman y necesitan.
Pantalla montada en la cabeza de realidad virtual (HMD)HTC CorporationVIVE Pro EyeUn auricular de realidad virtual con seguimiento ocular de precisión
Software de realidad virtualSteamSteam VR versión 1.23Una herramienta para experimentar contenido de realidad virtual en el hardware
HOTASTHRUSTMASTER TPR Código

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Oberhauser, M., Dreyer, D., Braunstingl, R., Koglbauer, I. What's real about virtual reality flight simulation. Aviation Psychology and Applied Human Factors. 8 (1), 22-34 (2018).
  2. Oberhauser, M., Dreyer, D. A virtual reality flight simulator for h....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Virtual Reality Flight SimulatorEye Movement PatternsFlight Performance EvaluationPilot AssessmentEye Tracking TechnologyFlight Experience Comparison3D Immersive SimulationFlight Control ModuleSituation Awareness MeasurementVR Sickness Assessment

Related Articles