Method Article

Évaluation des performances de vol et des mouvements oculaires à l’aide d’un simulateur de vol en réalité virtuelle

DOI:

10.3791/65170

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May 19th, 2023

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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

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Un nouveau simulateur de vol en réalité virtuelle a été construit, qui permet une évaluation efficace et peu coûteuse des performances de vol et des mouvements oculaires. Il constitue également un outil de recherche à fort potentiel pour l’ergonomie et d’autres recherches.

Abstract

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L’évaluation efficace et économique de la performance des pilotes est devenue essentielle pour l’industrie de l’aviation. Avec le développement de la réalité virtuelle (VR) et la combinaison de la technologie de suivi oculaire, les solutions pour répondre à ces besoins deviennent une réalité. Des études antérieures ont exploré les simulateurs de vol basés sur la réalité virtuelle, en se concentrant principalement sur la validation de la technologie et la formation au vol. L’étude actuelle a développé un nouveau simulateur de vol VR pour évaluer les performances de vol des pilotes en fonction des mouvements oculaires et des indicateurs de vol dans une scène immersive en 3D. Au cours de l’expérience, 46 participants ont été recrutés : 23 pilotes professionnels et 23 étudiants sans expérience de vol. Les résultats de l’expérience ont montré des différences significatives dans les performances de vol entre les participants avec et sans expérience de vol, les premiers étant plus élevés que les seconds. En revanche, ceux qui avaient de l’expérience du vol présentaient des mouvements oculaires plus structurés et plus efficaces. Ces résultats de la différenciation des performances de vol démontrent la validité du simulateur de vol VR actuel en tant que méthode d’évaluation des performances de vol. Les différents modèles de mouvements oculaires avec l’expérience de vol constituent la base de la sélection future du vol. Cependant, ce simulateur de vol basé sur la réalité virtuelle présente des lacunes telles que le retour de mouvement par rapport aux simulateurs de vol traditionnels. Cette plate-forme de simulateur de vol est très flexible, à l’exception de son faible coût apparent. Il peut répondre aux divers besoins des chercheurs (par exemple, mesurer la conscience de la situation, le mal de la RV et la charge de travail en ajoutant des échelles pertinentes).

Introduction

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L’Agence européenne de la sécurité aérienne (2012) classe les simulateurs de vol en deux catégories : installations de formation, simulateurs de programmes de vol et de navigation, équipements de formation au pilotage et simulateurs de vol complets1. À ce jour, une gamme de simulateurs de vol est disponible pour la formation, allant des systèmes de table de bas niveau aux simulateurs de vol complets basés sur le mouvement très compliqués2. Le simulateur traditionnel comprend un modèle de dynamique de vol, une simulation de système, un cockpit matériel, une visualisation externe et une simulation de mouvement en option

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Protocol

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Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le Conseil d’examen institutionnel (IRB) de l’Université Tsinghua, et le consentement éclairé a été obtenu de tous les participants. Une fois l’achèvement terminé, tous les participants ont reçu 12 $ (ou un cadeau de valeur égale).

1. Sélection des participants

  1. Recrutez les participants en fonction d’une étude préalable de l’analyse de puissance à l’aide du logiciel G*Power35 (voir le tableau des matériaux) pour vous assurer que le nombre de participants correspond à la taille de l’échantillon attendue donnée par G*Pow....

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Results

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Pour l’expérience actuelle, 23 experts ayant une expérience de vol et 23 novices sans expérience de vol ont été choisis. Les participants étaient âgés de 25 à 58 ans (experts : M = 32,52 ans, ET = 7,28 ans ; novices : M = 29,57 ans, ET = 5,74 ans). Le sexe de tous les participants était masculin. Tous les novices ont été recrutés à l’Université Tsinghua (étudiants ou professeurs), et tous les experts provenaient de China Eastern Airlines.

Mouvement o.......

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Discussion

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L’étude actuelle a évalué si les participants ayant une expérience de vol avaient de meilleures performances de vol que ceux sans expérience de vol dans un simulateur de vol basé sur la RV. Plus important encore, il a évalué si un modèle de mouvement oculaire plus optimisé pouvait être trouvé chez ces participants ayant de meilleures performances de vol. Les résultats présentent des différences significatives entre les participants avec et sans expérience de vol pour trois indicateurs QAR clés : l’angle de tangage 1 s av.......

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Disclosures

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Les auteurs n’ont déclaré aucune divulgation financière ni conflit d’intérêts.

Acknowledgements

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Les auteurs sont incroyablement reconnaissants à M. Li Yan pour son aide dans le recrutement des participants au projet pilote et remercient Mme Bu Lingyun pour son travail sur le dessin. La recherche a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (numéro de subvention T2192931, 72071185), le National Brain Project (numéro de subvention STI2030-Major Projects2022ZD0208500), le National Key Laboratory Project of Human Factors Engineering (numéro de subvention SYFD062003), le National Key Laboratory Project of Human Factors Engineering (numéro de subvention 6142222210201), et l’année 2022 Grands projets de recherche logistique militaire Grant....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SDK de moteur 3DEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		Ce SDK est un outil d’analyse gratuit à la fois puissant et flexible conçu pour les jeux.
ProcesseurIntelIntelCore i9L’un des processeurs les plus puissants du marché grand public.
SDKTobiiTobii XR SDKCe SDK fournit un accès indépendant de l’appareil aux données de suivi oculaire pour permettre le développement de casques de nombreux fournisseurs de matériel différents et n’est pas limité aux appareils utilisant le matériel Tobii Eye Tracking.
Logiciel de suivi oculaireDéveloppé par l’équipeUn programme qui suit le mouvement des yeux d’une personne pendant qu’elle utilise un casque de réalité virtuelle.
Programme FlySimulatorDéveloppé par l’équipeUn logiciel qui simule des expériences de vol dans un environnement virtuel, à l’aide d’un HMD VR et de contrôleurs portables.
Carte graphiqueNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 NVIDIA CUDA Cores
1.70 GHz Boost Clock  ;   ;
24 Go Taille de mémoire
GDDR6X Type		L’une des cartes graphiques les plus puissantes du marché grand public.
Système d’exploitation (OS)MicrosoftWindows XPUn système d’exploitation (OS) développé et distribué exclusivement par Microsoft Corporation
Panneau de configurationTHRUSTMASTERAvion d’attaque A-10C de l’U.S. Air Force Joystick HOTAS
ReplicaTHRUSTMASTER2960720Avion d’attaque A-10C de l’U.S. Air Force HOTAS
Replica pédaleTHRUSTMASTERTPR gouvernail pendulaire
Réplique de la manette des gazTHRUSTMASTERU.S. Air Force A-10C Avion d’attaque HOTAS
Écran connecté au PCRedmiRMMNT27NF, 27 pouces, 1920 X 1080 rapport de résolutionL’écran permet à l’expérimentateur de voir simultanément ce qui se passe dans le HMD VR Logiciel d’enregistrement d’écran
OBS ProjectOBS Studio Version 28.0Un logiciel gratuit et open source pour l’enregistrement vidéo et la diffusion en direct
Logiciel d’analyse de puissance statistiqueOpen-SourceG*power Version 3.1.9.6Un outil gratuit et convivial pour estimer la puissance statistique et la taille de l’échantillon.
Logiciel statistiqueIBMSPSS Version 24.0Une puissante plate-forme logicielle statistique
Outil statistique polyvalentLogiciel GraphPad GraphPadPrism Version 9.4.0Un outil statistique polyvalent spécialement conçu pour les scientifiques et non les statisticiens
Magasin d’applications VRHTC CorporationVIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6Un magasin d’applications pour la réalité virtuelle où les clients peuvent explorer, créer, se connecter et découvrir le contenu qu’ils aiment et dont ils ont besoin.
Visiocasque VR (HMD)HTC CorporationVIVE Pro EyeUn casque VR avec suivi oculaire de précision
Logiciel VRSteamSteam VR Version 1.23Un outil pour découvrir du contenu VR sur le matériel
de recherche de recherche 2960720 2971004 2962072 2960748 2960769

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....

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

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