基于专家-新手范式的飞行员模拟仪表进近注视特征差异研究

为探究飞行员注意资源在驾驶舱仪表间的分配策略,利用眼动仪、DA-42飞行模拟机等搭建仪表进近模拟飞行试验平台,基于专家-新手范式采集飞行教员和飞行学员的眼动数据,并利用注视熵率表征被试者扫视行为的随意性.结果表明:在最后进近航段,全体被试者高度关注姿态仪、水平状态指示器和高度表3个兴趣区,注视时间占总注视时间的78％以上;绩效优组在空速表、高度表、垂直速度表和其他区域的注视时间百分比显著高于绩效差组,而在各兴趣区的平均注视时长显著低于绩效差组;绩效优组的注视熵率显著高于绩效差组,这意味着其在仪表进近过程中的扫视灵活性更大.研究可为指导飞行员培训、预防飞行员人为差错提供参考.     

驾驶员注意力分配定量方法研究

驾驶员在不同的路况环境下存在不同的注意力分配模式,为弄清其分配模式特点,利用露天体育场内作为模拟驾驶环境,并利用眼动设备,记录被试者在直道驾驶任务、弯道驾驶任务、复杂路况驾驶任务等3种路况下的眼动数据,采用划分兴趣区域的方式,把视觉信息源划分为原车道兴趣区域FL(Former Lane)和其他兴趣区域OA(Other Areas)两个兴趣区域,对平均百米注视次数、平均百米注视时间、不同兴趣区域注视次数百分比3个眼动指标在两个兴趣区域内的分布情况进行分析和对比,得出不同路况环境下不同的注意力分配模式来揭示驾驶员驾驶过程中的注意力分配特点。研究结果对于驾驶员驾驶培训侧重点的改进、对于预防交通事故都具有重要意义。     

驾驶员接管自动驾驶车辆的眼动特性和行为分析

为探究接管自动驾驶车辆期间驾驶员的视觉特性,分析眼动与接管反应操控行为的关系,开展驾驶模拟试验收集驾驶行为及眼动数据。运用统计学方法,分析驾驶员感知不同接管场景的视觉特性,探究接管请求(TOR)前后眼动指标的变化规律;并基于视觉分配和瞳孔变化特性分析驾驶行为,揭示眼动特性与接管反应及驾驶操纵策略的内在联系。结果表明:TOR前,相较于静态场景,驾驶员感知动态场景诱发元素扫视更频繁且平均注视时间更短;此时驾驶员的视觉分配特性与其接管反应行为存在显著相关性。TOR后,驾驶员的注视时间增加,眨眼频率降低,瞳孔直径扩张,眼跳幅度增大;不同场景下驾驶员的瞳孔差异表明其应对动态场景时具备更好的警戒水平和更平稳的操纵策略。     

高速公路特长隧道环境中驾驶员视觉特性研究

为研究有不同经验的驾驶员在高速公路特长隧道环境中的视觉特性,在高速公路特长隧道中开展实车试验。利用眼动仪采集29名不同经验驾驶人的注视持续时间、注视点位置、扫视持续时间、扫视频率及扫视幅度等视觉特性参数,运用统计分析方法比较眼动行为的差异性,分析驾驶经验及驾驶环境对驾驶安全的影响。结果表明:相较于普通路段,驾驶员在特长隧道段的平均注视时间更长,注视点分布位置在水平方向更广,在垂直方向趋于集中,扫视更频繁,且扫视幅度变小;相较于非职业驾驶员,职业驾驶员在不同驾驶环境中的注视时间较短,注视点分布位置更广,扫视频率较低且扫视时间较短。     

山区高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉及生理指标的影响

为了解高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉行为和心理状态的影响规律,在山区高速公路开展室外实车试验,采用Dikablis眼镜式眼动仪和Varioport生理记录仪记录了驾驶员的眼动和生理数据,包括注视时间百分比、平均注视时间、扫视幅度、眨眼率、心电、心率、皮电等。结果表明,随空间郁闭度增加,驾驶员皮电和扫视幅度增大,眨眼率和平均注视持续时间减小,视点越来越集中。随着驾驶员的逐渐适应,空间环境对驾驶员的心理影响逐渐减弱。驾驶员主要关注中间靠左区域,目标物为中央分隔带和前方道路。开敞空间下驾驶员对右侧区域有少量关注。半郁闭空间下驾驶员皮电呈现规律性的波动,对于左侧区域的关注明显增多,对右侧区域的注视持续时间较长,视点集中点更远。     

草原公路景观要素影响驾驶员眼动指标研究

为研究草原公路景观要素复杂程度对驾驶员眼动指标的影响,开展现场试验,选取3种典型景观要素构成路段,测试5名驾驶员的眨眼持续时间、注视持续时间、瞳孔直径和扫视幅度等4个眼动指标。用Be Gaze2.4及SPSS软件提取、分析数据,画出3种景观要素构成与眼动指标的关系曲线,分析其变化规律,并通过主观调查问卷验证分析结果。试验结果表明:随着景观构成要素的增加,眨眼时间不断减小,注视时间也小幅减小,而瞳孔直径和扫视幅度逐渐增加,但变化幅度不大;与景观a和景观c相比,景观b更能增加草原公路行车舒适性,减少消极情绪。     

农村公路复杂环境中新老驾驶人视觉特性研究

为研究新老驾驶人在农村公路复杂环境中的视觉特性,采用眼动仪测量若干被试人员在实际驾驶过程中的视觉生理指标,运用统计学和数据挖掘方法分析新老驾驶人的瞳孔直径、注视特性、扫视特性和追随眼动特性,进而辨析新老驾驶人的驾驶行为特性差异。结果表明,在农村公路复杂道路环境中,新老驾驶人的视觉特性和驾驶行为具有明显差异。新驾驶人的瞳孔直径变化剧烈,表现出长时间注视和注视反馈特性;老驾驶人具有较多短时间注视特性,注视前瞻性和反馈特性都很明显,并且具有追随眼动特性。     

草原公路弯道交通工程设施信息量评价

为明确驾驶员在草原公路弯道不同层级交通工程设施信息量条件下的视觉特性,确定最佳信息量范围,采用数理统计和回归分析方法,分别建立5种不同层级(Q0、Q1、Q2、Q3、Q4)下交通工程设施信息量的草原公路弯道虚拟场景模拟驾驶试验,定量评价不同层级下驾驶员的注视强度、扫视强度和眨眼强度。试验结果表明:眼动强度很大程度上由眼动行为发生的频次决定;交通工程设施信息量对驾驶员行车时注视强度、扫视强度和眨眼强度均有显著影响,其中在Q2条件下3种眼动强度指标表现最佳,最利于行车安全;驾驶员3种眼动强度与交通工程设施信息量变化表现出很强的相关性,相关性大小依次为注视强度、扫视强度和眨眼强度。     

眼动指标检测管制疲劳的性能研究

为了挖掘更多检测管制疲劳的眼动指标,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建试验平台,采集被试的眼动数据和主观疲劳的程度值,通过其疲劳前后眼动指标差异的显著性、与疲劳的相关性、以及受试者的工作特征曲线(ROC)分析,探讨了各眼动指标检测管制疲劳的性能。结果表明:疲劳前后被试的扫视速度、注视点和平均注视时长差异显著,扫视幅度无显著差异;扫视幅度与疲劳无相关性,平均注视时长与疲劳呈弱相关,扫视速度和注视点数与疲劳均呈中等以上的显著相关;利用注视点、扫视速度二元分类识别疲劳的效果为接近较好水平,是有潜力的管制疲劳检测指标,可为管制员疲劳检测和预警提供试验支撑。     

情绪对新手驾驶员视觉特性的影响研究

为构建基于驾驶员生理特性情绪识别系统,采用眼动仪等设备对20名新手驾驶员开展不同情绪状态下的模拟驾驶试验,采集高兴、悲伤、愤怒3种情绪状态和无情绪下新手驾驶员的视觉数据,利用Matlab、SPSS软件统计分析新手驾驶员瞳孔变化、眼球扫视、注视点视觉数据.结果 表明:悲伤、愤怒情绪对新手驾驶员瞳孔尺寸分布频率及其变化差异...     

模拟SPO情境中的飞行员脑力负荷测量与分析*

为探究单一飞行员驾驶模式（SPO）下飞行员的脑力负荷水平,设计并实施模拟单人驾驶情境中的非正常任务场景处置实验。首先,基于准5级模拟驾驶舱,设计飞行任务场景;其次,招募20名航线飞行员被试,开展模拟飞行实验,记录被试的生理数据心率变异性指标及眼动数据;最后,结合客观生理数据以及主观量表进行脑力负荷分析,记录单发失效故障处置时间并进行任务绩效分析。研究结果表明:与双人制机组相比,单人驾驶情境中飞行员的脑力负荷增幅并不显著,处于可接受范围;单人制驾驶舱的任务设计及智能辅助系统使用对于降低飞行员工作负荷,提升飞行绩效至关重要。研究结果可为单一飞行员驾驶模式实施提供理论支持,并为未来单人制驾驶舱及机载自动化系统设计提供指标参考。     

HUD状态下飞行员视觉注意资源分配机制研究

为了解决平视显示器（Head Up Display,HUD）飞行中的注意资源分配问题，基于飞行模拟器，设计双作业飞行任务开展相关研究。基于事件相关电位（Event Related Potential，ERP）技术，选取行为绩效和P300成分为评价指标，采用oddball模式，在双作业飞行任务条件下开展实验研究。结果表明:随主任务难度的增加，主、辅任务的作业绩效均显著下降，被试者对HUD上异常信息的正确操作率降低，且反应时间延长；随主任务难度的增加，由辅任务所诱发的P300的波幅显著降低。在实验结果的基础上，最终提出了HUD状态下飞行员视觉注意资源分配机制。     

深井受限空间内作业人员的眼动特征研究

为探索能反映深井受限空间对作业者影响程度的眼动指标,为井下行为安全管理提供依据,将20名眼动指标相近的成员随机分为A,B两组,分别在普通环境中和高温深井环境中开展实验,以文献摘要为刺激材料,运用Tobii X2-30眼动仪进行眼动测量,运用单因素多元方差分析及多重比较法分析眼动数据。发现注视点总数、总注视时间、眼跳次数和总眼跳时间指标的差异有显著性,B组值大于A组;注视点平均注视时间、平均眨眼时间、平均瞳孔直径和总眼跳时间占比等指标无显著差异;两组被试的注视轨迹变化显著,因此 对井下人员的生理信息采集应当注重5个关键的眼动指标。     

塔机驾驶员的持续性视觉注意负荷研究

为提高塔机作业安全工效，基于视觉心理学、认知心理学理论，利用眼动追踪技术记录驾驶员视觉行为数据，分析和评估塔机驾驶员视觉转移过程的表征参数，结果表明:起重作业过程中驾驶员注视时间长，视知觉资源主要集中于起吊物，保持持续性注意状态，以维持高效起重作业，心理负荷较大；起重作业不同子过程注视时间与瞳孔直径差异较大，在空中平移过程中注意力较为分散，瞳孔直径较小，心理负荷较小。据此，提出了塔机起重作业的人因工效改善方向，为起重作业安全实施提供决策支持。     

民航从业者工作负荷研究

回顾民航业特殊行业中从业者(飞行员、管制员和机务维修人员)特定的工作负荷及其测量方法,工作负荷引起压力的心理机制,以及过高的工作负荷可能对从业者生理反应和身体健康造成的负面影响,并提出了改善从业者过高工作负荷的措施和方法。与此同时,指出应该进一步研究民航从业者的工作负荷与某些组织变量(如人误、离职意向、工作满意感)的关系,这不仅可以帮助保障飞行安全、提高从业者的工作满意度,而且具有理论意义。     

无人机操作主观心理负荷测评与心率数据比较

为探究在无人机实操试验的心理负荷测量中主观量表与心率测评工具的性能,招募14名从未接触过无人机操作的被试者,在参加飞行操作培训后进行4种不同难度的无人机飞行操作情景试验;使用Polar V800监测被试者试验过程中的心率变化,并在试验结束后采用NASA-TLX,MCH,SWAT 3种主观量表进行评分,以比较飞行难度间各指标的性能差异。结果表明:随着难度增大,呈现出主观评分与MEANHR增大,MEANRR减小的趋势;所有测量指标均能区分大部分难度差异,主观量表之间存在正相关性且收敛效度良好,量表评分与绩效表现之间关联性较强;主观量表与心率指标能够对无人机操作中的心理负荷进行有效的测量,这为未来无人机操作心理负荷的预测提供测量基础。     

道路常亮型LED补光灯对驾驶人员的视觉影响

为研究道路常亮型LED补光灯对安全驾驶的影响,通过实测道路现场光照数据构建室内眼动实验,分析不同照度下被试者瞳孔大小的变化和视觉感受变化特征,为道路常亮型LED补光灯的照度设置提供依据。结果表明:道路常亮型LED补光灯光照强度变化对驾驶人员视觉有影响,光照强度从100×10-1 lx变化到700×10-1 lx时,被试者瞳孔逐渐缩小,但能看得清目标;光照强度从700×10-1 lx变化到1 700×10-1 lx时,被试者瞳孔进一步缩小,瞳孔缩小至约3.5 mm时开始看不清楚目标。为减小道路常亮型LED补光灯对驾驶人员的视觉影响,道路常亮型LED补光灯的照度应该设置在700×10-1 lx以下。     

增强机组监控技能,确保飞行安全

良好的监控技能对确保飞行安全 ,预防飞行事故发生有十分重要的作用。但由于多方面原因 ,当前的飞行机组监控工作还存在不少问题 ,并成为多起飞行事故主要原因之一。笔者从四方面 ,对民用航空飞行中缺乏良好监控的原因予以分析和说明 :持续有效的监控工作不符合人的本性 ;现行规章制度中未把机组监控技能作为所有机组成员 ,尤其是对辅助操纵者的一项重要任务加以确定 ;现有管理制度与管理观念 ,更多关注行为结果而不是行为发生过程 ;飞行训练中未将其作为重要飞行技能加以训练。笔者强调指出 :采用标准操作程序 ,提高相应飞行阶段的监控技能 ,对不同飞行阶段的工作负荷予以计划和控制、进行工作优先排序 ,加强机组成员间配合 ,在训练中强化监控技能培养等措施 ,有助于改进和增强飞行机组的监控技能 ,确保飞行安全