在复杂航空任务中进行眼动追踪以探究信息处理机制

我们的研究利用眼动追踪技术开发飞行员情境意识的客观心理生理测量方法，以增强基于数据和能力的训练与评估。眼动追踪技术的进步通过监测注意力状态（如疲劳、认知负荷和思维游离），提升了航空训练水平，有助于提高飞行员的表现和飞行安全。将眼动追踪技术集成到模拟器、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中，能够对飞行员的心理状态和视觉扫描行为进行真实评估，推动相关研究从实验室环境向真实驾驶舱和高保真模拟环境延伸。

一个关键的挑战是感兴趣区域的分割和标签验证，这些工作非常耗时，但却至关重要。本实验探索了一种尚需进一步开发的早期自动化方法。我的研究支持在航空训练中应用眼动追踪技术，以评估飞行员的信息处理能力、注意力分配、压力管理以及可提示影响飞行器监控与安全风险的注视行为。

首先，打开飞行模拟器和投影屏幕。在指令屏幕上，按下“预设”选项卡，并确认所需的“位置”和/或“天气”预设已可用。接下来，打开采集用笔记本电脑，并使用凭据登录。

出现提示时，可选择一个已有的配置文件，或为新参与者创建一个新的配置文件，也可选择“访客”选项以覆盖其上一次的校准。要校准眼镜，请打开眼动仪外壳并取出眼镜，然后选择鼻托类型。

将笔记本电脑的USB端口与眼镜的Micro-USB接口通过数据线连接。然后在眼动仪设备箱内找到黑色校准盒。将眼镜放入校准盒中。

在采集用笔记本电脑的视线追踪 Hub 中，选择“工具”然后选择“设备校准”。在弹出窗口中按“开始”以启动校准。校准完成后，从盒子中取出眼镜。

为确保鼻托合适，请指导受试者坐在驾驶舱内并戴上眼镜。查看屏幕右下角“眼镜盒”中的调整适配情况。如果适配状态显示为“优秀”，则继续下一步操作。

否则，请点击该复选框。然后指导参与者根据屏幕上的适配建议调整鼻托，确保眼镜佩戴舒适，并目视前方直视笔记本电脑屏幕。现在，用手指捏住鼻托中间位置，将其从眼镜上滑出，再将另一个鼻托滑入安装到位。

为遵循本研究的固定注视校准模式，请指导受试者移动头部，使方框与黑色方块重叠并对齐。然后要求受试者将视线聚焦在黑色方块内的十字线上，并按下空格键。随后检查头戴设备是否已连接至仪表板左下方的插孔。

在进行眼球校准之前，前往眼动追踪中心的参数框。勾选校准模式，并根据研究需求选择“固定注视”或“固定头部”。确保校准点以3×3网格形式显示，共九个点。

确认验证模式与校准模式相匹配。然后检查眼动追踪输出结果，并使用复选框确保已选中研究所需的所有参数。在眼动追踪中心，依次点击文件、设置和眼动追踪。

检查采样率是否设置为 250 赫兹。按下“验证您的设置”框，并确认平均绝对误差小于一度，然后将校准保存至配置文件。在数据采集过程中，向受试者明确说明试验或飞行路径的指令，包括在模拟开始前如何调整仪表板上的设置。

在指令界面，按下橙色的“已停止”按钮以开始采集数据。确认按钮颜色变为绿色，且文字更新为“飞行中”。在采集用笔记本电脑上，点击“开始录制”，以同步眼动仪数据与飞行模拟器数据。

当参与者完成飞行路线并着陆后，需等待飞行器完全停止。在操作界面屏幕上，按下绿色的“飞行”按钮以停止数据采集。请确认按钮颜色恢复为橙色，且文字更新为“已停止”。

运行眼动追踪批量脚本，以手动定义感兴趣区域（AOI），用于视线映射。该脚本将打开一个新窗口用于关键帧选择。滚动浏览视频，选择一个能清晰显示所有待分析关键AOI的帧。

按照屏幕上的说明，在视频全程可见、具有唯一性且保持稳定的画面区域上绘制一个矩形。然后依次为画面中的每个感兴趣区域（AOI）绘制一个矩形，并为每个矩形命名。

使用“添加更多”按钮添加新的兴趣区域（AOI），并在最后一个区域上点击“完成”。启动脚本以处理各个兴趣区域并生成注视数据，系统将生成一幅显示视频上扫视和注视情况的图表。与基本条件相比，紧急任务条件显著降低了着陆的成功率。

紧急试验的完成时间明显短于基础试验。与基础试验相比，紧急试验的着陆误差也显著更高。在紧急任务期间，主观情境感知评分明显低于基础任务。

情境意识的供给与需求从基础试验到应急试验呈上升趋势，而对情境意识的理解则从基础试验到应急试验有所下降。眼动指标显示，在应急情况下，注视关键仪表（如高度表和姿态指示器）的停留时间显著减少。与基础情况相比，应急情况下的眨眼频率显著增加。

在紧急情况下，SGE 和 GTE 等高级注视指标显著降低。