Method Article

Evaluatie van vliegprestaties en oogbewegingspatronen met behulp van Virtual Reality Flight Simulator

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

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

Er werd een nieuwe virtual reality-vluchtsimulator gebouwd, die een efficiënte en goedkope evaluatie van vliegprestaties en oogbewegingspatronen mogelijk maakt. Het biedt ook een onderzoeksinstrument met een groot potentieel voor ergonomie en ander onderzoek.

Abstract

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

Efficiënte en economische prestatie-evaluatie van piloten is van cruciaal belang geworden voor de luchtvaartindustrie. Met de ontwikkeling van virtual reality (VR) en de combinatie van eye-tracking technologie worden oplossingen om aan deze behoeften te voldoen werkelijkheid. Eerdere studies hebben op VR gebaseerde vluchtsimulatoren onderzocht, waarbij de nadruk vooral lag op technologievalidatie en vliegtraining. De huidige studie ontwikkelde een nieuwe VR-vluchtsimulator om de vliegprestaties van piloten te evalueren op basis van oogbewegingen en vluchtindicatoren in een meeslepende 3D-scène. Tijdens het experiment werden 46 deelnemers gerekruteerd: 23 professionele piloten en 23 studenten zonder vliegervaring. De resultaten van het experiment toonden significante verschillen in vliegprestaties tussen deelnemers met en zonder vliegervaring, waarbij de eerste hoger was dan de laatste. Daarentegen vertoonden degenen met vliegervaring meer gestructureerde en efficiëntere oogbewegingspatronen. Deze resultaten van de differentiatie van vliegprestaties tonen de validiteit aan van de huidige VR-vluchtsimulator als beoordelingsmethode voor vliegprestaties. De verschillende oogbewegingspatronen met vliegervaring vormen de basis voor toekomstige vluchtkeuze. Deze op VR gebaseerde vluchtsimulator heeft echter tekortkomingen zoals bewegingsfeedback in vergelijking met traditionele vluchtsimulatoren. Dit vluchtsimulatorplatform is zeer flexibel, behalve de ogenschijnlijk lage kosten. Het kan voldoen aan de uiteenlopende behoeften van onderzoekers (bijv. het meten van situatiebewustzijn, VR-ziekte en werkdruk door relevante schalen toe te voegen).

Introduction

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

Het Europees Agentschap voor de veiligheid van de luchtvaart (2012) categoriseert vluchtsimulatoren als trainingsfaciliteiten, trainers voor vlieg- en navigatieprogramma's, vliegtrainingsapparatuur en complete vluchtsimulatoren1. Tot op heden is er een reeks vluchtsimulatoren beschikbaar voor training, van tafelbladsystemen op laag niveau tot zeer gecompliceerde, op beweging gebaseerde volledige vluchtsimulatoren2. De traditionele simulator omvat een vluchtdynamiekmodel, een systeemsimulatie, een hardwarecockpit, een externe visualisatie en een optionele bewegingssimulatie3.

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

Protocol

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

Alle hier beschreven methoden zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board (IRB) van de Tsinghua University en er is geïnformeerde toestemming verkregen van alle deelnemers. Na voltooiing kregen alle deelnemers $ 12 (of een geschenk van gelijke waarde).

1. Selectie van deelnemers

  1. Rekruteer deelnemers op basis van een eerdere studie van vermogensanalyse met behulp van G*Power-software35 (zie materiaaltabel) om ervoor te zorgen dat het aantal deelnemers voldoet aan de verwachte steekproefomvang gegeven door G*Power, die gelijk is aan 21.
    OPMERKING: De verwachte stee....

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

Results

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

Voor het huidige experiment werden 23 experts met vliegervaring en 23 nieuwelingen zonder vliegervaring gekozen. De deelnemers waren tussen de 25 en 58 jaar oud (experts: M = 32,52 jaar, SD = 7,28 jaar; nieuwelingen: M = 29,57 jaar, SD = 5,74 jaar). Het geslacht van alle deelnemers was mannelijk. Alle nieuwelingen werden gerekruteerd van de Tsinghua University (studenten of docenten) en alle experts waren van China Eastern Airlines.

Oogbewegingen

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

Discussion

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

De huidige studie beoordeelde of deelnemers met vliegervaring betere vliegprestaties hadden dan degenen zonder vliegervaring in een VR-gebaseerde vluchtsimulator. Wat nog belangrijker is, het evalueerde of een meer geoptimaliseerd oogbewegingspatroon kon worden gevonden bij deze deelnemers met betere vliegprestaties. De resultaten vertonen significante verschillen tussen deelnemers met en zonder vliegervaring in drie belangrijke vliegende QAR-indicatoren: pitchhoek 1 s voor de landing, de gemiddelde afst.......

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

Disclosures

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

De auteurs verklaarden geen financiële openbaarmaking of belangenconflicten.

Acknowledgements

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

De auteurs zijn de heer Li Yan ongelooflijk dankbaar voor zijn hulp bij het werven van pilotdeelnemers en erkennen mevrouw Bu Lingyun voor haar werk aan het tekenen van afbeeldingen. Het onderzoek werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (subsidienummer T2192931, 72071185), het National Brain Project (subsidienummer STI2030-Major Projects2022ZD0208500), het National Key Laboratory Project of Human Factors Engineering (subsidienummer SYFD062003), het National Key Laboratory Project of Human Factors Engineering (subsidienummer 6142222210201) en jaar 2022 Major Projects of Military Logistic Research Grant en Key Project of Air Force Equipment....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3D engine SDKEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		This SDK is a powerful yet flexible free analytics tool designed for games.
CPUIntelIntelCore i9One of the most powerful CPU on the mainstream market.
Eye tracking SDKTobiiTobii XR SDKThis SDK provide device agnostic access to eye tracking data to allow development for headsets from many different hardware vendors and is not limited to devices using Tobii Eye Tracking hardware.
Eye tracking softwareDeveloped by the research teamA program that tracks the movement of a person's eyes while they are using a virtual reality HMD.
FlySimulator programDeveloped by the research teamA software that simulates flying experiences in a virtual environment, using VR HMD and hand-held controllers.
Graphics cardNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 NVIDIA CUDA Cores
1.70 GHz Boost Clock  
24 GB Memory Size
GDDR6X Memory Type		One of the most powerful graphics card on the mainstream market.
Operating system (OS)MicrosoftWindows XPAn operating system (OS) developed and exclusively distributed by Microsoft Corporation
Replica control panelTHRUSTMASTER2960720 2971004 2962072 2960748 2960769U.S. Air Force A-10C attack aircraft HOTAS
Replica joystickTHRUSTMASTER2960720U.S. Air Force A-10C attack aircraft HOTAS
Replica pedalTHRUSTMASTERTPR pendular rudder
Replica throttleTHRUSTMASTERU.S. Air Force A-10C attack aircraft HOTAS
Screen connected to PCRedmiRMMNT27NF, 27-inch, 1920 X 1080 resolution ratioScreen allows the experimenter to simultaneously view what is happening in the VR HMD
Screen recording softwareOBS ProjectOBS Studio Version 28.0A free and open source software for video recording and live streaming
Statistical power analysis softwareOpen-SourceG*power Version 3.1.9.6A free and user-friendly tool for estimating statistical power and sample size.
Statistical softwareIBMSPSS Version 24.0A powerful statistical software platform
Versatile statistics toolGraphPad SoftwareGraphPad Prism Version 9.4.0A versatile statistics tool purpose-built for scientists-not statisticians
VR app storeHTC CorporationVIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6An app store for virtual reality where customers can explore, create, connect, and experience the content they love and need.
VR head-mounted display (HMD)HTC CorporationVIVE Pro EyeA VR headset with precision eye tracking
VR softwareSteamSteam VR Version 1.23A tool for experiencing VR content on the hardware

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