Evaluatie van vliegprestaties en oogbewegingspatronen met behulp van Virtual Reality Flight Simulator
19 mei 2023
Er werd een nieuwe virtual reality-vluchtsimulator gebouwd, die een efficiënte en goedkope evaluatie van vliegprestaties en oogbewegingspatronen mogelijk maakt. Het biedt ook een onderzoeksinstrument met een groot potentieel voor ergonomie en ander onderzoek.
De huidige studie ontwikkelde een nieuwe VR-vluchtsimulator om pilotenartiesten te evalueren op basis van oogbewegingen en vluchtuitvoerdersindicatoren in een meeslepend 3D-scenario. Het vluchtsimulatorplatform is naast lage kosten ook zeer flexibel. Het kan voldoen aan de uiteenlopende behoeften van onderzoekers.
De methode kan naast piloten ook worden toegepast op geselecteerde astronauten. Begin met het installeren van de vluchtsimulator. Sluit het bedieningspaneel voor beperking aan en behandel ze als één eenheid.
Sluit de gashendel, joystick en pedaal via USB aan op de pc-module van de vluchtsimulator. Gevolgd door het aansluiten van het op het hoofd gemonteerde display of HMD op de pc-module van de vluchtsimulator via een linkbox. Sluit de basisstations en virtual reality- of VR-controllers aan op de HMD via VR-software op de PC.To stel de staande speelruimte voor VR in, zorg ervoor dat de HMD is ingeschakeld en is aangesloten op de computer.
Plaats het basisstation diagonaal zodat de HMD zich altijd binnen het bewakingsbereik van het basisstation kan bevinden terwijl het stabiel blijft, om een stabiele VR-omgeving te behouden. Zet vervolgens een speelruimte in die alleen staand is volgens de aanwijzingen van de VR-software op de computer. Sluit de afgestemde vluchtcontrolemodule en het grote scherm aan op dezelfde computer als de VR HMD.
Introduceer de taak- en simulatorbediening aan de deelnemers door het verkeerspatroon en de kaart uit te leggen en de deelnemers te instrueren hoe ze de VR-vluchtsimulator moeten gebruiken. Voorzie elke deelnemer van een VR HMD, kalibreer hun oogbewegingen en pas de hoogte van het apparaat, de afstand tussen de pupillen en het kijkpunt aan. Open vervolgens de schermopnamesoftware en start de vliegsimulator voor vliegtraining.
Instrueer de deelnemers hoe ze hun vliegpedaal, joystick en gashendel moeten gebruiken om zo dicht mogelijk bij de referentielijn van de vlucht te sturen. Als u klaar bent, reset u de vluchtgashendel en de motorschakelknoppen. Stop dan met opnemen.
Om formele vluchtexperimenten uit te voeren, zet u de VR HMD op voor de deelnemers en start u de OBS-studio om te beginnen met het opnemen van het scherm. De oogbewegingsgegevens van de AOI's van het instrument, luchtsnelheid, verticale snelheid, hoogte en motortoerentalindicatoren toonden aan dat de experts een gelijkmatigere verdeling van oogbewegingsgegevens hadden rond de gemiddelde waarde in de luchtsnelheidsindicator, hoogte-indicator, verticale snelheidsindicator en houdingsindicator in vergelijking met de beginners. De vliegprestatiegegevens van de experts waren meestal gecentreerd rond de gemiddelde waarde in termen van totale vliegtijd, gemiddelde afstand tot de referentielijn, hellingshoek één seconde voor de landing en de standaarddeviatie van de afstand tot de referentielijn in vergelijking met de beginners.
Kalibreer de oogmomenten van elke deelnemer en pas de hoogte van het apparaat, de afstand tussen de pupillen en het blikpunt dienovereenkomstig aan.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een nieuwe virtual reality-vluchtsimulator die is ontworpen voor het evalueren van de prestaties van piloten via oogbewegingen en vluchtindicatoren in een 3D-immersieve omgeving. De simulator is kosteneffectief en aanpasbaar, waardoor hij geschikt is voor diverse onderzoeksbehoeften.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Menselijke Factoren
- Virtual Reality-technologie
Achtergrond
- Bestaande vluchtsimulatoren kunnen duur en inflexibel zijn.
- Oogbewegingspatronen zijn cruciaal voor het beoordelen van de prestaties van piloten.
- Virtual reality biedt immersieve ervaringen die training en evaluatie kunnen verbeteren.
- Deze studie heeft tot doel de beperkingen van traditionele simulatoren aan te pakken.
Doel van de studie
- Om een VR-vluchtsimulator met lage kosten te ontwikkelen.
- Om de prestaties van de piloot te evalueren op basis van oogbewegingen en vluchtindicatoren.
- Om een veelzijdig instrument te bieden voor onderzoekers in diverse vakgebieden.
Gebruikte methoden
- Ontwikkeling van een VR-vluchtsimulatorplatform.
- Integratie van eye-trackingtechnologie.
- Implementatie van een immersief 3D-scenario voor testen.
- Flexibiliteit om aan verschillende onderzoekseisen te voldoen.
Belangrijkste resultaten
- De simulator evalueert de prestaties van de piloot op effectieve wijze.
- Oogbewegingsgegevens bieden inzicht in het vlieggedrag.
- Kosteneffectieve oplossing voor onderzoeksapplicaties.
- Potentieel voor gebruik in selectieprocessen voor astronauten.
Conclusies
- De VR-vluchtsimulator is een waardevol onderzoeksinstrument.
- Het voldoet aan diverse behoeften op het gebied van pilotentraining en -evaluatie.
- Toekomstige toepassingen kunnen worden uitgebreid naar andere vakgebieden buiten de luchtvaart.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Kwantitatieve evaluatie van de prestaties van operators met behulp van VR-simulatoren met geïntegreerde eye-tracking biedt schaalbare, kosteneffectieve oplossingen voor selectie- en trainingsworkflows met een hoog risico. Het vermogen om expertise te differentiëren via objectieve vlucht- en blikmetrieken ondersteunt de voorspellende betrouwbaarheid bij de beoordeling van kandidaten en de optimalisatie van protocollen. Deze aanpak maakt datagestuurde besluitvorming mogelijk op kritieke kantelpunten in de pijplijnen voor talentselectie en operationele gereedheid.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Ondersteunt hypothese-gestuurde evaluatie van cognitieve en motorische prestaties in complexe gesimuleerde omgevingen.
- Maakt mechanische risicoreductie mogelijk door gedragsmatige output te correleren met fysiologische of neurologische meetwaarden.
- Faciliteert objectieve differentiatie van expertise, wat bijdraagt aan de selectiecriteria voor translationele onderzoeksmodellen.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare platforms voor het beoordelen van operator-afhankelijke variabelen in onderzoek naar menselijke factoren.
- Genereert kwantitatieve gegevens over oogbewegingen en prestaties die geschikt zijn voor downstream-analyses en benchmarking.
- Maakt schaalbare screening mogelijk van kandidaatpopulaties voor cognitieve of psychomotorische eigenschappen die relevant zijn voor bruikbaarheidsstudies van biofarmaceutische hulpmiddelen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij translationele biomarkerstrategieën door gedragsmatige metrieken te koppelen aan onderliggende neurocognitieve processen.
- Ondersteunt de continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie in onderzoek naar mens-machine-interfaces.
- Vermindert het risico bij de verdere ontwikkeling van kandidaattechnologieën door voorspellende, kwantitatieve eindpunten te bieden.
Pipeline- en workflowintegratie
Dit op VR gebaseerde evaluatieplatform past binnen de vroege ontdekkings- en screeningsfasen en ondersteunt zowel hypothesetoetsing als de kwantitatieve beoordeling van de prestaties van de operator voor translationeel onderzoek en apparaatontwikkeling.
- Ontdekkingsbiologie: Maakt gecontroleerde toetsing van cognitieve en gedragsmatige hypothesen mogelijk in immersieve, reproduceerbare omgevingen.
- Screening: Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve resultaten voor vergelijking tussen populaties en triage van kandidaten.
- Analytiek: Biedt oogbewegings- en prestatiegegevens met een hoge resolutie voor statistische analyse en beslissingsondersteuning.
- Translationeel onderzoek: Slaat de brug tussen ontdekking en preklinische validatie door gedragsresultaten te koppelen aan functionele eindpunten.
- Hergebruik binnen de organisatie: Biedt een flexibel, kostenefficiënt platform dat aanpasbaar is aan diverse behoeften op het gebied van onderzoek en ontwikkeling.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij de selectie van operators en de optimalisatie van protocollen.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van beoordelingen van menselijke prestaties.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en vermindert risico's in een laat stadium bij de ontwikkeling van apparaten en protocollen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van kandidaattechnologieën en workflows mogelijk.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in de installatie van VR-systemen, kalibratie van eyetracking en analyse van gedragsgegevens.
- Vereist robuuste instrumentatie en analytische infrastructuur voor high-fidelity datacapture en verwerking.
- Maakt cross-team standaardisatie van protocollen en kaders voor datainterpretatie noodzakelijk.
- Kan aanpassingen vereisen voor specifieke modelsystemen of onderzoekspopulaties.
- Beperkingen omvatten een verminderde bewegingsfeedback in vergelijking met traditionele simulatoren, zoals vermeld in de bron.
