Method Article

Ocena osiągów lotu i wzorców ruchów gałek ocznych za pomocą symulatora lotu w rzeczywistości wirtualnej

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

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

Zbudowano nowy symulator lotu w wirtualnej rzeczywistości, który umożliwia efektywną i tanią ocenę wydajności lotu i wzorców ruchów gałek ocznych. Stanowi również narzędzie badawcze o wysokim potencjale dla ergonomii i innych badań.

Abstract

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

Efektywna i ekonomiczna ocena wydajności pilotów stała się kluczowa dla przemysłu lotniczego. Wraz z rozwojem wirtualnej rzeczywistości (VR) i połączeniem technologii śledzenia ruchu gałek ocznych, rozwiązania odpowiadające na te potrzeby stają się rzeczywistością. Wcześniejsze badania dotyczyły symulatorów lotu opartych na VR, koncentrując się głównie na walidacji technologii i szkoleniu w locie. W ramach obecnego badania opracowano nowy symulator lotu VR do oceny wydajności lotu pilotów na podstawie ruchu gałek ocznych i wskaźników lotu w immersyjnej scenie 3D. Podczas eksperymentu zrekrutowano 46 uczestników: 23 zawodowych pilotów i 23 studentów bez doświadczenia lotniczego. Wyniki eksperymentu wykazały znaczące różnice w osiągach lotu między uczestnikami z doświadczeniem w locie i bez niego, przy czym te pierwsze były wyższe niż te drugie. Z kolei osoby z doświadczeniem w locie wykazywały bardziej uporządkowane i efektywne wzorce ruchów gałek ocznych. Te wyniki zróżnicowania osiągów lotu pokazują zasadność obecnego symulatora lotu VR jako metody oceny osiągów lotu. Różne wzorce ruchów gałek ocznych wraz z doświadczeniem w locie stanowią podstawę do przyszłego wyboru lotu. Jednak ten symulator lotu oparty na VR ma wady, takie jak sprzężenie zwrotne ruchu w porównaniu z tradycyjnymi symulatorami lotu. Ta platforma symulatora lotu jest bardzo elastyczna, z wyjątkiem pozornie niskich kosztów. Może zaspokoić różnorodne potrzeby badaczy (np. pomiar świadomości sytuacyjnej, choroby VR i obciążenia pracą poprzez dodanie odpowiednich skal).

Introduction

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

Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego (2012) klasyfikuje symulatory lotu jako obiekty szkoleniowe, trenażery lotów i nawigacji, sprzęt do szkolenia lotniczego oraz kompletne symulatory lotu1. Do tej pory dostępnych jest wiele symulatorów lotu do szkolenia, od niskopoziomowych systemów stołowych po bardzo skomplikowane pełne symulatory lotu oparte na ruchu2. Tradycyjny symulator zawiera model dynamiki lotu, symulację systemu, kokpit sprzętowy, wizualizację zewnętrzną i opcjonalną symulację ruchu3.

Te tradycyjne symulatory lotu mają pewne zalety jako skuteczny sprz....

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

Protocol

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

Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Institutional Review Board (IRB) Uniwersytetu Tsinghua, a wszyscy uczestnicy uzyskali świadomą zgodę. Po ukończeniu wszyscy uczestnicy otrzymali 12 dolarów (lub prezent o tej samej wartości).

1. Wybór uczestnika

  1. Rekrutuj uczestników zgodnie z wcześniejszym badaniem analizy mocy przy użyciu oprogramowania G*Power35 (patrz Tabela materiałów), aby upewnić się, że liczba uczestników odpowiada oczekiwanej wielkości próby podanej przez G*Power, która wynosi 21,
    UWAGA: Oczekiwana wielkość próby podana przez G*Power o....

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

Results

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

Do obecnego eksperymentu wybrano 23 ekspertów z doświadczeniem w lataniu i 23 nowicjuszy bez doświadczenia w lataniu. Uczestnicy byli w wieku od 25 do 58 lat (eksperci: M = 32,52 lat, SD = 7,28 lat; nowicjusze: M = 29,57 lat, SD = 5,74 lat). Płeć wszystkich uczestników była męska. Wszyscy nowicjusze rekrutowali się z Uniwersytetu Tsinghua (studenci lub wykładowcy), a wszyscy eksperci pochodzili z China Eastern Airlines.

Ruch gałek ocznych

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

Discussion

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

W obecnym badaniu oceniano, czy uczestnicy z doświadczeniem lotniczym mieli lepsze osiągi w locie niż osoby bez doświadczenia w locie w symulatorze lotu opartym na VR. Co ważniejsze, oceniono, czy u tych uczestników można znaleźć bardziej zoptymalizowany wzorzec ruchu gałek ocznych o lepszych osiągach lotu. Wyniki wskazują na znaczące różnice między uczestnikami z doświadczeniem w locie i bez niego w trzech kluczowych wskaźnikach latania QAR: kącie nachylenia 1 s przed lądowaniem, średniej odległości do linii odniesienia.......

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

Disclosures

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

Autorzy zadeklarowali brak ujawnień finansowych ani konflikt interesów.

Acknowledgements

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

Autorzy są niezmiernie wdzięczni Panu Li Yanowi za pomoc w rekrutacji uczestników pilotażu i dziękują Pani Bu Lingyun za jej pracę nad rysowaniem obrazków. Badania były wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (numer grantu T2192931, 72071185), National Brain Project (numer grantu STI2030-Główne projekty2022ZD0208500), National Key Laboratory Project of Human Factors Engineering (numer grantu SYFD062003), National Key Laboratory Project of Human Factors Engineering (numer grantu 6142222210201) oraz rok 2022 Major Projects of Military Logistic Research Grant i Key Project of Air Force Equipment Kompleksowe badania (numer grantu KJ2022A000415).

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Silnik 3D SDKEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		Ten pakiet SDK to potężne, ale elastyczne bezpłatne narzędzie analityczne przeznaczone dla gier.
Procesor:IntelIntelCore i9Jeden z najpotężniejszych procesorów na rynku głównym.
Zestaw SDK do śledzenia ruchu gałek ocznychTobiiTobii XR SDKTen pakiet SDK zapewnia niezależny od urządzenia dostęp do danych śledzenia ruchu gałek ocznych, aby umożliwić tworzenie zestawów słuchawkowych od wielu różnych dostawców sprzętu i nie jest ograniczony do urządzeń korzystających ze sprzętu Tobii Eye Tracking.
Oprogramowanie do śledzenia ruchu gałek ocznychOpracowane przez zespółProgram, który śledzi ruch oczu osoby podczas korzystania z gogli wirtualnej rzeczywistości.
Program FlySimulatorOpracowany przez zespółOprogramowanie, które symuluje doświadczenia związane z lataniem w środowisku wirtualnym, przy użyciu gogli VR i ręcznych kontrolerów.
Karta graficznaNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 NVIDIA CUDA Rdzenie
1,70 GHz Boost Clock   
24 GB Rozmiar pamięci
GDDR6X Typ pamięci		Jedna z najpotężniejszych kart graficznych na rynku głównego nurtu.
System operacyjny (OS)MicrosoftWindows XPSystem operacyjny (OS) opracowany i dystrybuowany wyłącznie przez Microsoft Corporation
Panel sterowania replikiTHRUSTMASTER2960720 2971004 2962072 2960748 2960769Samolot szturmowy A-10C Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych HOTAS
Replika joystickaTHRUSTMASTER2960720U.S. Air Force A-10C samolot szturmowy HOTAS
Replica pedałWahadłowy ster kierunku THRUSTMASTERTPR
Replika przepustnicyTHRUSTMASTERU.S. Air Force A-10C samolot szturmowy HOTAS
Ekran podłączony do komputeraRedmiRMMNT27NF, 27-calowy, współczynnik rozdzielczości 1920 X 1080Ekran umożliwia eksperymentatorowi jednoczesne oglądanie tego, co dzieje się w VR Oprogramowanie
nagrywania ekranuOBS ProjectOBS Studio w wersji 28.0Darmowe oprogramowanie typu open source do nagrywania wideo i przesyłania strumieniowego na żywo
Oprogramowanie do statystycznej analizy mocyOpen-SourceG*power Wersja 3.1.9.6Bezpłatne i przyjazne dla użytkownika narzędzie do szacowania mocy statystycznej i wielkości próby.
Oprogramowanie statystyczneIBMSPSS Version 24.0Potężna platforma oprogramowania statystycznego
Wszechstronne narzędzie statystyczneOprogramowanie GraphPadGraphPad Prism Version 9.4.0Wszechstronne narzędzie statystyczne stworzone specjalnie dla naukowców, a nie statystyków
Sklep z aplikacjami VRHTC CorporationVIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6Sklep z aplikacjami dla rzeczywistości wirtualnej, w którym klienci mogą odkrywać, tworzyć, łączyć się i doświadczać treści, które kochają i potrzebują.
Wyświetlacz VR montowany na głowie (HMD)HTC CorporationVIVE Pro EyeGogle VR z precyzyjnym oprogramowaniem VR do śledzenia wzroku
SteamSteam VR w wersji 1.23Narzędzie do doświadczania treści VR na sprzęcie
badawczy badawczy : do HMD

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