Name: Evaluatie van vliegprestaties en oogbewegingspatronen met behulp van Virtual Reality Flight Simulator (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-05-19T13:50:00.000+00:00
Duration: 3 min 49 s
Description: Leer een kosteneffectieve VR-vluchtsimulator voor het evalueren van pilotenprestaties via oogbewegingen en vluchtindicatoren in een 3D-omgeving. Deze methode is flexibel toepasbaar voor astronautenselectie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

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 Comprehensive Onderzoek (subsidienummer KJ2022A000415).

De auteurs verklaarden geen financiële openbaarmaking of belangenconflicten.

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...

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.
Deze traditionele vluchtsimulatoren hebben enkele voordelen als effectieve vliegtrainingsapparatuur. Hun kosten zijn echter hoog en milieuonvriendelijk, aangezien de aandrijving van elk systeem aanzienlijke elektrische energie vereist, met name een volledige vluchtsimulator, die vloeistof of luchtdruk met hoge temperatuur en hoge druk vereist, veel stroom verbruikt en veel geluid genereert4.
Een eenvoudig desktopsimulatorsysteem is echter flexibel en goedkoop, met een lagere onderdompeling en minder interacties dan een volledige vluchtsimulator2. Daarom is het essentieel om nieuwe vluchtsimulatoren te ontwikkelen die de voordelen van desktopsystemen en volledige vluchtsimulatoren combineren (met andere woorden, de flexibiliteit van een tafelmodelsimulatie en het onderdompelings- en interactieniveau dat dicht bij een volledige vluchtsimulator ligt).
Met de ontwikkeling van computertechnologie, met name virtual reality (VR)-technologie, wordt een nieuw type vluchtsimulator op basis van opkomende VR-technologie werkelijkheid. De op VR gebaseerde vluchtsimulator is flexibel, draagbaar, goedkoop en heeft minder ruimte nodig dan conventionele vluchtsimulatoren5. Onderzoekers hebben de afgelopen 20 jaar vluchtsimulatoren gemaakt op basis van VR-technologie 6,7,8,9,10,11; deze VR-vluchtsimulatoren zijn echter voornamelijk voor vliegtraining en er zijn er maar weinig voor de selectie van piloten. Maar met kostenreductie en technologische verbetering veranderen VR-gebaseerde simulatoren en worden ze haalbaar voor persoonlijke selectie. Sommige studies hebben VR-gebaseerde simulatoren gebruikt voor persoonlijke selectie in verschillende domeinen: Schijven et al.12 selecteerden chirurgische stagiairs met behulp van een virtual reality-simulator. Huang et al.13 ontwikkelden een psychologisch selectie-instrument op basis van virtual reality-technologie voor de werving van luchtmachtpiloten. Wojciechowski en Wojtowicz14 beoordeelden de capaciteiten van een kandidaat als piloot van een onbemand luchtvaartuig (UAV) op basis van VR-technologie. Aangezien de selectie van piloten van cruciaal belang is voor de luchtvaartindustrie, is het dringend noodzakelijk om een nieuwe VR-gebaseerde vluchtsimulator te ontwikkelen die zich richt op de selectie van piloten, aangezien grootschalige selectie van piloten gevoelig is voor de kosten van de simulator en de eisen die worden gesteld aan het draagbaarheidssimulatorsysteem.
Oogbewegingen geven aanwijzingen voor de prestaties van een piloot. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat de oogscanmodus onderscheid maakt tussen de prestaties tussen ervaren en beginnende piloten. Door het scanpatroon tussen experts en beginners te vergelijken, konden het efficiënte en structurele oogbewegingsgedrag van experts en de ontoereikende scanmethoden van beginners worden onderscheiden. Uit verschillende luchtvaartstudies is gebleken dat de oogscanstrategie van piloten sterk samenhangt met het expertiseniveau 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24. Volgens Bellenkes et al.25 is de duur van de fixaties van experts korter en is de frequentie van hun fixaties op instrumenten hoger dan die van beginners. Bijna dezelfde conclusie werd getrokken door Kasarskis et al.26, die ontdekten dat ervaren piloten meer fixaties hebben in combinatie met kortere duur dan beginners, suggereerden dat ervaren piloten een betere visuele modus hebben dan beginners. In een andere studie, Lorenz et al.27 ontdekten dat experts meer tijd besteden aan het kijken buiten de cockpit dan beginners. Deze resultaten zijn van grote praktische waarde bij de selectie van nieuwkomers.
De beoordeling van de vliegprestaties is een andere kritische factor bij de selectie van piloten. De volgende problemen doen zich echter voor bij de evaluatie van de vliegprestaties van piloten: tegenstrijdige meningen van experts, meer selectienormen en een uniforme selectietheorie. Op het gebied van rijden vergeleken Horrey et al.28 de absolute waarde van het verlaten van de rijstrook vanaf de middellijn voor verschillende experimentele omstandigheden om de rijprestaties te beoordelen. Terug naar het luchtvaartdomein, de flight quick access recorder (QAR) registreert allerlei parameters voor pilootmanipulatie, vliegtuigparameters, omgevingen en waarschuwingsinformatie tijdens vlucht29. Meer specifiek, zoals de QAR-indicatoren, is de hellingshoek de rotatiehoek rond de linker- en rechteras van het vliegtuig30, en de referentielijn (of de middelste referentielijn) ligt precies in het midden van de rode en groene lijnen28; Deze twee vluchtparameters worden gebruikt om de vliegprestaties van deelnemers met of zonder ervaring in de huidige studie te evalueren. Deze QAR-gegevens kunnen worden gebruikt om vliegprestaties te evalueren, maar voor zover wij weten, zijn ze zelden gebruikt voor persoonlijke training en selectie in wetenschappelijk onderzoek31,32.
Metingen van oogbewegingspatronen kunnen worden gebruikt om vliegprestaties te beoordelen en te voorspellen en om de opleiding en selectie van piloten te begeleiden. Gerathewohl,33 , verklaarde dat het oog het belangrijkste zintuig van de piloot is en 80% van de vluchtinformatie verwerkt. Piloten moeten visuele informatie verkrijgen van instrumenten in de cockpit en deze integreren in een samenhangend beeld om de vluchtte beheren 22. Verder is optimaal scangedrag essentieel om betere vliegprestaties te bereiken15. Er is momenteel echter geen betaalbare vluchtsimulator die een eyetracker integreert om kwantitatieve studies van de relatie tussen oogbewegingen en vliegprestaties te vergemakkelijken.
De huidige studie ontwikkelde een nieuwe VR-vluchtsimulator om te beoordelen of deelnemers met vliegervaring betere vliegprestaties hadden dan deelnemers zonder vliegervaring. De VR-vluchtsimulator integreert eye-tracking en een vluchtdynamieksysteem dat analyse van oogbewegingspatronen en evaluatie van vliegprestaties mogelijk maakt. Het is met name vermeldenswaard dat de VR-vluchtsimulator een VR-eyetracker34 gebruikt, geen glasachtige of desktop-eyetracker, om de op interessegebied (AOI) gebaseerde oogbewegingen te analyseren zonder tijdrovende frametelling.
Ten slotte kan het huidige werk leiden tot een omnibusmeting voor de selectie van piloten in de toekomst, van oogscanpad tot objectieve vliegprestatiegegevens. Met behulp van de virtuele vluchtsimulator zullen de kosten van vluchtselectie aanzienlijk worden verlaagd en kan de norm van piloten worden gevormd op basis van uitgebreide gegevensverzameling. Het werk vult een leemte tussen conventionele en desktopsimulatoren voor vluchtselectiebehoeften.

<table><tbody><tr><td>3D engine SDK</td><td>Epic Games</td><td>Unreal Engine 4 GameAnalytics Unreal SDK</td><td>Deze SDK is een krachtige maar flexibele gratis analysetool ontworpen voor games.</td></tr><tr><td>CPU</td><td>Intel</td><td>IntelCore i9</td><td>Een van de krachtigste CPU's op de mainstream markt.</td></tr><tr><td>Eye tracking SDK</td><td>Tobii</td><td>Tobii XR SDK</td><td>Deze SDK biedt apparaatonafhankelijke toegang tot eyetracking-gegevens om ontwikkeling mogelijk te maken voor headsets van veel verschillende hardwareleveranciers en is niet beperkt tot apparaten die Tobii Eye Tracking-hardware gebruiken.</td></tr><tr><td>Eye tracking software</td><td>Ontwikkeld door het onderzoeksteam</td><td></td><td>Een programma dat de beweging van de ogen van een persoon volgt terwijl ze een virtuele realiteit HMD gebruiken.</td></tr><tr><td>FlySimulator programma</td><td>Ontwikkeld door het onderzoeksteam</td><td></td><td>Een software die vliegervaringen in een virtuele omgeving simuleert, met behulp van VR HMD en handbediende controllers.</td></tr><tr><td>Grafische kaart</td><td>NVIDIA</td><td>GeForce RTX 3090 10496 NVIDIA CUDA Cores 1.70 GHz Boost Clock&nbsp;&nbsp; 24 GB Geheugengrootte GDDR6X Geheugentype</td><td>Een van de krachtigste grafische kaarten op de mainstream markt.</td></tr><tr><td>Besturingssysteem (OS)</td><td>Microsoft</td><td>Windows XP</td><td>Een besturingssysteem (OS) ontwikkeld en exclusief gedistribueerd door Microsoft Corporation</td></tr><tr><td>Replica controlepaneel</td><td>THRUSTMASTER</td><td>2960720 2971004 2962072 2960748 2960769</td><td>U.S. Air Force A-10C aanvalsvliegtuig HOTAS</td></tr><tr><td>Replica joystick</td><td>THRUSTMASTER</td><td>2960720</td><td>U.S. Air Force A-10C aanvalsvliegtuig HOTAS</td></tr><tr><td>Replica pedaal</td><td>THRUSTMASTER</td><td></td><td>TPR pendulaire roer</td></tr><tr><td>Replica gashendel</td><td>THRUSTMASTER</td><td></td><td>U.S. Air Force A-10C aanvalsvliegtuig HOTAS</td></tr><tr><td>Scherm aangesloten op pc</td><td>Redmi</td><td>RMMNT27NF, 27-inch, 1920 X 1080 resolutieratio</td><td>Scherm stelt de onderzoeker in staat om tegelijkertijd te zien wat er in de VR HMD gebeurt</td></tr><tr><td>Schermopnamesoftware</td><td>OBS Project</td><td>OBS Studio Versie 28.0</td><td>Een gratis en open source software voor video-opnames en live streaming</td></tr><tr><td>Statistische poweranalysesoftware</td><td>Open-Source</td><td>G*power Versie 3.1.9.6</td><td>Een gratis en gebruiksvriendelijke tool voor het schatten van statistische kracht en steekproefomvang.</td></tr><tr><td>Statistische software</td><td>IBM</td><td>SPSS Versie 24.0</td><td>Een krachtige statistische softwareplatform</td></tr><tr><td>Veelzijdige statistiektool</td><td>GraphPad Software</td><td>GraphPad Prism Versie 9.4.0</td><td>Een veelzijdige statistiektool speciaal ontworpen voor wetenschappers - niet voor statistici</td></tr><tr><td>VR app store</td><td>HTC Corporation</td><td>VIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6</td><td>Een app store voor virtuele realiteit waar klanten kunnen verkennen, creëren, verbinden en de content die ze leuk vinden en nodig hebben kunnen ervaren.</td></tr><tr><td>VR hoofdgedragen display (HMD)</td><td>HTC Corporation</td><td>VIVE Pro Eye</td><td>Een VR-headset met nauwkeurige eyetracking</td></tr><tr><td>VR software</td><td>Steam</td><td>Steam VR Versie 1.23</td><td>Een tool voor het ervaren van VR-content op de hardware</td></tr></tbody></table>

evaluatie van vliegprestaties en oogbewegingspatronen met behulp van virtual reality flight simulator

Evaluating Flight Performance and Eye Movement Patterns Using Virtual Reality Flight Simulator

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).

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</st...

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.

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

Efficient and economical performance evaluation of pilots has become critical to the aviation industry. With the development of virtual reality (VR) and ...

De huidige studie ontwikkelde een nieuwe VR-vluchtsimulator om pilotenartiesten te evalueren op basis van oogbewegingen en vluchtuitvoerdersindicatoren in een meeslepend 3D-scenario. Het vluchtsimulatorplatform is naast lage kosten ook zeer flexibel. Het kan voldoen aan de uiteenlopende behoeften van onderzoekers.De methode kan naast piloten ook worden toegepast op geselecteerde astronauten. Begin met het installeren van de vluchtsimulator. Sluit het bedieningspaneel voor beperking aan en behandel ze als één eenheid.Sluit de gashendel, joystick en pedaal via USB aan op de pc-module van de vluchtsimulator. Gevolgd door het aansluiten van het op het hoofd gemonteerde display of HMD op de pc-module van de vluchtsimulator via een linkbox. Sluit de basisstations en virtual reality- of VR-controllers aan op de HMD via VR-software op de PC.To stel de staande speelruimte voor VR in, zorg ervoor dat de HMD is ingeschakeld en is aangesloten op de computer.Plaats het basisstation diagonaal zodat de HMD zich altijd binnen het bewakingsbereik van het basisstation kan bevinden terwijl het stabiel blijft, om een stabiele VR-omgeving te behouden. Zet vervolgens een speelruimte in die alleen staand

evaluating-flight-performance-eye-movement-patterns-using-virtual

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Met visuele tekorten na beroerte rapport over verschillende beperkingen in het dagelijks leven waarschijnlijk door variabele compensatiestrategieën, die moeilijk te onderscheiden in klinische routine. We presenteren een klinische set-up die het mogelijk maakt het meten van verschillende compenserende hoofd-en oogbewegingen-strategieën en de evaluatie van de effecten op de rijvaardigheid.

Rijden Simulatie in de kliniek: Het testen van Visual exploratief gedrag in het dagelijks leven activiteiten bij patiënten met Gezichtsvelddefecten

Dit document beschrijft een methode voor het uitvoeren van multi-user experimenten op besluitvorming en navigatie met behulp van een netwerkcomputer laboratorium.

Een genetwerkte bureaublad Virtual Reality Setup voor besluit wetenschap en navigatie experimenten met meerdere deelnemers

Virtual reality (VR) experimenten kunnen moeilijk te implementeren en vereist zorgvuldige planning. Dit protocol beschrijft een methode voor het ontwerp en de uitvoering van VR experimenten die fysiologische gegevens van menselijke deelnemers verzamelen. De experimenten in virtuele omgevingen (EVE) kader wordt toegepast om dit proces te versnellen.

Virtual Reality experimenten met fysiologische maatregelen

Dit experimentele protocol toont het gebruik van virtual prism adaptatietherapie (VPAT) bij gezonde volwassenen en de associatie tussen VPAT en functionele nabij-infrarood spectroscopie om het effect van VPAT op corticale activering te bepalen. Resultaten suggereren dat VPAT haalbaar kan zijn en soortgelijke gedragsaanpassing kan veroorzaken als conventionele prisma aanpassingstherapie.

Virtual Prism Adaptation Therapy: Protocol voor validatie bij gezonde volwassenen

Het doel was om een nieuwe virtual reality-taak te ontwerpen, bouwen en testen om eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing te detecteren en te karakteriseren, een syndroom dat 23-46% van de overlevenden van een acute beroerte treft, waardoor de rol van virtual reality in de studie en het beheer van neurologische ziekten wordt uitgebreid.

Virtual Reality-tools voor het beoordelen van eenzijdige ruimtelijke verwaarlozing: een nieuwe kans voor gegevensverzameling

De gecontroleerde fysieke rotatie van een menselijke waarnemer is wenselijk voor bepaalde experimentele, recreatieve en educatieve toepassingen. Dit artikel schetst een methode voor het omzetten van een bureaustoel in een medium voor gecontroleerde fysieke rotatie in een virtual reality-omgeving.

Gecontroleerde rotatie van menselijke waarnemers in een virtual reality-omgeving

Motorische beelden in een virtual reality-omgeving hebben brede toepassingen in hersen-computerinterfacesystemen. Dit manuscript schetst het gebruik van gepersonaliseerde digitale avatars die lijken op de deelnemers die bewegingen uitvoeren die door de deelnemer zijn bedacht in een virtual reality-omgeving om de onderdompeling en het gevoel van lichaamseigendom te vergroten.

Prestaties op het gebied van motorische beelden door middel van belichaamde digitale tweelingen in een virtual reality-enabled hersen-computerinterface-omgeving

Eye tracking is een niet-invasieve methode om informatieverwerking te onderzoeken. In dit artikel wordt beschreven hoe eye-tracking kan worden gebruikt om het blikgedrag te bestuderen tijdens een noodtaak voor vluchtsimulatie bij piloten met weinig tijd (d.w.z. &lt;350 vlieguren).

Eye Tracking tijdens een complexe luchtvaarttaak voor inzicht in informatieverwerking

Hier beschrijven we de experimentele procedures betrokken bij twee-foton beeldvorming van de muis cortex tijdens gedrag in een virtual reality omgeving.

Twee-foton Beeldvorming Calcium in Muizen navigeren van een Virtual Reality-omgeving

We presenteren een nieuwe chirurgische procedure om elektroden te implanteren in Manduca sexta tijdens de vroege metamorfe stadia. Deze techniek maakt mechanisch stabiele en elektrisch betrouwbare koppeling mogelijk met het neuromusculaire weefsel om de neurofysiologiedynamiek van de vlucht te bestuderen. We presenteren ook een nieuwe magnetische levitatieplatform voor getouwd onderzoek van insectenyaw.

Vroege Metamorfe Insertion technologie voor Insect Flight Behavior Monitoring

Leer een kosteneffectieve VR-vluchtsimulator voor het evalueren van pilotenprestaties via oogbewegingen en vluchtindicatoren in een 3D-omgeving. Deze methode is flexibel toepasbaar voor astronautenselectie.

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

Meer video's verkennen