home
搜索
Pilots in cockpit

客户案例

眼动追踪揭秘飞行员视界

上海交通大学设计学院教授胡洁博士领导着智能创新设计人因与工效学实验室。该实验室致力于人因研究,主要聚焦于航空领域。借助Tobii的眼动追踪技术,研究人员发现了可能影响未来飞行驾驶舱设计和飞行员培训项目的新见解。 

通过人因研究提升飞行驾驶舱安全 

随着技术进步和以人为中心的设计理念不断发展,眼动追踪技术越来越多地用于优化商用航空飞行驾驶舱设计。智能创新设计人因与工效学实验室的博士生左亚雪使用Tobii Pro GlassesTobii Pro Lab研究了飞行员在降落过程中的视觉注意力。 

在飞行操作中,飞行员必须同时处理来自仪表、外部环境和驾驶舱的大量快速变化的信息。因此,有效的注意力分配对飞行安全至关重要。眼动追踪技术使研究人员能够分析飞行员在复杂任务和环境中的注意焦点及其分配模式。左亚雪指出,以往的研究主要集中在驾驶员操作(Pilot Flying,PF)角色上,而对驾驶员监控(Pilot Flying,PM)角色的关注较少。 

在模拟环境中捕获实时眼动追踪数据 

研究团队邀请了10名经验丰富的A320飞行员,他们的平均飞行时长为3171.7小时,在全动飞行模拟器中执行模拟飞行任务。他们使用了两副Tobii Pro Glasses,同时记录PF和PM的眼动数据。 

Illustration - pilots
实验流程图
研究在A320全动飞行模拟器中进行,使用Tobii穿戴式眼动仪同步记录同一机组中PF和PM的眼动数据。得益于Tobii Pro Glasses的便携性和易用性,我们能够同时收集两名被试的数据
Yaxue Zuo, Ph.D. candidate, Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory, Shanghai Jiao Tong University

2名飞行员为一组分别担任PF和PM,依次完成2轮实验,在相同的飞行条件下操作。飞行任务包括驾驶舱准备、发动机启动、滑行、起飞、进近、着陆、着陆后和停机,飞行时间约为15分钟。  

Pilots in cockpit
飞行员在模拟驾驶任务中佩戴了Tobii Pro Glasses穿戴式眼动仪

使用Tobii Pro Lab轻松处理眼动数据 

在数据分析中,借助Tobii Pro Lab的辅助映射功能,研究者得以非常轻松地将原始的眼动视频数据映射到飞行员仪表图片上。这样就能够非常轻松地划分兴趣区,从而进一步定量分析眼动数据。 

Pilots in cockpit
A320飞行模拟器的驾驶舱。数字表示用于数据分析的兴趣区(AOIs)
当使用穿戴式眼动仪记录被试的眼动行为,实际上得到的是一段附加有眼动轨迹的视频。由于飞行员的头部一直处于运动状态,在视频中划分兴趣区并进行定量分析几乎是不可能的事。得益于Tobii Pro Lab的辅助映射功能,我们可以在质量很高的驾驶舱照片中分析眼动数据,并减少了很多手动工作。
Yaxue Zuo, Ph.D. candidate, Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory, Shanghai Jiao Tong University

眼动追踪对联合注意分配的新启示 

研究人员着重比较了PF和PM的视觉注意分配。PF的视觉注意主要集中在外部视野、飞行控制和左侧显示区域;而PM则更多关注右侧显示区域、检查单和其他监控任务。在某些特定飞行阶段,如起飞和着陆阶段,PF和PM的注视指标(如注视时长)之间显示出统计学上的显著关联,但在大多数情况下,两者的视觉注意没有显著相关性。 这种独立的注意模式反映了PF和PM在飞行任务中承担的不同角色和责任。 

基于这些定量分析结果,研究人员认为,由于PF和PM在不同飞行阶段的视觉注意存在显著差异,未来的飞行甲板设计应考虑在某些飞行阶段和区域对PF和PM的区别对待,例如对显示和控制界面进行动态调整,以适应各自角色的视觉需求。  

通过创新建立信任 

该研究在Tobii中国创新项目的支持下发表,Tobii专家在整个项目执行过程中提供了方法论支持。上海交通大学与Tobii的合作不仅增进了对飞行员视觉注意力的理解,还展示了眼动追踪技术在提升航空安全中的关键作用。通过利用Tobii的眼动追踪工具,研究人员发现了可能为未来飞行驾驶舱设计和飞行员培训项目提供信息的新见解。 

Tobii的眼动追踪技术在我们的研究中发挥了重要作用。Tobii Pro Glasses和Tobii Pro Lab的准确性、易用性和先进功能使我们能够在航空人因研究领域产出创新性的成果”左亚雪说道。
Yaxue Zuo, Ph.D. candidate, Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory, Shanghai Jiao Tong University

参考文献  

Zuo, Y., Qi, J., Maksimovic, C., Chen, B., Hu, J., & Zhao, Q. (2024). Visual Attention Distribution of Pilot Flying vs. Pilot Monitoring During Different Flight Phases. International Journal of Human-Computer Interaction, 0(0), 1–20.

  • 作者

    王栋然

  • 阅读时间

    5分钟

作者

  • Murphy Wang

    王栋然

    知识顾问, Tobii

    作为Tobii中国的知识顾问,我在科研社区中推广眼动追踪技术,并陪伴科研人员踏上眼动追踪之旅。我的愿景是通过眼动追踪技术促进对人类行为的理解,从而推动广泛的科学发展。

相关内容