Valutazione delle prestazioni di volo e dei modelli di movimento degli occhi utilizzando il simulatore di volo in realtà virtuale

Summary

È stato costruito un nuovo simulatore di volo in realtà virtuale, che consente una valutazione efficiente e a basso costo delle prestazioni di volo e dei modelli di movimento degli occhi. Fornisce inoltre uno strumento di ricerca ad alto potenziale per l'ergonomia e altre ricerche.

Abstract

Una valutazione efficiente ed economica delle prestazioni dei piloti è diventata fondamentale per l'industria aeronautica. Con lo sviluppo della realtà virtuale (VR) e la combinazione della tecnologia di tracciamento oculare, le soluzioni per soddisfare queste esigenze stanno diventando una realtà. Studi precedenti hanno esplorato i simulatori di volo basati sulla realtà virtuale, concentrandosi principalmente sulla convalida della tecnologia e sull'addestramento al volo. L'attuale studio ha sviluppato un nuovo simulatore di volo VR per valutare le prestazioni di volo dei piloti in base al movimento degli occhi e agli indicatori di volo in una scena immersiva 3D. Durante l'esperimento sono stati reclutati 46 partecipanti: 23 piloti professionisti e 23 studenti universitari senza esperienza di volo. I risultati dell'esperimento hanno mostrato differenze significative nelle prestazioni di volo tra i partecipanti con e senza esperienza di volo, i primi sono più alti dei secondi. Al contrario, quelli con esperienza di volo hanno mostrato modelli di movimento oculare più strutturati ed efficienti. Questi risultati della differenziazione delle prestazioni di volo dimostrano la validità dell'attuale simulatore di volo VR come metodo di valutazione delle prestazioni di volo. I diversi modelli di movimento degli occhi con l'esperienza di volo forniscono la base per la futura selezione del volo. Tuttavia, questo simulatore di volo basato su VR presenta difetti come il feedback di movimento rispetto ai simulatori di volo tradizionali. Questa piattaforma di simulazione di volo è altamente flessibile, tranne che per l'apparente basso costo. Può soddisfare le diverse esigenze dei ricercatori (ad esempio, misurare la consapevolezza della situazione, la malattia da VR e il carico di lavoro aggiungendo scale pertinenti).

Introduction

L'Agenzia europea per la sicurezza aerea (2012) classifica i simulatori di volo come strutture di addestramento, addestratori di programmi di volo e navigazione, attrezzature per l'addestramento al volo e simulatori di volo completi¹. Ad oggi, è disponibile una gamma di simulatori di volo per l'addestramento, dai sistemi da tavolo di basso livello ai simulatori di volo completi basati sul movimento altamente complicati². Il simulatore tradizionale include un modello di dinamica di volo, una simulazione di sistema, una cabina di pilotaggio hardware, una visualizzazione esterna e una simulazione di movimento opzionale

Protocol

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati dall'Institutional Review Board (IRB) dell'Università Tsinghua ed è stato ottenuto il consenso informato di tutti i partecipanti. Dopo il completamento, tutti i partecipanti sono stati pagati $ 12 (o un regalo di pari valore).

1. Selezione dei partecipanti

1. Reclutare i partecipanti in base a uno studio precedente sull'analisi della potenza utilizzando il software G*Power³⁵ (vedere la tabella dei materiali) per assicurarsi che il numero di partecipanti soddisfi la dimensione del campione prevista fornita da G*Power, che equiva....

Results

Per l'esperimento in corso sono stati scelti 23 esperti con esperienza di volo e 23 novizi senza esperienza di volo. I partecipanti avevano un'età compresa tra i 25 e i 58 anni (esperti: M = 32,52 anni, SD = 7,28 anni; principianti: M = 29,57 anni, SD = 5,74 anni). Il sesso di tutti i partecipanti era maschile. Tutti i novizi sono stati reclutati dall'Università Tsinghua (studenti o docenti) e tutti gli esperti provenivano dalla China Eastern Airlines.

Discussion

L'attuale studio ha valutato se i partecipanti con esperienza di volo avevano prestazioni di volo migliori rispetto a quelli senza esperienza di volo in un simulatore di volo basato su VR. Ancora più importante, ha valutato se un modello di movimento oculare più ottimizzato potesse essere trovato in questi partecipanti con migliori prestazioni di volo. I risultati presentano differenze significative tra i partecipanti con e senza esperienza di volo in tre indicatori chiave QAR di volo: angolo di beccheggio 1 s prima dell.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
SDK per motori 3D	Epic Games	Unreal Engine 4 GameAnalytics Unreal SDK	Questo SDK è uno strumento di analisi gratuito potente ma flessibile progettato per i giochi.
CPU	Intel	IntelCore i9	Una delle CPU più potenti sul mercato mainstream.
SDK per il tracciamento oculare	Tobii	Tobii XR SDK	Questo SDK fornisce un accesso indipendente dal dispositivo ai dati di tracciamento oculare per consentire lo sviluppo di cuffie di molti fornitori di hardware diversi e non è limitato ai dispositivi che utilizzano l'hardware Tobii Eye Tracking.
Software di tracciamento oculare	Sviluppato dal team		di ricerca Un programma che traccia il movimento degli occhi di una persona mentre utilizza un HMD per realtà virtuale.
Programma FlySimulator	Sviluppato dal team		Un software che simula esperienze di volo in un ambiente virtuale, utilizzando VR HMD e controller portatili.
Scheda grafica	NVIDIA	GeForce RTX 3090 10496 NVIDIA CUDA Cores 1.70 GHz Boost Clock    24 GB di memoria Tipo di memoria GDDR6X	Una delle schede grafiche più potenti sul mercato mainstream.
Sistema operativo (OS)	Microsoft	Windows XP	Un sistema operativo (OS) sviluppato e distribuito esclusivamente da Microsoft Corporation
Pannello di controllo	THRUSTMASTER	2960720 2971004 2962072 2960748 2960769	U.S. Air Force A-10C aereo d'attacco HOTAS
Replica joystick	THRUSTMASTER	2960720	U.S. Air Force A-10C attacco
pedale	HOTASTimone	pendolare
Replica dell'acceleratore	THRUSTMASTER		U.S. Air Force A-10C attacco aereo HOTAS
Schermo collegato al PC	Redmi	RMMNT27NF, 27 pollici, rapporto di risoluzione 1920 X 1080	Lo schermo consente allo sperimentatore di visualizzare contemporaneamente ciò che sta accadendo nel VR HMD
Software di registrazione dello schermo	OBS Project	OBS Studio Versione 28.0	Un software gratuito e open source per la registrazione video e lo streaming live
Software di analisi statistica della potenza	Open-Source	G*power Versione 3.1.9.6	Uno strumento gratuito e facile da usare per stimare la potenza statistica e la dimensione del campione.
Software statistico	IBM	SPSS Versione 24.0	Una potente piattaforma software statistica
Strumento statistico versatile	Software GraphPad	Prism Versione 9.4.0	Uno strumento statistico versatile creato appositamente per gli scienziati, non per gli statistici,
App store VR	HTC Corporation	VIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6	Un app store per la realtà virtuale in cui i clienti possono esplorare, creare, connettersi e sperimentare i contenuti che amano e di cui hanno bisogno.
	HTC Corporation	VIVE Pro Eye	Un visore VR con tracciamento oculare di precisione
Software VR	Steam	Steam VR Versione 1.23	Uno strumento per sperimentare i contenuti VR sull'hardware