Evaluación del rendimiento de vuelo y los patrones de movimiento ocular mediante un simulador de vuelo de realidad virtual
19 de mayo de 2023
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.
El estudio actual desarrolló un nuevo simulador de vuelo de realidad virtual para evaluar a los pilotos en función del movimiento ocular y los indicadores de los artistas de vuelo en un escenario inmersivo en 3D. La plataforma del simulador de vuelo es altamente flexible, además de de bajo costo. Puede satisfacer las diversas necesidades de los investigadores.
El método también se puede aplicar a astronautas seleccionados, además de pilotos. Comience instalando el simulador de vuelo. Únase el panel de control de estrangulamiento, tratándolos como una unidad.
Conecte el acelerador, el joystick y el pedal al módulo de PC del simulador de vuelo a través de USB. A continuación, conecte la pantalla montada en la cabeza o HMD al módulo PC del simulador de vuelo a través de una caja de enlace. Conecte las estaciones base y los controladores de realidad virtual o realidad virtual VR al HMD a través del software VR en el PC.To configure el área de juego de pie solo para VR, asegúrese de que el HMD esté encendido y conectado a la computadora.
Coloque la estación base en diagonal para que el HMD siempre pueda estar dentro del rango de monitoreo de la estación base mientras lo mantiene fijo, para mantener un entorno de realidad virtual estable. Luego, configure un área de juego solo para estar de pie de acuerdo con las indicaciones proporcionadas por el software de realidad virtual en la computadora. Conecte el módulo de control de vuelo sintonizado y la pantalla grande a la misma computadora que el VR HMD.
Presente la tarea y la operación del simulador a los participantes explicando el patrón de tráfico y el mapa e instruyendo a los participantes sobre cómo usar el simulador de vuelo de realidad virtual. Coloque a cada participante un HMD VR, calibre sus movimientos oculares y ajuste la altura del dispositivo, la distancia interpupilar y el punto de mirada. A continuación, abra el software de grabación de pantalla e inicie el simulador de vuelo para el entrenamiento de vuelo.
Instruya a los participantes sobre cómo usar el pedal de vuelo, el joystick y el acelerador para dirigirse lo más cerca posible de la línea de vuelo de referencia. Una vez completado, reinicie el acelerador de vuelo y los botones del interruptor del motor. A continuación, detenga la grabación.
Para llevar a cabo experimentos de vuelo formales, coloque el VR HMD para los participantes e inicie el estudio OBS para comenzar a grabar la pantalla. Los datos de movimiento ocular de los AOI del instrumento, la velocidad aerodinámica, la velocidad vertical, la altitud y los indicadores de velocidad del motor mostraron que los expertos tenían una distribución más uniforme de los datos de movimiento ocular en torno al valor medio en el indicador de velocidad aerodinámica, el indicador de altitud, el indicador de velocidad vertical y el indicador de actitud en comparación con los novatos. Los datos de rendimiento de vuelo de los expertos se centraron principalmente en el valor promedio en términos de tiempo total de vuelo, distancia media desde la línea de referencia, ángulo de cabeceo un segundo antes del aterrizaje y la desviación estándar de la distancia desde la línea de referencia en comparación con los novatos.
Calibra los momentos oculares de cada participante y ajusta la altura del dispositivo, la distancia interpupilar y el punto de mirada en consecuencia.
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Visión general
Este estudio presenta un nuevo simulador de vuelo de realidad virtual diseñado para evaluar el rendimiento de los pilotos a través de los movimientos oculares y los indicadores de vuelo en un entorno inmersivo 3D. El simulador es rentable y adaptable, atendiendo a diversas necesidades de investigación.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Factores humanos
- Tecnología de realidad virtual
Antecedentes
- Los simuladores de vuelo existentes pueden ser caros y poco flexibles.
- Los patrones de movimiento ocular son cruciales para evaluar el rendimiento del piloto.
- La realidad virtual ofrece experiencias inmersivas que pueden mejorar la capacitación y la evaluación.
- Este estudio tiene como objetivo abordar las limitaciones de los simuladores tradicionales.
Propósito del estudio
- Desarrollar un simulador de vuelo VR de bajo costo.
- Evaluar el rendimiento del piloto basado en los movimientos oculares y los indicadores de vuelo.
- Proporcionar una herramienta versátil para investigadores en varios campos.
Métodos utilizados
- Desarrollo de una plataforma de simulador de vuelo VR.
- Integración de tecnología de seguimiento ocular.
- Implementación de un escenario inmersivo 3D para pruebas.
- Flexibilidad para adaptarse a diferentes requisitos de investigación.
Resultados principales
- El simulador evalúa eficazmente el rendimiento del piloto.
- Los datos de movimiento ocular proporcionan información sobre el comportamiento de vuelo.
- Solución rentable para aplicaciones de investigación.
- Potencial para su uso en procesos de selección de astronautas.
Conclusiones
- El simulador de vuelo VR es una valiosa herramienta de investigación.
- Cumple diversas necesidades en la capacitación y evaluación de pilotos.
- Las futuras aplicaciones pueden extenderse a otros campos más allá de la aviación.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
Quantitative evaluation of operator performance using VR-based simulators with integrated eye-tracking offers scalable, cost-effective solutions for high-stakes selection and training workflows. The ability to differentiate expertise through objective flight and gaze metrics supports predictive confidence in candidate assessment and protocol optimization. This approach enables data-driven decision-making at critical inflection points in talent selection and operational readiness pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Supports hypothesis-driven evaluation of cognitive and motor performance in complex simulated environments.
- Enables mechanistic de-risking by correlating behavioral outputs with physiological or neurological readouts.
- Facilitates objective differentiation of expertise, informing selection criteria for translational research models.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible platforms for assessing operator-dependent variables in human factors research.
- Generates quantitative eye movement and performance data suitable for downstream analytics and benchmarking.
- Enables scalable screening of candidate populations for cognitive or psychomotor traits relevant to biopharma device usability studies.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with translational biomarker strategies by linking behavioral metrics to underlying neurocognitive processes.
- Supports continuity from early discovery through preclinical validation in human-machine interface research.
- Reduces risk in advancing candidate technologies by providing predictive, quantitative endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This VR-based evaluation platform fits within early discovery and screening phases, supporting both hypothesis testing and quantitative assessment of operator performance for translational research and device development.
- Discovery Biology: Enables controlled testing of cognitive and behavioral hypotheses in immersive, reproducible settings.
- Screening: Delivers standardized, quantitative outputs for cross-population comparison and candidate triage.
- Analytics: Provides high-resolution eye movement and performance data for statistical analysis and decision support.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical validation by linking behavioral outputs to functional endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, low-cost platform adaptable to diverse research and development needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in operator selection and protocol optimization.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of human performance assessments.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and reduces late-stage risk in device and protocol development.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidate technologies and workflows.
Implementation Considerations
- Requires expertise in VR system setup, eye-tracking calibration, and behavioral data analysis.
- Demands robust instrumentation and analytical infrastructure for high-fidelity data capture and processing.
- Necessitates cross-team standardization of protocols and data interpretation frameworks.
- May require adaptation for specific model systems or research populations.
- Limitations include reduced motion feedback compared to traditional simulators, as noted in the source.
