Avaliando o desempenho de voo e os padrões de movimento dos olhos usando o simulador de voo de realidade virtual

Summary

Um novo simulador de voo de realidade virtual foi construído, o que permite uma avaliação eficiente e de baixo custo do desempenho de voo e dos padrões de movimento ocular. Ele também fornece uma ferramenta de pesquisa de alto potencial para ergonomia e outras pesquisas.

Abstract

A avaliação eficiente e econômica do desempenho dos pilotos tornou-se crítica para a indústria da aviação. Com o desenvolvimento da realidade virtual (VR) e a combinação da tecnologia de rastreamento ocular, as soluções para atender a essas necessidades estão se tornando realidade. Estudos anteriores exploraram simuladores de voo baseados em VR, com foco principalmente na validação de tecnologia e treinamento de voo. O estudo atual desenvolveu um novo simulador de voo VR para avaliar o desempenho de voo dos pilotos com base no movimento dos olhos e indicadores de voo em uma cena imersiva 3D. Durante o experimento, 46 participantes foram recrutados: 23 pilotos profissionais e 23 estudantes universitários sem experiência de voo. Os resultados do experimento mostraram diferenças significativas no desempenho de voo entre os participantes com e sem experiência de voo, sendo o primeiro maior que o segundo. Em contraste, aqueles com experiência de voo mostraram padrões de movimento ocular mais estruturados e eficientes. Esses resultados da diferenciação do desempenho de voo demonstram a validade do atual simulador de voo VR como método de avaliação de desempenho de voo. Os diferentes padrões de movimento ocular com a experiência de voo fornecem a base para a seleção de voo futuro. No entanto, este simulador de voo baseado em VR tem deficiências como feedback de movimento em comparação com os simuladores de voo tradicionais. Esta plataforma de simulador de vôo é altamente flexível, exceto pelo aparente baixo custo. Ele pode atender às diversas necessidades dos pesquisadores (por exemplo, medir a consciência da situação, a doença da RV e a carga de trabalho adicionando escalas relevantes).

Introduction

A Agência Europeia para a Segurança da Aviação (2012) categoriza os simuladores de voo como instalações de treinamento, instrutores de programas de voo e navegação, equipamentos de treinamento de voo e simuladores de voo completos¹. Até o momento, uma variedade de simuladores de vôo está disponível para treinamento, desde sistemas de mesa de baixo nível até simuladores de vôo completos baseados em movimento altamente complicados². O simulador tradicional inclui um modelo de dinâmica de voo, uma simulação de sistema, um cockpit de hardware, uma visualização externa e uma simulação de movimento opcional^3<....

Protocol

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo Conselho de Revisão Institucional (IRB) da Universidade de Tsinghua, e o consentimento informado foi obtido de todos os participantes. Após a conclusão, todos os participantes receberam $ 12 (ou um presente de igual valor).

1. Seleção dos participantes

1. Recrute participantes de acordo com um estudo prévio de análise de poder usando o software G*Power³⁵ (consulte a Tabela de Materiais) para garantir que o número de participantes atenda ao tamanho amostral esperado dado pelo G*Power, que é igual a 21.
   NOTA: O tamanho amos....

Results

Para o experimento atual, foram escolhidos 23 especialistas com experiência de voo e 23 novatos sem experiência de voo. Os participantes tinham entre 25 e 58 anos de idade (especialistas: M = 32,52 anos, DP = 7,28 anos; novatos: M = 29,57 anos, DP = 5,74 anos). O sexo de todos os participantes era masculino. Todos os novatos foram recrutados da Universidade de Tsinghua (alunos ou professores) e todos os especialistas eram da China Eastern Airlines.

M.......

Discussion

O estudo atual avaliou se os participantes com experiência de voo tiveram melhor desempenho de voo do que aqueles sem experiência de voo em um simulador de voo baseado em VR. Mais importante, avaliou se um padrão de movimento ocular mais otimizado poderia ser encontrado nesses participantes com melhor desempenho de voo. Os resultados têm diferenças significativas entre os participantes com e sem experiência de voo em três indicadores-chave de QAR de voo: ângulo de inclinação 1 s antes do pouso, a distância média até a li.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
SDK do mecanismo 3D	Epic Games	Unreal Engine 4 GameAnalytics SDK do Unreal	Este SDK é uma ferramenta de análise gratuita poderosa e flexível projetada para jogos.
CPU	Intel	IntelCore i9	Uma das CPUs mais poderosas do mercado mainstream.
SDK de rastreamento ocular	Tobii	Tobii XR SDK	Este SDK fornece acesso independente de dispositivo a dados de rastreamento ocular para permitir o desenvolvimento de fones de ouvido de muitos fornecedores de hardware diferentes e não se limita a dispositivos que usam hardware Tobii Eye Tracking.
Software de rastreamento ocular	Desenvolvido pela equipe		de pesquisa Um programa que rastreia o movimento dos olhos de uma pessoa enquanto ela usa um HMD de realidade virtual.
Programa FlySimulator	Desenvolvido pela equipe		Um software que simula experiências de voo em um ambiente virtual, usando VR HMD e controladores portáteis.
Placa de vídeo	NVIDIA	GeForce RTX 3090 10496 NVIDIA CUDA Cores 1.70 GHz Boost Clock    24 GB Tamanho da Memória Tipo de Memória GDDR6X	Uma das placas gráficas mais poderosas do mercado mainstream.
Sistema operacional (SO)	Microsoft	Windows XP	Um sistema operacional (SO) desenvolvido e distribuído exclusivamente pela Microsoft
Corporation Replica painel de controle	THRUSTMASTER	2960720 2971004 2962072 2960748 2960769	aeronave de ataque A-10C da Força Aérea dos EUA HOTAS
Joystick de réplica	THRUSTMASTER	2960720	aeronave de ataque A-10C da Força Aérea dos EUA HOTAS
Replica pedal	Leme	pendular
Réplica do acelerador	THRUSTMASTER		U.S. Air Force A-10C aeronave de ataque HOTAS
Tela conectada ao PC	Redmi	RMMNT27NF, 27 polegadas, proporção de resolução 1920 X 1080	A tela permite que o experimentador visualize simultaneamente o que está acontecendo no software de gravação de tela VR HMD
	OBS Project	OBS Studio Versão 28.0	Um software gratuito e de código aberto para gravação de vídeo e transmissão ao vivo
Software de análise de poder estatístico	G*power de código aberto	Versão 3.1.9.6	Uma ferramenta gratuita e fácil de usar para estimar o poder estatístico e o tamanho da amostra.
Software estatístico	IBM	SPSS Versão 24.0	Uma poderosa plataforma de software estatístico
Ferramenta estatística versátil	Software GraphPad	Prism Versão 9.4.0	Uma ferramenta estatística versátil desenvolvida especificamente para cientistas - não estatísticos
Loja de aplicativos VR	HTC Corporation	Software VIVE 2.0.17.6 / 2.1.17.6	Uma loja de aplicativos para realidade virtual onde os clientes podem explorar, criar, conectar e experimentar o conteúdo que amam e precisam.
VR head-mounted display (HMD)	HTC Corporation	VIVE Pro Eye	Um fone de ouvido VR com rastreamento ocular de precisão
Software VR	Steam	Steam VR Versão 1.23	Uma ferramenta para experimentar conteúdo VR no hardware