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.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ocena osiągów lotu i wzorców ruchów gałek ocznych za pomocą symulatora lotu w rzeczywistości wirtualnej
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
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).
Wprowadzenie
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....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Radę Przeglądu Instytucjonalnego (IRB) Uniwersytetu Tsinghua, a od wszystkich uczestników uzyskano świadomą zgodę. Po zakończeniu badania wszyscy uczestnicy otrzymali wynagrodzenie w wysokości 12 $ (lub prezent o równowartości).
1. Wybór uczestników
- Zrekrutować uczestników zgodnie z wcześniejszą analizą mocy przeprowadzoną przy użyciu oprogramowania G*Power35 (patrz Tabela materiałów), aby upewnić się, że liczba uczestników odpowiada oczekiwanej wielkości próby określonej przez G*Power, która wynosi 21.
UWAGA:....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Do obecnego eksperymentu wybrano 23 ekspertów z doświadczeniem w pilotażu oraz 23 nowicjuszy bez doświadczenia w pilotażu. Wiek uczestników mieścił się w przedziale od 25 do 58 lat (eksperci: M = 32,52 lat, SD = 7,28 lat; nowicjusze: M = 29,57 lat, SD = 5,74 lat). Wszyscy uczestnicy byli mężczyznami. Wszyscy nowicjusze zostali zrekrutowani z Uniwersytetu Tsinghua (studenci lub pracownicy naukowi), a wszyscy eksperci pochodzili z linii lotniczych China Eastern Airlines.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
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.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy zadeklarowali brak ujawnień finansowych ani konflikt interesów.
Podziękowania
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).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Silnik 3D SDK | Epic Games | Unreal Engine 4 GameAnalytics Unreal SDK | Ten pakiet SDK to potężne, ale elastyczne bezpłatne narzędzie analityczne przeznaczone dla gier. |
| Procesor: | Intel | IntelCore i9 | Jeden z najpotężniejszych procesorów na rynku głównym. |
| Zestaw SDK do śledzenia ruchu gałek ocznych | Tobii | Tobii XR SDK | Ten 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 ocznych | Opracowane przez zespół | Program, który śledzi ruch oczu osoby podczas korzystania z gogli wirtualnej rzeczywistości. | |
| Program FlySimulator | Opracowany przez zespół | Oprogramowanie, które symuluje doświadczenia związane z lataniem w środowisku wirtualnym, przy użyciu gogli VR i ręcznych kontrolerów. | |
| Karta graficzna | NVIDIA | GeForce 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) | Microsoft | Windows XP | System operacyjny (OS) opracowany i dystrybuowany wyłącznie przez Microsoft Corporation |
| Panel sterowania repliki | THRUSTMASTER | 2960720 2971004 2962072 2960748 2960769 | Samolot szturmowy A-10C Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych HOTAS |
| Replika joysticka | THRUSTMASTER | 2960720 | U.S. Air Force A-10C samolot szturmowy HOTAS |
| Replica pedał | Wahadłowy ster kierunku THRUSTMASTER | TPR | |
| Replika przepustnicy | THRUSTMASTER | U.S. Air Force A-10C samolot szturmowy HOTAS | |
| Ekran podłączony do komputera | Redmi | RMMNT27NF, 27-calowy, współczynnik rozdzielczości 1920 X 1080 | Ekran umożliwia eksperymentatorowi jednoczesne oglądanie tego, co dzieje się w VR Oprogramowanie |
| nagrywania ekranu | OBS Project | OBS Studio w wersji 28.0 | Darmowe oprogramowanie typu open source do nagrywania wideo i przesyłania strumieniowego na żywo |
| Oprogramowanie do statystycznej analizy mocy | Open-Source | G*power Wersja 3.1.9.6 | Bezpłatne i przyjazne dla użytkownika narzędzie do szacowania mocy statystycznej i wielkości próby. |
| Oprogramowanie statystyczne | IBM | SPSS Version 24.0 | Potężna platforma oprogramowania statystycznego |
| Wszechstronne narzędzie statystyczne | Oprogramowanie GraphPad | GraphPad Prism Version 9.4.0 | Wszechstronne narzędzie statystyczne stworzone specjalnie dla naukowców, a nie statystyków |
| Sklep z aplikacjami VR | HTC Corporation | VIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6 | Sklep 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 Corporation | VIVE Pro Eye | Gogle VR z precyzyjnym oprogramowaniem VR do śledzenia wzroku |
| Steam | Steam VR w wersji 1.23 | Narzędzie do doświadczania treści VR na sprzęcie |
Bibliografia
- 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).
- Oberhauser, M., Dreyer, D. A virtual reality flight simulator for h....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
