基于模拟飞行任务下的眼动指标分析

分析眼动指标在定量测量飞机驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化中的作用。让4个被试者在飞行模拟器上完成了3个不同阶段的模拟飞行任务,同时用眼动仪器记录了注视、扫视、瞳孔尺寸方面的眼动指标,划分为座舱外景和内部仪表两个兴趣区域对数据进行了对比和认知分析。被试者在外景有更多的注视点、更多和更长的注视时间,在仪表上的平均瞳孔尺寸比外部视景要大,平均扫视幅度随任务难度增大而减小。眼动指标可以客观地反映驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化;视觉飞行规则下,飞行员主要从外景获取视觉信息,他的大部分注意力都集中在外景。

飞行员注意力分配的定量测量方法

在实验室内让被试人员在飞行模拟器上完成了三个不同阶段的模拟飞行任务,同时用眼动仪器记录了被试者的眼动数据.采用划分兴趣区域的方式,把视觉信息源划分为座舱内仪表和外部视景两个兴趣区域,对三个眼动指标在两个兴趣区域内的分布情况进行了分析和对比.结果显示,三个模拟任务阶段被试者显示出了不同的扫视模式,在外景有更多的注视点比率、更多的注视时间比率和更长的平均注视时间.表明视觉飞行规则下,战斗机驾驶员主要从外景获取视觉信息,他们的大部分注意力都集中在外景.眼动指标可以客观地反映驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化,研究结果对于战斗机座舱显示信息的设计和飞行员的培训有一定的指导意义.

在模拟飞机降落过程中的眼动分析

通过分析眼睛运动规律 ,研究被试者的注意力分配特点 .通过模拟飞机全部降落过程 ,用眼动测量设备采集了眼睛的注视点和速度数据 .运用眼动数据对被试者如何在目标兴趣区域进行视觉转换和信息的初步认知加工过程进行了分析 .结论认为 ,被试者主要利用由上到下 (Top down)的信息处理机制驱动眼动 ,良好的情景意识对飞行驾驶有重要意义 .

模拟飞机着陆飞行中专家和新手眼动行为的对比

目的对比专家和新手于模拟飞机飞行着陆中的眼动模式,为评价飞行员飞行绩效和飞行员训练提供参考。方法将模拟飞行人员根据飞行经历分为专家和新手2组人群,在飞行模拟器上完成降落任务,用眼动测量系统记录他们的眼动数据,把专家和新手的飞行绩效数据和眼动数据进行对比。结果专家和新手的飞行绩效和眼动模式存在明显的差异。专家的绩效好于新手,专家具有更短的注视时间、更多的注视点、更快的扫视速度、较大的扫视频率和较宽广的扫视范围,专家的眼动模式具有较低的心理负荷。结论眼动模式和飞行绩效相关,高效的眼动模式与好的飞行绩效相关,通过对眼动指标的分析可以评价飞行员飞行绩效,为飞行训练提供指导。

基于BP神经网络的飞行绩效评价模型

为实现飞行绩效的客观评价,利用眼动数据,建立了拓扑结构为6-14-3型的BP(Back Propagation)神经网络模型.已有的实验数据和随机插值法得到的数据作为建模的数据来源,数据分为训练集和测试集并归一化.基于Matlab的神经网络工具箱,利用经验公式和实验比较法确定了BP网络模型的隐含层节点数;对BP算法的各种改进算法进行了优化选择;将训练集数据和测试集数据先后输入网络模型进行学习训练和仿真测试;对3个技术水平的飞行员的飞行绩效进行了预测和评价.研究表明,眼动数据的BP神经网络模型可以较为准确地评价飞行绩效,评价方法可以为飞行训练提供参考.

模拟飞机降落过程中的眼动和认知研究(英文)

目的对眼睛运动规律和大脑认知进行实验分析 ,研究被试者的注意力分配特点。方法通过模拟飞机的降落过程 ,用眼动测量设备采集眼动数据并对眼动数据进行分析。结果实验得到的眼动数据表明 ,被试者的注意力主要集中在飞机平显上的 3个目标兴趣区域 ,被试者主要在目标兴趣区域之间进行视觉活动、分配和转换注意力。结论被试者主要利用由上到下 (top down)的认知机制驱动眼动 ,分配注意力。

航空工效中的脑力负荷测量技术

脑力负荷是航空工效中需要研究的重要课题 ,其测量方法也很多 ,文章把脑力负荷测量方法分为三类 :任务操作方法、生理测量方法和主观测量方法。把影响脑力负荷的因素归纳为人、任务和环境交互作用的结果 ,对脑力负荷、操作绩效和任务关系模型作了分析 ,对脑力负荷测量方法的选择标准和评判指标进行了总结。文章重点对三类脑力负荷测量方法的优点和局限性进行了综合评述 ,认为对脑力负荷应综合利用各类测量方法的敏感性来测量。当前的一些多指标评判技术对脑力负荷的测量有一定的意义 ,但由于人机技术的发展 。

中国男性青年人群的操作力测量与分析

目的建立中国男性青年人群的操作力数据库,为作业环境下的操作力设计提供基础数据。方法在东北、华北、西北、西南、东南、华中、华南7个自然地域采集843名青年男性的人体测量和操作力数据,测量旋力、背力、不同施力方向上(推力、拉力、内扳力、外扳力)的臂力及同一施力方向不同肘部弯曲角度的臂力。对数据进行统计分析,并与国内外相关研究进行对比。结果臂力的4个施力方向上,推力大于拉力,内扳力大于外扳力,推力最大,外扳力最小;在相同的施力方向上,推力和拉力随着肘部角度的增大而显著性增大,内板力和外扳力随着肘部角度的增大而显著性减小;操作力之间存在着显著的相关性;人体测量参数中,体重和操作力之间有显著的相关性,而人体测量参数与操作力的相关性较弱;与西方国家的数据相比,我国青年人的操作力偏小。结论通过全国范围内的采样,建立了我国男性青年人的操作力数据库,研究结果为人机系统中操作力的设计提供基础数据的支持,也为工效学研究人员、职业健康工作者以及康复研究人员提供参考。

对用动基点法和定基点法测定矿井通风阻力的比较

对测定矿井通风阻力时所采用的动基点测量法和定基点测量法的效果进行了理论分析, 并用实测数据对两种测量方法进行了对比, 验证了动基点测量法比定基点测量法具有较高精度的事实。

瞳孔的变化与脑力负荷关系的试验分析

目的根据被试者瞳孔在执行不同难度任务过程中的变化,分析不同难度任务引起的脑力负荷的变化。方法10名被试者执行不同难度等级的视觉搜索任务,通过眼动仪记录被试者的瞳孔面积数据,分析在不同脑力负荷下瞳孔面积的变化,以了解瞳孔大小与脑力负荷之间的相关性。结果被试者之间的瞳孔面积变化既存在2种相同变化规律,又有3种不同的差异,差异表现在瞳孔增大出现在不同的等级任务下。结论在相同的工作环境中,瞳孔面积的变化能够评价脑力负荷的不同:随着工作难度水平的增加,瞳孔缩小;而随着紧张程度的增加,瞳孔扩大;当到达一定疲劳程度之后,瞳孔开始缩小。

飞机座舱视觉显示界面脑力负荷综合评价方法

目的综合脑力负荷的3种评价方法,即主任务测量法、生理测量法和主观评价法,建立飞机座舱视觉显示界面脑力负荷的评价系统。方法确定每种评价方法的评价指标,通过实验和主观调查得出每个指标的大小,进行加权平均计算,得到每种评价方法的一个量化评价值,最后将3种方法得到的评价值加权计算,得出脑力负荷评价值。结果在M中不同的飞行座舱视觉显示界面的设计中,根据综合评价得到的结果,结果越小的设计则脑力负荷越小,优先选择作为最终的飞机座舱视觉显示界面的设计方案。结论这套评价系统综合目前主要的脑力负荷评价方法,利用各自的优点,并且能够把结果量化,可以在飞机座舱视觉显示界面的设计阶段进行脑力负荷的预测评价,确定最佳方案。

航空工效中情境觉知的研究

随着航空设备自动化 /智能化水平的不断提高 ,现代飞机座舱中动态信息越来越多 ,而飞行员的主要作用已由操作控制向监视转移 ,即人的体力负荷下降、心理负荷增加的现象变得更加突出。鉴于此 ,有关飞行员情境觉知研究已成了目前航空工效研究领域中比较活跃的一个方向 ,笔者通过对情境觉知的发展历史、概念定义、影响因素、定性模型分析 ,并结合前人的研究成果建立了一个新的情境觉知定义和相应的情境觉知多级触发定性分析模型 ,初步揭示了高级飞行员和飞行学员之间的情境认知差别 ,并为进一步建立定量的情境觉知多级触发分析模型 (包括不同情境下飞行员的感觉、理解、预测等阶段的临界值 )打下了基础。

人机显示/控制界面适配性综合评价指标和评价方法

通过对驾驶舱人机显示 /控制界面适配性指标影响因素、视觉信息流工效的测定与评估方法的研究 ,建立了一套视觉信息流工效综合评估系统研究体系 ;研究的初步结果主要有 ,飞机驾驶员视域中存在最佳、较好、极限工效区 ,并且振动、反射眩光、噪声、显示字符的形状 /颜色特征 /对比度 /显示方式等是影响信息获取工效的主要因素 ;飞机驾驶舱显示布局及显示方式应符合视觉工效学设计原则。

眼动测量系统及其在工效学中的应用

首先回顾了眼动测量系统的研究发展历程 ;其次通过对眼动的基本形式、特点的分析 ,以及双眼运动的规律研究 ,对眼动测量方法的具体优缺点进行了对比 ,并重点对红外电视法眼动测量系统 ( Infrared TVEMMS)及其组成部分的基本原理进行了探讨 ;

飞行员情境认知的模糊综合评判

借用环境科学中环境质量评价的概念和方法 ,建立了飞行员情境认知的多级模糊综合评判模型 ,并用该模型对飞行员的情境认知进行了综合评判。研究表明 ,用模糊综合评判方法评价飞行员的情境认知可以提供真实、全面的飞行认知信息 ,为飞行员的训练有效性及安全性提供可靠依据。

飞行员扫视、操作绩效及工作负荷的实验研究

目的通过对特定任务情境的研究,解决飞行员扫视、操作绩效及工作负荷问题。方法在借鉴前人研究的基础上,设计并进行了有关飞行员扫视、操作绩效、工作负荷的实验和调查分析评价系统,取得了大量有价值的实验数据。结果在理论研究和实验分析的基础上,初步揭示了高级飞行员和飞行学员之间的差距。结论高级飞行员比学员具有更频繁地注视和更短地注视时延(停留);对两类飞行员而言他们的工作负荷与操作绩效的关系都不是绝对一致变化的。

基于EEG的脑力疲劳特征研究

模拟飞行员在飞行过程中监视仪表信息的过程,分析脑电(EEG)随脑力疲劳变化的特点及规律,从而为后期对抗脑力疲劳提供科学根据。通过设计2级不同难度的视觉监控任务分别诱发脑力疲劳,采用多种方法相结合进行研究,比较EEG参数(δ、θ、α、β、(α+θ)/β、α/β、(α+θ)/(α+β)和θ/β)在任务前后的变化情况。结果表明:从正常到疲劳状态,额区、中央区、顶区和枕区的α波相对能量显著增加(P<0.05);前额区、侧额区、后颞区以及枕区的β波相对能量显著降低(P<0.05);δ波和θ波相对能量变化未达到显著性差异(均有P>0.05);参数(α+θ)/β、α/β、(α+θ)/(α+β)和θ/β在除颞区外的各脑区都显著增大(P<0.05);在颞区,只有α/β在疲劳前后增加明显(P<0.05);与较高难度的任务比较,低难度任务中的各EEG参数变化较为明显。因此,除δ波和θ波以外的其他特征参数被证实在特定的脑区域可以作为衡量脑力疲劳的潜在指标,同时可以验证适当地增加任务难度可以在某种程度上对抗脑力疲劳的产生。

基于视觉搜索的飞机显示界面设计原则

对飞行员在飞行中通过视觉搜索监视各种仪表信息的过程进行研究,探索时间压力和搜索难度两个因素对视觉搜索绩效的影响,从而为飞机座舱显示界面的工效学设计提供科学依据.设计视觉搜索程序来模拟飞机显示界面,并通过预实验确定时间压力水平和搜索难度水平的典型分级范围,在此基础上进行正式实验并记录反应正确率和反应时间.采用SPSS 19.0对实验结果进行双因素分析、简单效应、回归分析等,得到如下结论:不同水平的时间压力和搜索难度对反应正确率的影响具有显著性差异;不同水平的搜索难度对反应时间的影响具有显著性差异,并且在一定条件下反应时间和干扰项数目成线性递增关系;在保证较高正确率的状态下,即在人的认知能力范围之内,不同的时间压力水平对反应时间的影响没有显著性差异.因此,在飞机座舱显示界面视觉搜索的工效学设计中,要将时间压力和搜索难度进行最佳匹配才能取得较好的工作绩效.

驾驶工效综合评定座舱实验台的研制

为了在实验室内 ,能定性 /定量的研究飞机驾驶员工作时的复杂、实时操作感觉 ,开发了一台驾驶工效综合评定座舱实验台。该实验台主要由硬件 (包括座舱外壳、驾驶杆、座椅以及两台液晶显示器 )、软件两部分 (座舱视景系统、座舱仪表显示系统、飞机动力学系统、飞机控制系统、座舱网络通讯系统 )组成 ,通过使用眼动仪、触摸屏等设备来记录驾驶员的眼动及手动数据。该实验台可通过数据处理计算机实现人机界面的作业运动和进行工效综合评定。工效评定实验台的研制 ,可以提高座舱人机交互工效设计的可信度 ,是飞机驾驶舱面板优化设计的基础和依据 ,是研究保障安全飞行和提高作战能力以及效率等重大技术性能的重要手段。