Method Article

Sanal Gerçeklik Uçuş Simülatörü Kullanarak Uçuş Performansını ve Göz Hareketi Örüntülerini Değerlendirme

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

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

Uçuş performansının ve göz hareketi modellerinin verimli ve düşük maliyetli bir şekilde değerlendirilmesini sağlayan yeni bir sanal gerçeklik uçuş simülatörü inşa edildi. Ayrıca ergonomi ve diğer araştırmalar için yüksek potansiyelli bir araştırma aracı sağlar.

Abstract

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

Pilotların verimli ve ekonomik performans değerlendirmesi, havacılık endüstrisi için kritik hale gelmiştir. Sanal gerçekliğin (VR) gelişmesi ve göz izleme teknolojisinin birleşimi ile bu ihtiyaçları karşılayacak çözümler gerçeğe dönüşüyor. Önceki çalışmalar, esas olarak teknoloji doğrulama ve uçuş eğitimine odaklanan VR tabanlı uçuş simülatörlerini araştırdı. Mevcut çalışma, pilotların uçuş performansını 3D sürükleyici bir sahnede göz hareketi ve uçuş göstergelerine dayalı olarak değerlendirmek için yeni bir VR uçuş simülatörü geliştirdi. Deney sırasında 46 katılımcı işe alındı: 23 profesyonel pilot ve uçuş deneyimi olmayan 23 üniversite öğrencisi. Deney sonuçları, uçuş deneyimi olan ve olmayan katılımcılar arasında uçuş performansında önemli farklılıklar gösterdi, birincisi ikincisinden daha yüksekti. Buna karşılık, uçuş tecrübesi olanlar daha yapılandırılmış ve verimli göz hareketi paternleri gösterdi. Uçuş performansının farklılaşmasının bu sonuçları, mevcut VR uçuş simülatörünün bir uçuş performansı değerlendirme yöntemi olarak geçerliliğini göstermektedir. Uçuş deneyimi ile farklı göz hareketi modelleri, gelecekteki uçuş seçimi için temel sağlar. Bununla birlikte, bu VR tabanlı uçuş simülatörü, geleneksel uçuş simülatörlerine kıyasla hareket geri bildirimi gibi eksikliklere sahiptir. Bu uçuş simülatörü platformu, görünen düşük maliyet dışında oldukça esnektir. Araştırmacıların farklı ihtiyaçlarını karşılayabilir (örneğin, ilgili ölçekler ekleyerek durum farkındalığını, VR hastalığını ve iş yükünü ölçmek).

Introduction

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

Avrupa Havacılık Güvenliği Ajansı (2012), uçuş simülatörlerini eğitim tesisleri, uçuş ve seyrüsefer programı eğitmenleri, uçuş eğitim ekipmanları ve tam uçuş simülatörleri olarak sınıflandırmaktadır1. Bugüne kadar, düşük seviyeli masa üstü sistemlerinden son derece karmaşık hareket tabanlı tam uçuş simülatörlerinekadar eğitim için bir dizi uçuş simülatörü mevcuttur 2. Geleneksel simülatör, bir uçuş dinamiği modeli, bir sistem simülasyonu, bir donanım kokpiti, harici bir görselleştirme ve isteğe bağlı bir hareket simülasyonu3 içerir.

Bu geleneksel uçuş simülatörleri, etk....

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

Protocol

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

Burada açıklanan tüm yöntemler Tsinghua Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır ve tüm katılımcılardan bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Tamamlandıktan sonra, tüm katılımcılara 12 dolar (veya eşit değerde bir hediye) ödendi.

1. Katılımcı seçimi

  1. Katılımcı sayısının G*Powertarafından verilen ve 21'e eşit olan beklenen örneklem boyutunu karşıladığından emin olmak için G*Power yazılımı 35 ( Malzeme Tablosuna bakınız) kullanarak önceki bir güç analizi çalışmasına göre katılımcıları işe alın.
    NOT: G*Power tarafından verilen beklenen örneklem büyükl....

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

Results

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

Mevcut deney için uçuş tecrübesi olan 23 uzman ve uçuş tecrübesi olmayan 23 acemi seçildi. Katılımcılar 25 ile 58 yaşları arasındaydı (uzmanlar: M = 32.52 yıl, SS = 7.28 yıl; acemiler: M = 29.57 yıl, SS = 5.74 yıl). Tüm katılımcıların cinsiyeti erkekti. Tüm acemiler Tsinghua Üniversitesi'nden (öğrenciler veya öğretim üyeleri) işe alındı ve tüm uzmanlar China Eastern Airlines'tandı.

Göz hareketi
Cihazın AOI'lerinin, hava hızı göstergesinin.......

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

Discussion

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

Mevcut çalışma, uçuş deneyimi olan katılımcıların, VR tabanlı bir uçuş simülatöründe uçuş deneyimi olmayanlara göre daha iyi uçuş performansına sahip olup olmadığını değerlendirdi. Daha da önemlisi, daha iyi uçuş performansına sahip bu katılımcılarda daha optimize edilmiş bir göz hareketi modelinin bulunup bulunamayacağını değerlendirdi. Sonuçlar, uçuş deneyimi olan ve olmayan katılımcılar arasında üç temel uçuş QAR göstergesinde önemli farklılıklara sahiptir: inişten 1 s önceki eğim açısı, referans çizgisine olan ortala.......

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

Disclosures

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

Yazarlar herhangi bir finansal açıklama veya çıkar çatışması beyan etmediler.

Acknowledgements

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

Yazarlar, pilot katılımcıları işe almadaki yardımları için Bay Li Yan'a inanılmaz derecede minnettarlar ve Bayan Bu Lingyun'a resim çizme konusundaki çalışmaları için teşekkür ediyorlar. Araştırma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (hibe numarası T2192931, 72071185), Ulusal Beyin Projesi (hibe numarası STI2030-Major Projects2022ZD0208500), İnsan Faktörleri Mühendisliği Ulusal Anahtar Laboratuvar Projesi (hibe numarası SYFD062003), İnsan Faktörleri Mühendisliği Ulusal Anahtar Laboratuvar Projesi (hibe numarası 6142222210201) ve 2022 yılı Askeri Lojistik Araştırma Büyük Projeleri Hibe ve Hava Kuvvetleri Ekipmanı Anahtar Projesi tarafından desteklenmiştir. Araştırma (hibe ....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3D motor SDK'sıEpic GamesUnreal Engine 4
GameAnalytics Unreal SDK		Bu SDK, oyunlar için tasarlanmış güçlü ancak esnek bir ücretsiz analiz aracıdır.
İşlemciIntelIntelCore i9Ana akım pazardaki en güçlü CPU'lardan biri.
Göz izleme SDK'sıTobiiTobii XR SDK'sıBu SDK, birçok farklı donanım satıcısından kulaklıkların geliştirilmesine olanak sağlamak için göz izleme verilerine cihazdan bağımsız erişim sağlar ve Tobii Göz İzleme donanımını kullanan cihazlarla sınırlı değildir.
Göz izleme yazılımıAraştırma ekibiBir kişinin sanal gerçeklik HMD'sini kullanırken gözlerinin hareketini izleyen bir program.
FlySimulator programıAraştırma ekibiVR HMD ve el kumandaları kullanarak sanal bir ortamda uçuş deneyimlerini simüle eden bir yazılım.
Ekran kartıNVIDIAGeForce RTX 3090
10496 NVIDIA CUDA Cores
1.70 GHz Boost Clock   
24 GB Bellek Boyutu
GDDR6X Bellek Türü		Ana akım piyasadaki en güçlü grafik kartlarından biri.
İşletim sistemi (OS)MicrosoftWindows XP- Microsoft Corporation tarafından geliştirilen ve özel olarak dağıtılan bir işletim sistemi (OS)
Replica kontrol paneli:THRUSTMASTER2960720 2971004 2962072 2960748 2960769 ABD Hava Kuvvetleri A-10C saldırı uçağı, HOTAS
Replika joystickTHRUSTMASTER2960720ABD Hava Kuvvetleri A-10C saldırı uçağı, HOTAS
Replica pedalıTHRUSTMASTERTPR sarkaç
dümen Replika gaz kelebeğiTHRUSTMASTERU.S. Air Force A-10C saldırı uçağı HOTAS
PC'ye bağlı ekranRedmiRMMNT27NF, 27 inç, 1920 X 1080 çözünürlük oranı Ekran,deneycinin VR HMD'de neler olduğunu aynı anda görüntülemesini sağlar
Ekran kayıt yazılımıOBS ProjesiOBS Studio Sürüm 28.0Video kaydı ve canlı akış için ücretsiz ve açık kaynaklı bir yazılım
İstatistiksel güç analizi yazılımıAçık KaynakG*power Sürüm 3.1.9.6İstatistiksel gücü ve örneklem boyutunu tahmin etmek için ücretsiz ve kullanıcı dostu bir araç.
İstatistiksel yazılımIBMSPSS Sürüm 24.0Güçlü bir istatistiksel yazılım platformu
Çok yönlü istatistik aracıGraphPadYazılımı GraphPad Prism Sürüm 9.4.0İstatistikçiler için değil, bilim adamları için özel olarak oluşturulmuş çok yönlü bir istatistik aracı
VR uygulama mağazası HTCCorporationVIVE Yazılımı 2.0.17.6 / 2.1.17.6Müşterilerin sevdikleri ve ihtiyaç duydukları içeriği keşfedebilecekleri, oluşturabilecekleri, bağlantı kurabilecekleri ve deneyimleyebilecekleri bir sanal gerçeklik uygulama mağazası.
VR başa takılan ekran (HMD)HTC CorporationVIVE Pro EyeHassas göz izleme özelliğine sahip bir VR başlığı
VR yazılımıSteamSteam VR Sürüm 1.23Donanımda VR içeriğini deneyimlemek için bir araç
tarafından geliştirilen tarafından geliştirilen : ,

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