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[眼动文章] 平视显示器信息图像隧道化辅助飞行员驾驶

 马庄实验室备份 2022-08-25 发布于陕西

陕西师范大学心理学院   潘陈龙

1  引言
相信没有人会不对影视里面出现的镜面成像表示好奇和期待。于我而言,记忆最深刻的当属柯南那副追踪犯人或找寻伙伴的神器眼镜,在眼睛上形成导航图,再“按图索骥”,屡试不爽!然而这并不仅仅是一种美好的幻想,它已经逐渐走入我们的生活。它就是今天的主题:平视显示器(head-up display, HUD)。在国内,它又被称为抬头显示器,以其便捷、可视、新颖和高效率等特征广泛应用于航空航天和车辆驾驶等领域中,并且备受好评。

平面显示器起初被重用于战斗机导航。早期的平面显示器所包含的信息非常少,在研发人员不断地发展下才臻于完成体,一种包含战斗机弹道瞄准点、水平高度、飞行速度、航行方向、机身倾斜角度等一系列完整信息的符号显示器,具体形式如下:
可以看到,该显示器内容具备,但不是想象地那样直接明了,不免让人处理不过来,很是费脑。后来,在这种传统显示器的基础上,又发展出了将航路和目标隧道化的新式显示器,如下图:
图为德国研究人员在该文献所测试的HUD
2  研究问题
飞行员在装备有信息图像隧道化HUD的飞机上驾驶行为表现和眼睛注视情况。

3  研究方法
该研究采用单因素被试内实验设计,让6名有一定驾驶经验但对搭载有HUD的飞机接触又较少的飞行员分别在有搭载不同(传统的和隧道化的)HUD驾驶舱模拟器上完成雾天非直线降落停靠,观察飞行员在这个过程中的视觉行为和之后的结果表现,以此来评判隧道化的HUD对飞行员的飞行过程的影响。

3.1 实验设备
驾驶舱模拟器


iView X54 (200 Hz)

3.2  实验程序
正如前文所说,Martins首先要求这6名招募过来的飞行员在搭载有不同HUD的驾驶舱模拟器练习一段时间,以保障在此过程中飞行员能够熟悉HUD在飞行过程中所起的作用,并让飞行员建立起对HUD的分析和信息依赖。最终会收集在此完整的过程中,飞行员对HUD的注视情况、任务完成情况,并报告自身感受到的工作压力和过程中注意的分配情况。

4  研究结果
结果发现,飞行员在使用搭载有隧道化HUD的飞机进行任务时,会更多地依赖HUD的隧道化的部分,会有更好的停靠精度(会更好地完成任务),会更轻松地进行驾驶任务,会用更少的注意更快得到更多的飞行信息。也就是说,HUD信息的隧道可视化,使得飞行员能更轻松地更出色地完成自己飞行任务

5  讨论
虽然由以上的实验可以非常肯定地说,HUD的信息图像隧道化能大幅提高飞行员的驾驶能力,降低飞行器的驾驶门槛;但不容忽视的是,在实验过程中也明显地观察到,飞行员在报告自身在飞行过程的注意分配时,报告说自己对任务目标以外的事物或情景也分配了较少的注意,这是因为雾天的模拟,使得驾驶舱外的环境相对单一且稳定造成的;还是这种隧道化的HUD本身会使飞行员对任务外的其他信息难以进行感知?

6  感悟
Martins的实验研究是建立在飞行器的模拟基础上的,虽然Martins的实验在最后飞行员对任务外的信息注意上存在一些会让人争议的地方,但我从其实验的最终数据结果上,飞行员虽然报告自己对任务外的信息少注意,但同时也报告了对人物本身少注意还有在驾驶任务过程的低压力,由此我更倾向于推测是因为实验室实验的少刺激导致飞行员对任务外的信息的注意缺乏。

同时,HUD在机动车驾驶也有了一定的应用。信息图像隧道化的HUD凭借其相较于传统HUD强大的优势,随着科技的不断发展和人们的日益增长的使用要求,必然在不久的未来它会走入人们生活的方方面面。不仅是航天和机动车驾驶,类似柯南的眼镜这一类科技产物也会越来越普遍。

7  参考文献
Ana P. G. M., Steffen H., & Thomas D.(2020). Evaluation of a tunnel-in-the-sky head-up displaydesign for curved approaches using eye-tracking. Aviation Psychology and Applied Human Factors,10(1), 3–12. https:///10.1027/2192-0923/a000177.

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