[研究简介] 玻璃驾驶舱模拟中驾驶员眼动分析

随着飞机制造业的发展，飞行中的不安全因素（如设备故障或能见度条件低）成为越来越被人们关注的安全隐患。玻璃座舱能够在一定程度上提高安全性故而经常在现代飞机中使用。但是，飞行员与玻璃驾驶舱的界面之间的相互作用并没有优化;仍然有许多意外是与低可见性和设备故障有关。本研究探讨了驾驶员在意外情况下的视觉注意。在玻璃座舱模拟过程中，我们随机分配了可见性和设备故障的问题，发现所有参与者在所有条件下都对外部视图和GPS有了更多的视觉注意。这个研究中使用了眼动技术，可以帮助设计人员和培训人员辨别私人飞行员在不利条件下的视觉注意区域。

所选择的自变量因素有：高度计（故障/正常）、 定向陀螺 (DG) （故障/正常）、能见度（高/低）。选择这些条件是因为许多以死亡而告终的事故都与飞行员遇到能见度极差的环境有关，而玻璃驾驶舱主要仪器最常报告的服务故障是高度计故障和DG故障。正常情况被定义为具有清晰可见性且无仪器故障的情况。意外情况被定义为存在可见性差或故障的情况。所有的条件组合被随机分配。30名飞行员中，15人的能见度差，15人的能见度很高。十名飞行员经历了10次高度计故障，10次DG故障，10次没有遇到任何故障。

在研究当天，参与者先在模拟器中练习，直到他能够有效地控制飞机。然后校准眼动跟踪系统。校准后，飞行员给出一个场景;从奥斯汀飞往德克萨斯州圣马科斯，进行婚礼，搭乘飞机约需15分钟。参与者被要求在模拟过程中边思考边口头指示飞行。起飞五分钟后，参与者经历了分配的随机组合状况。一旦参与者开始启动油门，就开始进行眼动跟踪记录。直到参与者着陆，研究人员停止数据记录。本研究仅研究了在遇到意外条件之前和之后视觉注意分配的共同特征（图1）

视觉指标为每秒飞行时间的注视次数。 当飞行员重点关注AOI至少100毫秒时，定义为一个注视点。 通过计算AOI上的注视次数并除以飞行段长度来计算修正。在遇到条件之前和之后的中间时段研究了眼动的注视特性。

下图为飞行模拟器。 Microsoft Flight Simulator X软件在46英寸LED显示屏上提供了具有主要飞行显示屏，多功能显示屏，备用组件和外部视图的玻璃驾驶舱的完整显示。

通过飞行员对模拟玻璃舱内各视觉区域的注意情况和眼动轨迹，我们发现，在所有情况下，参与者更多地关注外界画面，而不是主要的GPS。

设备故障和可见性差是VFR飞行员最可能面临的意外情况，为此提前做好准备可以减少飞行员的意外情况处理错误。在玻璃座舱内对飞行员进行眼动跟踪记录以得到当飞行员面临意外情况时（如天气和设备故障）提供关于视觉注意和认知过程的信息。

此外，尽管并不是所有的参与者在遇到意外情况之前都具有相同的视觉行为，但是引入条件后，他们的视觉注意力均发生了变化。

这项研究的结果提供了有关飞行员在天气和设备故障期间的视觉特征的信息。可以帮助充实未来的培训方案，告诉飞行员他们的采取怎样的行为和决策可以处理意外的情况。同时，也可以帮助从业者改善驾驶舱设计，因为它确定了飞行员在正常和意外条件下的设备条件下对设备故障的查找位置。

参考文献：

Russi-Vigoya, M. N., & Patterson, P. (2015).Analysis of pilot eye behavior during glass cockpit simulations ☆. Procedia Manufacturing, 3,5028-5035.