Method Article

הערכת ביצועי טיסה ודפוסי תנועות עיניים באמצעות סימולטור טיסה של מציאות מדומה

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

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

נבנה סימולטור טיסה חדש של מציאות מדומה, המאפשר הערכה יעילה וזולה של ביצועי טיסה ודפוסי תנועת עיניים. הוא גם מספק כלי מחקר בעל פוטנציאל גבוה עבור ארגונומיה ומחקרים אחרים.

Abstract

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

הערכת ביצועים יעילה וחסכונית של טייסים הפכה קריטית לתעשיית התעופה. עם התפתחות המציאות המדומה (VR) והשילוב של טכנולוגיית מעקב עיניים, פתרונות שיענו על צרכים אלה הופכים למציאות. מחקרים קודמים בחנו סימולטורי טיסה מבוססי VR, והתמקדו בעיקר בתיקוף טכנולוגיות ואימוני טיסה. המחקר הנוכחי פיתח סימולטור טיסה VR חדש כדי להעריך את ביצועי הטיסה של טייסים בהתבסס על תנועת עיניים ומחווני טיסה בסצנה סוחפת תלת ממדית. במהלך הניסוי גויסו 46 משתתפים: 23 טייסים מקצועיים ו-23 סטודנטים ללא ניסיון טיסה. תוצאות הניסוי הראו הבדלים משמעותיים בביצועי הטיסה בין משתתפים עם וללא ניסיון טיסה, כאשר הראשון היה גבוה יותר מהאחרון. לעומת זאת, בעלי ניסיון טיסה הראו דפוסי תנועת עיניים מובנים ויעילים יותר. תוצאות אלה של הבידול של ביצועי הטיסה מדגימות את תוקפו של סימולטור הטיסה הנוכחי של VR כשיטת הערכת ביצועי טיסה. דפוסי תנועת העיניים השונים עם חוויית הטיסה מספקים את הבסיס לבחירת טיסה עתידית. עם זאת, לסימולטור טיסה מבוסס VR זה יש חסרונות כמו משוב תנועה בהשוואה לסימולטורי טיסה מסורתיים. פלטפורמת סימולטור טיסה זו גמישה מאוד למעט העלות הנמוכה לכאורה. זה יכול לענות על הצרכים המגוונים של החוקרים (למשל, מדידת מודעות למצב, מחלת VR ועומס עבודה על ידי הוספת סולמות רלוונטיים).

Introduction

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

הסוכנות האירופית לבטיחות תעופה (2012) מסווגת סימולטורי טיסה כמתקני אימון, מאמני תוכניות טיסה וניווט, ציוד אימון טיסה וסימולטורים מלאיםלטיסה 1. נכון להיום, מגוון סימולטורי טיסה זמינים לאימונים, החל ממערכות שולחניות ברמה נמוכה ועד סימולטורים מורכבים ביותר מבוססי תנועה מלאה2. הסימולטור המסורתי כולל מודל דינמיקת טיסה, סימולציית מערכת, תא טייס חומרה, הדמיה חיצונית והדמיית תנועה אופציונלית3.

לסימולטורי טיסה מסורתיים אלה יש כמה יתרונות כציוד אימון טיסה יעיל. עם זאת, עלותם גבוהה ולא ידידותית לסביבה, שכן ההנעה של כל מערכת דורשת אנרגיה חשמלית משמעותית, במיוחד סימולטור טיסה מלא, ה....

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

Protocol

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

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי מועצת הביקורת המוסדית (IRB) של אוניברסיטת צינגהואה, והתקבלה הסכמה מדעת מכל המשתתפים. לאחר השלמתה, כל המשתתפים קיבלו $12 (או מתנה בעלת ערך שווה).

1. בחירת משתתף

  1. גייסו משתתפים על פי מחקר קודם של ניתוח הספק באמצעות תוכנת G*Power35 (ראו טבלת חומרים) כדי לוודא שמספר המשתתפים עומד בגודל המדגם הצפוי שניתן על ידי G*Power, השווה ל-21.
    הערה: גודל המדגם הצפוי שניתן על ידי G*Power מתייחס למספר המשתתפים המשוער הדרוש במחקר כדי להשיג רמה רצויה של כוח סטטיסטי בהתבסס על גודל ההשפעה שצוין, רמת מובהקות ומבחן סטטיסטי בשימוש. גודל המדגם הצפוי הוא שיקול חשו....

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

Results

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

לניסוי הנוכחי נבחרו 23 מומחים בעלי ניסיון טיסה ו-23 טירונים ללא ניסיון טיסה. המשתתפים היו בגילאי 25 עד 58 (מומחים: M = 32.52 שנים, SD = 7.28 שנים; טירונים: M = 29.57 שנים, SD = 5.74 שנים). המין של כל המשתתפים היה זכר. כל הטירונים גויסו מאוניברסיטת צינגואה (סטודנטים או סגל), וכל המומחים היו מצ'יינה איסטרן איירליינס.

תנועת עיניים
נתוני תנועת העיניים של מכשירי AOI, מחוון מהירות אוויר, מחוון מהירות אנכית, מחוון גובה ומחוון מהירות מנוע אינם מו.......

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

Discussion

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

המחקר הנוכחי העריך אם משתתפים עם ניסיון טיסה היו בעלי ביצועי טיסה טובים יותר מאלה ללא ניסיון טיסה בסימולטור טיסה מבוסס VR. חשוב מכך, המחקר העריך אם ניתן למצוא דפוס אופטימלי יותר של תנועות עיניים אצל משתתפים אלה עם ביצועי טיסה טובים יותר. לתוצאות יש הבדלים משמעותיים בין משתתפים עם וללא ניסיון טיסה בשלושה מדדי QAR מעופפים מרכזיים: זווית המגרש 1 שניות לפני הנחיתה, המרחק הממוצע לקו הייחוס וסטיית התקן של המרחק לקו הייחוס (איור 9B-D). תוצאות אלה מראות כי למשתתפים .......

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

Disclosures

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

המחברים לא הצהירו על גילוי כספי או ניגודי עניינים.

Acknowledgements

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

המחברים אסירי תודה למר לי יאן על עזרתו בגיוס משתתפי הטייס ומודים לגב' בו לינג-יון על עבודתה בציור תמונות. המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענק מספר T2192931, 72071185), פרויקט המוח הלאומי (מספר מענק STI2030-Major Projects2022ZD0208500), פרויקט מעבדת המפתח הלאומי להנדסת גורמי אנוש (מענק מספר SYFD062003), פרויקט מעבדת המפתח הלאומי להנדסת גורמי אנוש (מענק מספר 6142222210201), ולשנת 2022 פרויקטים עיקריים של מענק מחקר לוגיסטי צבאי ופרויקט מפתח של ציוד חיל האוויר מקיף מחקר (מענק מספר KJ2022A000415).

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SDK של מנוע תלת-ממדEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		זה הוא כלי ניתוח חינמי רב עוצמה אך גמיש המיועד למשחקים.
מעבדIntelIntelCore i9אחד המעבדים החזקים ביותר בשוק המיינסטרים.
SDK למעקב אחר תנועות העינייםTobiiTobii XR SDK SDKזה מספק גישה בלתי תלויה למכשיר לנתוני מעקב אחר תנועות העיניים כדי לאפשר פיתוח עבור אוזניות מספקי חומרה רבים ושונים, ואינו מוגבל למכשירים המשתמשים בחומרת מעקב אחר תנועות העיניים של Tobii.
תוכנת מעקב עינייםפותחה על ידי צוותתוכנה העוקבת אחר תנועת העיניים של אדם בזמן שהוא משתמש ב-HMD של מציאות מדומה.
תוכנת FlySimulatorפותחה על ידי צוותתוכנה המדמה חוויות טיסה בסביבה וירטואלית, באמצעות VR HMD ובקרי כף יד.
כרטיס מסךNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 NVIDIA CUDA Cores
1.70 GHz Boost Clock   
גודל זיכרון 24 ג'יגה-בייט
זיכרון GDDR6X סוג		אחד הכרטיסים הגרפיים החזקים ביותר בשוק המיינסטרים.
מערכת הפעלה (OS)MicrosoftWindows XPמערכת הפעלה (OS) שפותחה ומופצת באופן בלעדי על ידי Microsoft Corporation
לוח בקרה משוכפלTHRUSTMASTER2960720 2971004 2962072 2960748 2960769מטוס תקיפה A-10C של חיל האוויר האמריקני HOTAS
ג'ויסטיק העתקTHRUSTMASTER2960720מטוס תקיפה A-10C של חיל האוויר האמריקני HOTAS
דוושתהעתקTHRUSTMASTERTPR הגה תליון
העתק מצערתTHRUSTMASTERמטוס תקיפה A-10C A-10C של חיל האוויר האמריקני HOTAS
מסך מחובר למחשבRedmiRMMNT27NF, 27 אינץ', יחס רזולוציה של 1920 X 1080המסך מאפשר לנסיין לצפות בו זמנית במתרחש בתוכנת
הקלטת מסךOBS ProjectOBS Studio גרסה 28.0תוכנת קוד פתוח חינמית להקלטת וידאו וסטרימינג בשידור חי
תוכנת ניתוח כוח סטטיסטיפתוחG*power גרסה 3.1.9.6כלי חינמי וידידותי להערכת עוצמה סטטיסטית וגודל מדגם.
תוכנה סטטיסטיתIBMSPSS גרסה 24.0פלטפורמת תוכנה סטטיסטית רבת עוצמה
כלי סטטיסטיקה רב תכליתיתוכנתGraphPad GraphPad Prism גרסה 9.4.0כלי סטטיסטיקה רב-תכליתי שנבנה במיוחד עבור מדענים - לא סטטיסטיקאים
חנות אפליקציות VR HTCCorporationVIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6חנות אפליקציות למציאות מדומה שבה לקוחות יכולים לחקור, ליצור, להתחבר ולחוות את התוכן שהם אוהבים וצריכים.
תצוגה רכובה על ראש VR (HMD)HTC CorporationVIVE Pro Eyeאוזניות VR עם מעקב עיניים מדויק
תוכנת VRSteamSteam VR גרסה 1.23כלי לחוויית תוכן VR בחומרה
המחקר המחקר VR HMD קוד

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