تقييم أداء الطيران وأنماط حركة العين باستخدام محاكي طيران الواقع الافتراضي

Summary

تم بناء جهاز محاكاة طيران جديد للواقع الافتراضي ، والذي يتيح تقييما فعالا ومنخفض التكلفة لأداء الطيران وأنماط حركة العين. كما يوفر أداة بحث عالية الإمكانات لبيئة العمل وغيرها من البحوث.

Abstract

أصبح تقييم الأداء الفعال والاقتصادي للطيارين أمرا بالغ الأهمية لصناعة الطيران. مع تطور الواقع الافتراضي (VR) والجمع بين تقنية تتبع العين ، أصبحت الحلول لتلبية هذه الاحتياجات حقيقة واقعة. استكشفت الدراسات السابقة أجهزة محاكاة الطيران القائمة على الواقع الافتراضي ، مع التركيز بشكل أساسي على التحقق من صحة التكنولوجيا والتدريب على الطيران. طورت الدراسة الحالية جهاز محاكاة طيران VR جديدا لتقييم أداء طيران الطيارين بناء على حركة العين ومؤشرات الطيران في مشهد غامر 3D. خلال التجربة ، تم تجنيد 46 مشاركا: 23 طيارا محترفا و 23 طالبا جامعيا بدون خبرة طيران. أظهرت نتائج التجربة اختلافات كبيرة في أداء الطيران بين المشاركين الذين لديهم خبرة طيران وبدونها ، حيث كان الأول أعلى من الأخير. في المقابل ، أظهر أولئك الذين لديهم خبرة في الطيران أنماطا أكثر تنظيما وكفاءة لحركة العين. توضح نتائج تمايز أداء الطيران هذه صلاحية جهاز محاكاة الطيران VR الحالي كطريقة لتقييم أداء الطيران. توفر أنماط حركة العين المختلفة مع تجربة الطيران الأساس لاختيار الرحلة المستقبلية. ومع ذلك ، فإن جهاز محاكاة الطيران القائم على الواقع الافتراضي به أوجه قصور مثل ردود الفعل على الحركة مقارنة بأجهزة محاكاة الطيران التقليدية. منصة محاكاة الطيران هذه مرنة للغاية باستثناء التكلفة المنخفضة الواضحة. يمكن أن يلبي الاحتياجات المتنوعة للباحثين (على سبيل المثال ، قياس الوعي بالموقف ، ومرض الواقع الافتراضي ، وعبء العمل عن طريق إضافة المقاييس ذات الصلة).

Introduction

تصنف الوكالة الأوروبية لسلامة الطيران (2012) أجهزة محاكاة الطيران على أنها مرافق تدريب ، ومدربين لبرنامج الطيران والملاحة ، ومعدات تدريب على الطيران ، وأجهزة محاكاة طيران كاملة¹. حتى الآن ، تتوفر مجموعة من أجهزة محاكاة الطيران للتدريب ، من أنظمة الطاولة منخفضة المستوى إلى أجهزة محاكاة الطيران الكاملة القائمة على الحركة المعقدة^{للغاية 2}. يتضمن جهاز المحاكاة التقليدي نموذج ديناميكيات الطيران ، ومحاكاة النظام ، وقمرة قيادة الأجهزة ، والتصور الخارجي ، ومحاكاة الحركة^{الاختيارية 3}.

تتمتع أجهزة محاكاة الطيران التقليدية هذه ببعض المزايا كمعدات تدريب طيران فعالة. ومع ذلك ، فإن تكلفتها مرتفعة وغير صديقة للبيئة ، حيث يتطلب محرك كل نظام طاقة كهربائية كبيرة ، خاصة جهاز محاكاة الطيران الكامل ، والذي يتطلب درجة حرارة عالية وضغط سائل عالي الضغط أو ضغط هواء ، ويستهلك الكثير من الطاقة ويولد الكثير من الضوضاء⁴.

ومع ذلك ، فإن نظام محاكاة سطح المكتب البسيط مرن ومنخفض التكلفة ، مع انغماس أقل وتفاعلات أقل من جهاز محاكاة الطيران^{الكامل 2}. لذلك ، من الضروري تطوير أجهزة محاكاة طيران جديدة تجمع بين مزايا أنظمة سطح المكتب وأجهزة محاكاة الطيران الكاملة (بمعنى آخر ، مرونة محاكاة الطاولة ومستوى الانغماس والتفاعل بالقرب من جهاز محاكاة الطيران الكامل).

مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر ، وخاصة تقنية الواقع الافتراضي (VR) ، أصبح نوع جديد من أجهزة محاكاة الطيران القائمة على تقنية الواقع الافتراضي الناشئة حقيقة واقعة. جهاز محاكاة الطيران القائم على الواقع الافتراضي مرن ومحمول ومنخفض التكلفة وله متطلبات مساحة أقل من أجهزة محاكاة الطيران التقليدية⁵. ابتكر الباحثون أجهزة محاكاة طيران تعتمد على تقنية الواقع الافتراضي على مدار ال 20 عاما الماضية^{6،7،8،9،10،11} ؛ ومع ذلك ، فإن أجهزة محاكاة الطيران VR هذه مخصصة بشكل أساسي للتدريب على الطيران ، وهناك القليل منها لاختيار الطيار. ومع ذلك ، مع خفض التكاليف وتحسين التكنولوجيا ، تتغير أجهزة المحاكاة القائمة على الواقع الافتراضي وتصبح مجدية للاختيار الشخصي. استخدمت بعض الدراسات أجهزة محاكاة قائمة على الواقع الافتراضي للاختيار الشخصي في مجالات مختلفة: اختار Schijven et ^al.12 متدربين جراحيين باستخدام محاكي الواقع الافتراضي. طور Huang et ^al.13 أداة اختيار علم النفس على أساس تقنية الواقع الافتراضي لتجنيد طياري القوات الجوية. قام Wojciechowski و Wojtowicz¹⁴ بتقييم قدرات المرشح كطيار مركبة جوية بدون طيار (UAV) بناء على تقنية الواقع الافتراضي. بالنظر إلى أن اختيار الطيار أمر بالغ الأهمية لصناعة الطيران ، فإنه يضغط لتطوير جهاز محاكاة طيران جديد قائم على الواقع الافتراضي يركز على اختيار الطيار ، حيث أن اختيار الطيار على نطاق واسع عرضة لتكلفة جهاز المحاكاة والمتطلبات في نظام محاكاة قابلية النقل.

توفر حركات العين إشارات لأداء الطيار. وجدت دراسات مختلفة أن وضع مسح العين يميز الأداء بين الطيارين الخبراء والمبتدئين. من خلال مقارنة نمط المسح بين الخبراء والمبتدئين ، يمكن التمييز بين سلوك حركة العين الفعال والهيكلي للخبراء وطرق المسح غير الكافية للمبتدئين. وجدت العديد من دراسات الطيران أن استراتيجية مسح العين للطيارين ترتبط ارتباطا وثيقا بمستوى الخبرة^{15،16،17،18،19،20،21،22،23،24}. وفقا ل Bellenkes et ^al.25 ، فإن مدة تثبيتات الخبراء أقصر ، وتواتر تثبيتاتهم على الأدوات أعلى من المبتدئين. تم استخلاص نفس الاستنتاج تقريبا من قبل Kasarskis et ^al.26 ، الذين اكتشفوا أن الطيارين الخبراء لديهم تثبيتات أكثر جنبا إلى جنب مع فترات أقصر من المبتدئين ، مما يشير إلى أن الطيارين الخبراء لديهم وضع بصري أفضل من المبتدئين. في دراسة أخرى ، لورينز وآخرون.^{وجد 27} أن الخبراء يقضون وقتا أطول في النظر خارج قمرة القيادة أكثر من المبتدئين. هذه النتائج لها قيمة عملية كبيرة في اختيار القادمين الجدد.

تقييم أداء الطيران هو عامل حاسم آخر لاختيار الطيار. ومع ذلك ، توجد المشاكل التالية في تقييم أداء الطيران التجريبي: آراء الخبراء المتضاربة ، والمزيد من معايير الاختيار ، ونظرية الاختيار الموحدة. في مجال القيادة ، قارن Horrey et ^al.28 القيمة المطلقة لمغادرة المسار من خط الوسط لظروف تجريبية مختلفة لتقييم أداء القيادة. بالعودة إلى مجال الطيران ، يسجل مسجل الوصول السريع للرحلة (QAR) جميع أنواع معلمات التلاعب بالطيار ومعلمات الطائرات والبيئات ومعلومات التحذير أثناء الرحلة²⁹. وبشكل أكثر تحديدا ، كمؤشرات QAR ، فإن زاوية الملعب هي زاوية الدوران حول المحورين الأيسر والأيمن للطائرة³⁰ ، والخط المرجعي (أو الخط المرجعي المركزي) يقع مباشرة في منتصف الخطين الأحمر والأخضر²⁸ ؛ يتم استخدام معلمتي الطيران هاتين لتقييم أداء الطيران للمشاركين الذين لديهم خبرة أو بدون خبرة في الدراسة الحالية. يمكن استخدام بيانات ريال قطري هذه لتقييم أداء الرحلة ، ولكن على حد علمنا ، نادرا ما تم استخدامها للتدريب الشخصي والاختيار في البحث العلمي^31،32.

يمكن استخدام قياسات أنماط حركة العين لتقييم أداء الرحلة والتنبؤ به وتوجيه تدريب الطيارين واختيارهم. ذكر Gerathewohl³³ أن العين هي أهم عضو حسي للطيار ، حيث تعالج 80٪ من معلومات الرحلة. يجب على الطيارين الحصول على معلومات مرئية من الأدوات الموجودة في قمرة القيادة ودمجها في صورة متماسكة لإدارة الرحلة²². علاوة على ذلك ، يعد سلوك المسح الأمثل ضروريا لتحقيق أداء طيران أفضل¹⁵. ومع ذلك ، لا يوجد جهاز محاكاة طيران ميسور التكلفة يدمج حاليا جهاز تعقب العين لتسهيل الدراسات الكمية للعلاقة بين حركات العين وأداء الطيران.

طورت الدراسة الحالية جهاز محاكاة طيران VR جديدا لتقييم ما إذا كان المشاركون الذين لديهم خبرة طيران لديهم أداء طيران أفضل من أولئك الذين ليس لديهم خبرة في الطيران. يدمج جهاز محاكاة الطيران VR تتبع العين ونظام ديناميكيات الطيران مما يسمح بتحليل نمط حركة العين وتقييم أداء الطيران. على وجه الخصوص ، تجدر الإشارة إلى أن جهاز محاكاة الطيران VR يستخدم جهاز تعقب العين VR³⁴ ، وليس جهاز تعقب العين الشبيه بالزجاج أو سطح المكتب ، لتحليل حركة العين القائمة على منطقة الاهتمام (AOI) دون حساب الإطارات الذي يستغرق وقتا طويلا.

أخيرا ، يمكن أن يؤدي العمل الحالي إلى قياس شامل لاختيار الطيار في المستقبل ، من مسار مسح العين إلى بيانات أداء الطيران الموضوعية. بمساعدة جهاز محاكاة الطيران الافتراضي ، سيتم تخفيض تكلفة اختيار الرحلة بشكل كبير ، ويمكن تشكيل قاعدة الطيارين بناء على جمع البيانات على نطاق واسع. يملأ العمل فجوة بين أجهزة المحاكاة التقليدية وأجهزة محاكاة سطح المكتب لاحتياجات اختيار الطيران.

Protocol

تمت الموافقة على جميع الطرق الموضحة هنا من قبل مجلس المراجعة المؤسسية (IRB) بجامعة تسينغهوا ، وتم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع المشاركين. بعد الانتهاء ، تم دفع 12 دولارا لجميع المشاركين (أو هدية متساوية القيمة).

1. اختيار المشاركين

1. قم بتجنيد المشاركين وفقا لدراسة سابقة لتحليل الطاقة باستخدام برنامج G * Power³⁵ (انظر جدول المواد) للتأكد من أن عدد المشاركين يلبي حجم العينة المتوقع الذي قدمته G * Power ، والذي يساوي 21.
   ملاحظة: يشير حجم العينة المتوقع الذي قدمته G * Power إلى العدد المقدر للمشاركين المطلوبين في الدراسة لتحقيق المستوى المطلوب من القوة الإحصائية بناء على حجم التأثير المحدد ومستوى الأهمية والاختبار الإحصائي المستخدم. حجم العينة المتوقع هو اعتبار مهم في تخطيط البحث. يساعد الباحثين على تحديد جدوى تصميم دراستهم وفعاليته من حيث التكلفة ويضمن أن الدراسة لديها قوة إحصائية كافية للكشف عن الآثار ذات المغزى.
2. تأكد من عدم وجود تاريخ من الصرع أو أمراض القلب أو الدماغ أو أدوية الغدد الصماء أو الأدوية النفسية الحديثة أو الحساسية الجلدية الشديدة.
3. استخدم مخطط عين Snellen (استخدم النظام المتري 6/6)³⁶ للتأكد من أن رؤية المشاركين طبيعية أو مصححة إلى طبيعية وأنهم لا يعانون من أي إعاقات بصرية مثل عمى الألوان أو ضعف الألوان.
4. تأكد من عدم تناول أي من المشاركين الكحول أو المخدرات خلال ال 24 ساعة السابقة التي قد تؤثر على قدرتهم على الطيران.
5. تأكد من أن المشاركين قد حصلوا على ما لا يقل عن 6 ساعات من النوم وأنهم في حالة عقلية جيدة قبل التجربة.

2. أجهزة محاكاة الطيران

1. تحقق من اكتمال جميع أجهزة جهاز محاكاة الطيران. وفقا لوظيفته ، يتم تنظيم هذا الجهاز في ثلاث وحدات (الجدول 1) (انظر جدول المواد).
   ملاحظة: يحتاج الباحثون إلى لمس قضيب معدني قبل لمس الجهاز لتجنب الخطر الذي يشكله الحث الكهروستاتيكي.
   1. تحقق من مكونات VR و HMD (شاشة مثبتة على الرأس) ووحدة تتبع العين بمساعدة الجدول 2.
   2. تأكد من أن جميع مكونات وحدة كمبيوتر محاكاة الطيران تفي بالمتطلبات الدنيا التالية: معالج 3.6 جيجا هرتز وذاكرة داخلية 4G ونظام تشغيل 64 بت وبطاقة رسومات. سيدعم النظام جميع وحدات التحكم في الطيران.
   3. تحقق من مكونات وحدة التحكم في الطيران وتأكد من توافق تكوين معلمة الجهاز مع الجدول 3.
2. قم بتثبيت أجهزة جهاز محاكاة الطيران وفقا للتخطيط الوارد في الشكل 1. يوضح الشكل 2 كيفية توصيل الجهاز.
   1. انضم إلى دواسة الوقود ولوحة التحكم جسديا وعاملها كوحدة واحدة.
   2. قم بتوصيل دواسة الوقود وعصا التحكم والدواسة بوحدة كمبيوتر محاكاة الطيران عبر USB.
   3. قم بتوصيل HMD بوحدة كمبيوتر محاكاة الطيران عبر صندوق الارتباط.
   4. قم بتوصيل المحطات الرئيسية ووحدات التحكم في الواقع الافتراضي ب HMD عبر برنامج الواقع الافتراضي على جهاز الكمبيوتر.

شاشة VR مثبتة على الرأس (HMD) ووحدة تتبع العين	1. المحطة الأساسية
	2. VR HMD
وحدة كمبيوتر محاكي الطيران	3. جهاز محاكاة الطيران PC
وحدة التحكم في الطيران	4. خنق الطيران
	5. عصا التحكم الطيران
	6. دواسة الطيران

الجدول 1: مكونات الوحدات الثلاث لأجهزة محاكاة الطيران.

المكون الرئيسي	اكسسوارات
VR HMD	كابل سماعة الرأس (متصل)
	وسادة الوجه (مرفقة)
	قطعة قماش للتنظيف
	غطاء ثقب سماعة الأذن × 2
مربع الارتباط	محول الطاقة
	كابل ديسبلاي بورت
	كابل USB 3.0
	تصاعد وسادة
وحدات التحكم (2018) × 2	محولات الطاقة × 2
	شرائط التعليق × 2
	كابلات مايكرو يو إس بي × 2
المحطة الأساسية 2.0 × 2	محولات الطاقة × 2
	طقم التركيب (2 حوامل و 4 براغي و 4 مثبتات حائط)

الجدول 2: قائمة مكونات VR HMD ووحدة تتبع العين.

جهاز	تكوين المعلمة
عصا التحكم في الطيران	تسعة عشر زر عمل
	قبعة واحدة ذات 8 اتجاهات "وجهة نظر"
	عدة أجهزة استشعار مغناطيسية 3D
	نظام زنبركي واحد مكون من 5 لفائف
	دقة واحدة 16 بت (قيم 65536 × 65536).
لوحة التحكم في الطيران	خمسة عشر زرا للعمل
	عجلة تقليم واحدة
	خمسة مصابيح LED قابلة للبرمجة
خنق الطيران	سبعة عشر زرا للعمل
	قبعة ماوس واحدة مع زر ضغط
	قبعة واحدة ذات 8 اتجاهات "وجهة نظر"
	عدة أجهزة استشعار مغناطيسية 3D
	دقتان 14 بت
دواسة الطيران	التوتر بين 2.5 كجم و 5 كجم
	الزاوية بين 35 درجة و 75 درجة

الجدول 3: تكوين المعلمة لأجهزة وحدة التحكم في الطيران.

الشكل 1: تخطيط أجهزة محاكاة الطيران VR. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: توصيل أجهزة محاكاة الطيران. (أ) وحدة التحكم في الطيران. يتم ربط الخانق ولوحة التحكم فعليا والتعامل معها كوحدة. إذا تم استخدام مصطلح "دواسة الوقود" في هذه الدراسة ، فإنه يشير إلى كل من دواسة الوقود ولوحة التحكم. (ب) وحدة كمبيوتر محاكاة الطيران. جهاز كمبيوتر يفي بالمتطلبات الموضحة في الخطوة 2.2. (ج) HMD ووحدة تتبع العين. يتم الاحتفاظ بمجموعات تطوير البرامج (SDKs) لتتبع العين ومحرك 3D متزامنة عند تثبيتها على نفس الكمبيوتر. لذلك ، تتفاعل وظائف تتبع العين ونظام التشغيل وتعمل معا. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. برنامج محاكاة الطيران

1. تأكد من تثبيت جميع البرامج (انظر جدول المواد) قبل بدء التجربة. يتم عرض معلومات حول جميع البرامج المستخدمة في التجربة في الجدول 4.

اسم	وصف
برنامج الواقع الافتراضي	أداة مستخدمة على نطاق واسع لتجربة محتوى الواقع الافتراضي على الأجهزة.
متجر تطبيقات VR	متجر التطبيقات للواقع الافتراضي حيث يمكن للعملاء استكشاف المحتوى الذي يحبونه ويحتاجون إليه وإنشائه والاتصال به وتجربته.
برنامج تتبع العين	برنامج تتبع العين الذي طوره فريق البحث عبر Eye-tracking و 3D Engine SDKs.
فلاي محاكي	البرنامج الرئيسي لبرنامج محاكاة الطيران ، الذي طوره فريق البحث.
برنامج تسجيل الشاشة	برنامج مجاني ومفتوح المصدر لتسجيل الفيديو والبث المباشر.

الجدول 4: معلومات حول جميع البرامج المستخدمة في التجربة.

4. التحضير قبل إطلاق جهاز محاكاة الطيران

ملاحظة: إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي يقوم فيها الشخص بتشغيل برنامج تتبع العين ، فقم بتنفيذ الخطوات الإضافية وفقا للشكل 3. سيتم تنشيط برنامج تتبع العين تلقائيا بعد التشغيل الأولي.

الشكل 3: الخطوات الإضافية عند تشغيل برنامج تتبع العين لأول مرة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

1. تأكد من تشغيل HMD وتوصيله بالكمبيوتر.
2. ضع المحطة الرئيسية قطريا للتأكد من أن HMD يمكن أن يكون دائما داخل نطاق مراقبة المحطة الرئيسية. حافظ على ثبات المحطة الرئيسية للحفاظ على بيئة واقع افتراضي مستقرة.
3. قم بإعداد منطقة لعب قائمة فقط وفقا للمطالبات التي يقدمها برنامج الواقع الافتراضي على الكمبيوتر.
   ملاحظة: تسمح المطالبة بمساحة على نطاق الغرفة أو إعداد منطقة لعب واقفة فقط. يستخدم وضع الوقوف فقط بشكل عام لتجربة مشاهد الواقع الافتراضي التي لا تتطلب المشي ويمكن تحديدها عندما يكون لدى المستخدم مساحة محدودة للتنقل. لذلك ، في هذه التجربة ، قم بإعداد منطقة لعب واقفة فقط.
4. اضبط معايرة تتبع العين. يجب إعادة معايرة نظام تتبع العين في كل مرة يتم فيها تبديل المشارك.
   1. تأكد من أن المشاركين لا يستخدمون العدسات اللاصقة ، مما يؤدي إلى خلل في تتبع العين.
   2. افتح برنامج معايرة تتبع العين باستخدام وحدات تحكم الواقع الافتراضي (انظر جدول المواد).
   3. اضبط ارتفاع الجهاز والمسافة بين الحدقتين (IDP) ونقطة النظرة أثناء توجيه النظام.
   4. اجعل عيون المشارك تضيء كل بقعة لمدة 2 ثانية في اتجاه عقارب الساعة للتحقق من فعالية معايرة تتبع العين.
5. قم بتوصيل وحدة التحكم في الطيران المضبوطة وشاشة العرض الكبيرة (أي شاشة مقاس 27 بوصة على الأقل) بنفس الكمبيوتر مثل VR HMD. تسمح الشاشة للمجرب بمشاهدة ما يحدث في VR HMD في وقت واحد.

5. الإجراء التجريبي

ملاحظة: تنقسم التجربة إلى أربع خطوات: "جمع المعلومات" و "تقديم المهمة والعملية" و "الممارسة قبل التجربة" و "إجراء تجربة رسمية". يلخص الشكل 4 العملية التجريبية.

الشكل 4: المخطط الانسيابي للتجربة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

1. جمع المعلومات من المشاركين (15 دقيقة).
   1. املأ نموذج تفاصيل الدفع بمعلومات الدفع الخاصة بالمشاركين.
   2. إبلاغ المشاركين بقراءة وثيقة الموافقة المستنيرة والتوقيع عليها.
2. قدم المهمة وعملية المحاكاة للمشاركين (5 دقائق).
   1. اشرح للمشاركين نمط حركة المرور والخريطة (الشكل 5).
   2. وجه المشاركين حول كيفية استخدام جهاز محاكاة الطيران VR.
   3. أبلغ المشاركين أنه يمكنهم مغادرة التجربة إذا شعروا بعدم الراحة أثناء محاكاة الرحلة.
3. اطلب من المشاركين التدرب على استخدام جهاز محاكاة الطيران VR (15 دقيقة).
   1. قم بتركيب VR HMD على المشاركين وقم بمعايرة حركات العين. اضبط ارتفاع الجهاز والمسافة بين الحدقتين (IDP) ونقطة النظرة وفقا لتعليمات النظام.
   2. افتح برنامج تسجيل الشاشة.
   3. قم بتشغيل برنامج FlySimulator لمساعدة المشاركين في التدريب على الطيران.
   4. اطلب من المشاركين استخدام دواسة الطيران وعصا التحكم والخانق بشكل منسق لتوجيه الطائرة بأكبر قدر ممكن إلى الخط المرجعي للرحلة (الشكل 5).
   5. أعد ضبط خانق الطيران وأزرار تبديل المحرك بعد الخروج من برنامج FlySimulator ، وتوقف عن تسجيل الشاشة بعد أن يكمل الموضوع الممارسة.
4. إجراء تجارب طيران رسمية (20 دقيقة).
   1. ضع VR HMD للمشاركين ، وقم بتشغيل OBS Studio لبدء تسجيل الشاشة.
   2. ابدأ برنامج FlySimulator ، واختر منظورا مناسبا ، وابدأ تشغيل المحرك ، واترك فرامل الانتظار ، وضع دواسة الوقود بالكامل.
   3. اخرج من برنامج FlySimulator ، ثم أعد تعيين خانق الرحلة وأزرار تبديل المحرك . توقف عن تسجيل الشاشة.

الشكل 5: نمط حركة المرور لمحاكي الطيران VR. زاوية الملعب هي زاوية الدوران حول المحورين الأيسر والأيمن للطائرة ، والخط المرجعي (أو الخط المرجعي المركزي) يقع في منتصف الخطين الأحمر والأخضر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

6. تحليل البيانات

1. تحليل بيانات حركة العين.
   1. تقسيم خمس مناطق ذات أهمية (AOI) في هذه الدراسة ؛ لمزيد من المعلومات حول حساب AOIs ، انظر الشكل 6 ، بناء على اللوحة الفعلية لقمرة قيادة الرحلة المقابلة لأداة قمرة القيادة في الرحلة (الشكل 7).
   2. احسب اختبار فرق AOI باستخدام النسبة المئوية لوقت السكون في منطقة AOI³⁷ ، بالنظر إلى ميزة المعدات لمحرك العين VR المستخدم في هذه الدراسة.
      ملاحظة: متوسط النسبة المئوية لوقت السكون هو النسبة المئوية التراكمية التي يقضيها في البحث داخل AOI مقسومة على إجمالي وقت التثبيت والمتوسط عبر المشاركين.
2. قم بتحليل بيانات أداء الرحلة باستخدام نصوص برمجية مطورة خصيصا باستخدام Python 3.10. تم تكييف الخوارزمية الأساسية لمقاييس الأداء من طريقة تحليل QAR ، المستوحاة من بيانات 35 طائرة BAE-146 QAR المقدمة من الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA)³⁸.
   ملاحظة: مؤشرات أداء الطيران لهذه الدراسة: إجمالي وقت الرحلة (إجمالي طول الوقت من الإقلاع إلى الهبوط لكل مشارك ، بالثواني) ، زاوية الملعب 1 ثانية قبل الهبوط (زاوية الميل للطائرة 1 ثانية قبل الهبوط ، تم الحصول عليها من البيانات الأولية ، بالدرجات) ، متوسط المسافة إلى الخط المرجعي (متوسط خطأ المسافة المكانية بين الطائرة والخط المرجعي أثناء الرحلة ، بالأمتار) ، والانحراف المعياري للمسافة إلى الخط المرجعي (الانحراف المعياري للمسافة المكانية بين المستوى والخط المرجعي أثناء الرحلة ، بالأمتار).
3. إجراء التحليلات الإحصائية.
   1. استخدم اختبار Shapiro-Wilk³⁹ لتأكيد الحالة الطبيعية للبيانات.
   2. استخدم البرامج الإحصائية (انظر جدول المواد) للإحصاء الوصفي واختبار Mann-Whitney U واختبار t للطالب.
   3. تصور مؤامرات الكمان للإشارة بشكل أفضل إلى شكل توزيع البيانات⁴⁰.
      ملاحظة: تفسير حجم التأثير المقاس باستخدام د كوهين هو كما يلي: 0.1 صغير جدا ، 0.2 صغير ، 0.5 متوسط ، 0.8 كبير ، 1.2 كبير جدا ، و 2.0 ضخم^41,42. تم تحديد مستوى الأهمية عند p < 0.05.

الشكل 6: المعالجة المسبقة للهيئة العربية للتصنيع وحساب عملية التدفق. تصف الأقسام من 1 إلى 4 كيف عالجت الدراسة الحالية بيانات حركة عين الطيارين حتى اختبار t للعينة المستقلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: رسم تخطيطي لتقسيم AOI لأداة الطيران. وظيفة الأجهزة: (أ) يشير مؤشر السرعة الجوية إلى سرعة الطائرة بالنسبة إلى الهواء. (ب) يوضح مؤشر الارتفاع ميل الطائرة وارتفاعها. (ج) يشير مؤشر السرعة الرأسية إلى سرعة صعود الطائرة أو هبوطها. (د) يشير مؤشر الارتفاع إلى الارتفاع الجوي للطائرة. (ه) يشير مؤشر سرعة المحرك إلى سرعة محرك الطائرة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

النتائج

بالنسبة للتجربة الحالية ، تم اختيار 23 خبيرا من ذوي الخبرة في الطيران و 23 مبتدئا بدون خبرة طيران. تراوحت أعمار المشاركين بين 25 و 58 عاما (الخبراء: M = 32.52 عاما ، SD = 7.28 عاما ؛ المبتدئون: M = 29.57 عاما ، SD = 5.74 عاما). كان جنس جميع المشاركين من الذكور. تم تجنيد جميع المبتدئين من جامعة ت?...

Discussion

قيمت الدراسة الحالية ما إذا كان المشاركون الذين لديهم خبرة طيران لديهم أداء طيران أفضل من أولئك الذين ليس لديهم خبرة طيران في جهاز محاكاة طيران قائم على الواقع الافتراضي. والأهم من ذلك ، أنه قام بتقييم ما إذا كان يمكن العثور على نمط حركة عين أكثر تحسينا في هؤلاء المشاركين مع أداء طيران أفض?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D engine SDK	Epic Games	Unreal Engine 4 GameAnalytics Unreal SDK	This SDK is a powerful yet flexible free analytics tool designed for games.
CPU	Intel	IntelCore i9	One of the most powerful CPU on the mainstream market.
Eye tracking SDK	Tobii	Tobii XR SDK	This SDK provide device agnostic access to eye tracking data to allow development for headsets from many different hardware vendors and is not limited to devices using Tobii Eye Tracking hardware.
Eye tracking software	Developed by the research team		A program that tracks the movement of a person's eyes while they are using a virtual reality HMD.
FlySimulator program	Developed by the research team		A software that simulates flying experiences in a virtual environment, using VR HMD and hand-held controllers.
Graphics card	NVIDIA	GeForce RTX 3090 10496 NVIDIA CUDA Cores 1.70 GHz Boost Clock   24 GB Memory Size GDDR6X Memory Type	One of the most powerful graphics card on the mainstream market.
Operating system (OS)	Microsoft	Windows XP	An operating system (OS) developed and exclusively distributed by Microsoft Corporation
Replica control panel	THRUSTMASTER	2960720 2971004 2962072 2960748 2960769	U.S. Air Force A-10C attack aircraft HOTAS
Replica joystick	THRUSTMASTER	2960720	U.S. Air Force A-10C attack aircraft HOTAS
Replica pedal	THRUSTMASTER		TPR pendular rudder
Replica throttle	THRUSTMASTER		U.S. Air Force A-10C attack aircraft HOTAS
Screen connected to PC	Redmi	RMMNT27NF, 27-inch, 1920 X 1080 resolution ratio	Screen allows the experimenter to simultaneously view what is happening in the VR HMD
Screen recording software	OBS Project	OBS Studio Version 28.0	A free and open source software for video recording and live streaming
Statistical power analysis software	Open-Source	G*power Version 3.1.9.6	A free and user-friendly tool for estimating statistical power and sample size.
Statistical software	IBM	SPSS Version 24.0	A powerful statistical software platform
Versatile statistics tool	GraphPad Software	GraphPad Prism Version 9.4.0	A versatile statistics tool purpose-built for scientists-not statisticians
VR app store	HTC Corporation	VIVE Software 2.0.17.6 / 2.1.17.6	An app store for virtual reality where customers can explore, create, connect, and experience the content they love and need.
VR head-mounted display (HMD)	HTC Corporation	VIVE Pro Eye	A VR headset with precision eye tracking
VR software	Steam	Steam VR Version 1.23	A tool for experiencing VR content on the hardware