Method Article

Оценка летных характеристик и движений глаз с помощью авиасимулятора виртуальной реальности

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

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

Был создан новый авиасимулятор виртуальной реальности, который позволяет эффективно и недорого оценивать летные характеристики и паттерны движений глаз. Он также предоставляет высокопотенциальный исследовательский инструмент для эргономики и других исследований.

Abstract

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

Эффективная и экономичная оценка эффективности пилотов стала критически важной для авиационной отрасли. С развитием виртуальной реальности (VR) и сочетанием технологии отслеживания движения глаз решения для удовлетворения этих потребностей становятся реальностью. В предыдущих исследованиях изучались авиасимуляторы на основе виртуальной реальности, уделяя основное внимание проверке технологий и обучению полетам. В текущем исследовании был разработан новый VR-симулятор полета для оценки летных характеристик пилотов на основе движения глаз и показателей полета в 3D-иммерсивной сцене. В ходе эксперимента было набрано 46 участников: 23 профессиональных пилота и 23 студента колледжа без опыта полетов. Результаты эксперимента показали существенные различия в летных характеристиках между участниками с опытом полетов и без него, причем первые были выше, чем вторые. Напротив, те, у кого был опыт полетов, показали более структурированные и эффективные модели движений глаз. Данные результаты дифференциации летно-технических характеристик демонстрируют валидность современного VR-тренажера полета в качестве метода оценки летно-технических характеристик. Различные модели движения глаз в зависимости от опыта полета служат основой для выбора полета в будущем. Тем не менее, этот авиасимулятор на основе виртуальной реальности имеет такие недостатки, как обратная связь по движению по сравнению с традиционными авиасимуляторами. Эта платформа авиасимулятора отличается высокой гибкостью, за исключением очевидной низкой стоимости. Он может удовлетворить различные потребности исследователей (например, измерять осведомленность о ситуации, болезнь виртуальной реальности и рабочую нагрузку путем добавления соответствующих шкал).

Introduction

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

Европейское агентство по авиационной безопасности (2012 г.) классифицирует авиационные тренажеры как учебные центры, тренажеры летных и навигационных программ, летное учебное оборудование и полные авиационные тренажеры1. На сегодняшний день для обучения доступен целый ряд авиационных тренажеров, от низкоуровневых настольных систем до очень сложных полнопилотажных тренажеровна основе движения2. Традиционный симулятор включает в себя модель динамики полета, симуляцию системы, аппаратную кабину, внешнюю визуализацию и опциональную симуляцию движения3.

Эти традиционные авиа....

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

Protocol

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

Все описанные здесь методы были одобрены Институциональным наблюдательным советом (IRB) Университета Цинхуа, и было получено информированное согласие всех участников. После завершения всем участникам было выплачено 12 долларов США (или подарок равной стоимости).

1. Отбор участников

  1. Наберите участников в соответствии с предварительным исследованием анализа мощности с использованием программного обеспечения G*Power35 (см. Таблицу материалов), чтобы убедиться, что количество участников соответствует ожидаемому размеру выборки, предоставленному G*Power, который равен 21.
    ПРИ....

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

Results

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

Для текущего эксперимента были отобраны 23 специалиста с опытом полетов и 23 новичка без опыта полетов. Участники были в возрасте от 25 до 58 лет (эксперты: M = 32,52 года, SD = 7,28 года; новички: M = 29,57 года, SD = 5,74 года). Пол всех участников был мужским. Все новички были набраны из Университета Цинхуа (студенты или преподаватели), а все эксперты были из China Eastern Airlines.

Движение глаз
Данные о движении глаз приборных АОИ, и.......

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

Discussion

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

В текущем исследовании оценивалось, имели ли участники с опытом полетов лучшие летные характеристики, чем те, кто не имел опыта полетов на симуляторе полета на основе виртуальной реальности. Что еще более важно, было оценено, можно ли найти более оптимизированный паттерн движения глаз у этих участников с лучшими летными характеристиками. Результаты имеют существенные различия между участниками с опытом полетов и без него по трем ключевым показателям QAR: угол тангажа за 1 с до посадки, среднее расстояние до исходной лини.......

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

Disclosures

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

Авторы заявили о неразглашении финансовой информации или конфликте интересов.

Acknowledgements

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

Авторы выражают неимоверную благодарность господину Ли Яню за помощь в наборе участников пилотного проекта и выражают признательность госпоже Бу Линъюнь за ее работу по рисованию картинок. Исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (грант No T2192931, 72071185), Национальным проектом «Мозг» (грант No STI2030-Major Projects 2022ZD0208500), Национальным ключевым лабораторным проектом инженерии человеческого фактора (грант No SYFD062003), Национальным ключевым лабораторным проектом инженерии человеческого фактора (грант No 6142222210201), а также грантом на крупные проекты военно-логистических исследований 2022 года и ключевым проектом компл....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SDK 3D-движкаEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		Этот SDK — это мощный, но гибкий бесплатный инструмент аналитики, предназначенный для игр.
ПроцессорIntelIntelCore i9Один из самых мощных процессоров на массовом рынке.
SDK для отслеживания движения глазTobiiTobii XR SDKЭтот SDK обеспечивает независимый от устройства доступ к данным отслеживания взгляда, что позволяет разрабатывать гарнитуры от многих различных поставщиков оборудования и не ограничивается устройствами, использующими оборудование Tobii Eye Tracking.
Программное обеспечение для отслеживания движения глазРазработано исследовательской группойПрограмма, которая отслеживает движение глаз человека во время использования шлема виртуальной реальности.
Программа FlySimulatorРазработано исследовательской группойПрограммное обеспечение, которое моделирует полеты в виртуальной среде с использованием виртуальной реальности HMD и ручных контроллеров.
ВидеокартаNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 ядер NVIDIA CUDA
1.70 GHz Boost Clock   
24 ГБ памяти Размер
Тип памяти GDDR6X Одна		из самых мощных видеокарт на массовом рынке.
Операционная система (ОС)MicrosoftWindows XPОперационная система (ОС), разработанная и эксклюзивно распространяемая корпорацией Microsoft
Реплика панели управленияTHRUSTMASTER2960720 2971004 2962072 2960748 2960769штурмовиках A-10C ВВС США HOTAS
Реплика джойстикаTHRUSTMASTER2960720штурмовика A-10C ВВС США HOTAS
ПедальрепликиTHRUSTMASTERTPR маятниковый руль направления
Реплика дроссельной заслонкиTHRUSTMASTERU.S. ВВС США A-10C Штурмовик HOTAS
Экран, подключенный к ПКRedmiRMMNT27NF, 27-дюймовый, разрешение 1920 X 1080Экран позволяет экспериментатору одновременно просматривать происходящее в VR HMD
Программное обеспечение для записи экранаOBS ProjectOBS Studio версии 28.0Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для записи видео и прямых трансляций
Программное обеспечение для анализа статистической мощностиоткрытым исходным кодомG*power Версия 3.1.9.6Бесплатный и удобный инструмент для оценки статистической мощности и размера выборки.
Статистическое программное обеспечениеIBMSPSS Version 24.0Мощная платформа статистического программного обеспечения
Универсальный статистический инструментПрограммное обеспечение GraphPad GraphPadPrism Version 9.4.0Универсальный статистический инструмент, специально разработанный для ученых, а не статистиков
Магазин приложений виртуальной реальностиHTC CorporationVIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6Магазин приложений для виртуальной реальности, где клиенты могут изучать, создавать, подключаться и испытывать контент, который им нравится и в котором они нуждаются.
Шлем виртуальной реальности (HMD)HTC CorporationVIVE Pro EyeГарнитура виртуальной реальности с точным отслеживанием взгляда
Программное обеспечение VRSteamSteam VR Version 1.23Инструмент для восприятия VR-контента на оборудовании
с

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