CN113721483B - 研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验系统和方法，实验系统包括：电脑、显示屏、眼动测试仪和飞行操纵杆，电脑中安装有动态模拟仿真实验程序，被测人员佩戴眼动测试仪；显示屏用于显示飞行任务；飞行操纵杆用于接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；电脑用于记录被测人员在完成飞行任务时的反应时长和反应结果；眼动测试仪用于采集被测人员的眼动特征数据；电脑用于根据反应时长、反应结果和眼动数据确定被测人员的视觉注意特征。本申请构建出由软硬件组成的实验系统，基于动态模拟飞行空间定向任务，以飞行主任务和次任务的实验范式，并结合眼动测试数据，综合分析飞行员在模拟飞行空间定向过程中的视觉注意特征。
Description
技术领域
本申请涉及模拟飞行技术领域，具体为一种研究模拟飞行空间定向过程中视觉注意特征的实验系统和方法。
背景技术
飞行空间定向是飞行员维护飞行安全、顺利完成任务的核心要素，是飞行员生理心理品质以及飞行技术水平的综合体现，飞行员的视觉注意在飞行空间定向过程中具有至关重要的作用，如何研究飞行员的视觉注意是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验系统和方法，研究飞行员在模拟飞行空间定向过程中的视觉注意特征。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种研究模拟飞行空间定向过程中视觉注意特征的实验系统，所述实验系统包括：电脑、显示屏、眼动测试仪和飞行操纵杆，所述电脑中安装有动态模拟仿真实验程序，被测人员佩戴所述眼动测试仪；
所述显示屏用于显示飞行任务；
所述飞行操纵杆用于接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；
所述电脑用于记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；
所述眼动测试仪用于采集所述被测人员的眼动特征数据；
所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征确定被测人员的视觉注意特征。
优选地，所述飞行任务包括按指令起飞、巡航、目标搜索、攻击目标、返航着陆，同时对告警信息做出反应，各项飞行任务对应的触发图标在指定的位置上显示，其中，各项飞行任务的触发图标不相同。
优选地，所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动数据确定被测人员的视觉注意特征具体包括：
所述电脑用于获取各项飞行任务的反应时长和反应结果并根据各项飞行任务所对应的反应时刻与所述眼动特征建立关联，以将所述眼动特征与触发图标进行关联；
所述电脑用于获取反应最快的飞行任务对应的触发图标，还用于获取反应结果最准确的飞行任务对应的触发图标，还用于获取最频繁的眼动特征所对应触发图标，将前述触发图标确定为人眼敏感的图标，从而确定被测人员的视觉注意特征。
优选地，所述显示屏为直面显示屏。
优选地，所述显示屏通过HDMI与所述电脑连接。
优选地，所述飞行操纵杆包括击中按钮、暂停按钮和飞行按钮，通过触发不同的按钮完成飞行任务。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验方法，所述实验方法应用于本申请所述的实验系统，所述实验方法包括：
所述显示屏显示飞行任务；
所述飞行操纵杆接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；
所述电脑记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；
所述眼动测试仪采集所述被测人员的眼动特征数据；
所述电脑根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征数据确定被测人员的视觉注意特征。
优选地，所述电脑根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征确定被测人员的视觉注意特征具体包括：
所述电脑获取各项飞行任务的反应时长和反应结果，并根据各项飞行任务所对应的反应时刻与所述眼动特征建立关联，以将所述眼动特征与触发图标进行关联；
所述电脑获取反应最快的飞行任务对应的触发图标，还用于获取反应结果最准确的飞行任务对应的触发图标，还用于获取最频繁的眼动特征所对应触发图标，将前述触发图标确定为人眼敏感的图标，从而确定被测人员的视觉注意特征。
本申请的有益效果是：本申请提供一种研究模拟飞行空间定向过程中视觉注意特征的实验系统和方法，所述实验系统包括：电脑、显示屏、眼动测试仪和飞行操纵杆，所述电脑中安装有动态模拟仿真实验程序，被测人员佩戴所述眼动测试仪；所述显示屏用于显示飞行任务；所述飞行操纵杆用于接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；所述电脑用于记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；所述眼动测试仪用于采集所述被测人员的眼动特征数据；所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征确定被测人员的视觉注意特征。
本申请构建出由软硬件组成的实验系统，基于动态模拟飞行空间定向任务，以飞行主任务和次任务的实验范式，由大样本飞行员完成实际操作，获得客观的模拟任务绩效结果，并结合眼动测试数据，综合分析飞行员在模拟飞行空间定向过程中的视觉注意特征。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
需要说明的是，本申请实施例方法由于是在电子设备中执行，各电子设备的处理对象均以数据或信息的形式存在，例如时间，实质为时间信息，可以理解的是，后续实施例中若提及尺寸、数量、位置等，均为对应的数据存在，以便电子设备进行处理，具体此处不作赘述。
实施例1：
参阅图1，本实施例提供一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验系统，所述实验系统包括：电脑、显示屏、眼动测试仪和飞行操纵杆，所述电脑中安装有动态模拟仿真实验程序，被测人员佩戴所述眼动测试仪；所述显示屏用于显示飞行任务；所述飞行操纵杆用于接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；所述电脑用于记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；所述眼动测试仪用于采集所述被测人员的眼动特征数据；所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征确定被测人员的视觉注意特征。
其中，所述飞行任务包括按指令起飞、巡航、目标搜索、攻击目标、返航着陆，同时对告警信息做出反应，各项飞行任务对应的触发图标在指定的位置上显示，其中，各项飞行任务的触发图标不相同。
其中，所述反应时长、反应结果被记录为实验测试数据，所述实验测试数据还包括：实际飞行参数与指令参数的偏差量、方位判断正确率、告警信息反应正确率。所述实验测试数据为Excel文件。
其中，所述飞行操纵杆包括击中按钮、暂停按钮和飞行按钮，通过触发不同的按钮完成飞行任务。
具体地，所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征数据确定被测人员的视觉注意特征具体包括：所述电脑用于获取各项飞行任务的反应时长和反应结果并根据各项飞行任务所对应的反应时刻与所述眼动特征建立关联，以将所述眼动特征与触发图标进行关联；所述电脑用于获取反应最快的飞行任务对应的触发图标，还用于获取反应结果最准确的飞行任务对应的触发图标，还用于获取最频繁的眼动特征所对应触发图标，将前述触发图标确定为人眼敏感的图标，从而确定被测人员的视觉注意特征。
具体地，眼动测试仪上设置有图像传感器，该图像传感器获取测试人员的人眼图像，将人眼图像转换为灰度图像，在对图像进行分割，并通过灰度阈值寻找眼球区域，对眼球区域进行填充、膨胀和开关操作，去除图像噪声，得到标注了眼球区域的人眼图像。然后对多张连续的人眼图像进行分析，确定眼球的运动轨迹和停留位置，从而确定人眼的视觉注意特征。
在实际应用场景下，实验系统还包括耳机，耳机用于被测人员接收实验程序中的语音信息。语音信息包括模拟音效、任务提示信息、引导完成实验任务的信息等.
具体地，无线连接单元接收到电脑的指令信息后，将指令信息通过语音单元播报给测试人员，其中，指令信息包括告警信息、目标方位信息和操作指引信息。此外，语音单元还用于接收测试人员的语音信息，并对语音信息发送至电脑，所述语音信息为被测人员基于模拟飞行任务的响应信息，电脑用于对语音信息进行去噪和平滑处理，再将语音信息转换为测试数据，以对测试数据进行分析。
在实际应用场景下，所述显示屏为直面显示屏。此外，所述显示屏通过HDMI与所述电脑连接。
实施例2：
本实施例提供一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验方法，所述实验方法应用于如实施例1所述的实验系统，所述实验方法包括：
所述显示屏显示飞行任务；
所述飞行操纵杆接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；
所述电脑记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；
所述眼动测试仪采集所述被测人员的眼动特征数据；
所述电脑根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征数据确定被测人员的视觉注意特征。
具体地，所述电脑根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征数据确定被测人员的视觉注意特征具体包括：
所述电脑获取各项飞行任务的反应时长和反应结果，并根据各项飞行任务所对应的反应时刻与所述眼动特征建立关联，以将所述眼动特征与触发图标进行关联；所述电脑获取反应最快的飞行任务对应的触发图标，还用于获取反应结果最准确的飞行任务对应的触发图标，还用于获取最频繁的眼动特征所对应触发图标，将前述触发图标确定为人眼敏感的图标，从而确定被测人员的视觉注意特征。
本实施例提供一种实验系统，该实验系统包括：由硬件和软件组成。其中，硬件包括1台笔记本电脑、1套模拟飞行操纵杆和1套眼动测试仪；软件为1套由起飞→巡航与目标搜索→空空攻击→返航与着陆等飞行主任务和告警信息反应次任务组成的动态模拟仿真实验程序。动态模拟仿真实验程序安装于笔记本电脑，并将模拟飞行操纵杆与此笔记本电脑相联。
本实施例的实验方法：(1)以具有一定飞行经验的大样本飞行员作为实验被测人员；(2)启动实验系统，主试人员向实验被测人员讲明实验目的、实验任务和注意事项；(3)被测人员全程佩戴眼动测试仪，登录实验软件系统，填写基本信息；(4)模拟任务练习，每名被测人员首先进行模拟任务的练习，使之熟悉基本实验任务流程、实验方法及注意事项；(5)正式实验，正常起飞，增速保持上升状态，根据指令参数变化，及时准确地变化飞行操纵动作，实验软件程序记录飞行员的实际飞行参数。以此推断飞行员是否注意到了指令参数的变化及注意的快慢。按指令信息搜索跟踪、截获目标，并按指令发射导弹。在此期间随时关注有效指令信息，当有告警信息出现时，按下告警信息消除按钮，消除告警信息。实验软件程序记录各项任务的绩效数据以及对告警信息的反应时长和反应结果。以此推断飞行员对各项信息的注意特征。完成1次攻击后，按指令以上述同样方法实施，直至任务完成，返航着陆；(6)实验软件系统自动记录被测人员的实验成绩数据，并可将该数据导出为excel文件；(7)对所有被测人员的实验任务数据和眼动测试数据进行统计分析，研究飞行员在模拟飞行空间定向过程中的视觉注意特征。
本申请构建出由软硬件组成的实验系统，基于动态模拟飞行空间定向任务，以飞行主任务和次任务的实验范式，由大样本飞行员完成实际操作，获得客观的模拟任务绩效结果，并结合眼动测试数据，综合分析飞行员在模拟飞行空间定向过程中的视觉注意特征。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种研究模拟飞行空间定向中视觉注意特征的实验系统，其特征在于，所述实验系统包括：电脑、显示屏、眼动测试仪和飞行操纵杆，所述电脑中安装有动态模拟仿真实验程序，被测人员佩戴所述眼动测试仪；
所述显示屏用于显示飞行任务；
所述飞行操纵杆用于接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；
所述电脑用于记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；
所述眼动测试仪用于采集所述被测人员的眼动特征数据；
所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动数据确定被测人员的视觉注意特征；
其中所述飞行任务包括按指令起飞、巡航、目标搜索、攻击目标、返航着陆，同时对告警信息做出反应，各项飞行任务对应的触发图标在指定的位置上显示，其中，各项飞行任务的触发图标不相同；
其中所述电脑用于根据所述反应时长、反应结果和所述眼动数据确定被测人员的视觉注意特征具体包括：
所述电脑用于获取各项飞行任务的反应时长和反应结果并根据各项飞行任务所对应的反应时刻与所述眼动特征建立关联，以将所述眼动特征与触发图标进行关联；
所述电脑用于获取反应最快的飞行任务对应的触发图标，还用于获取反应结果最准确的飞行任务对应的触发图标，还用于获取最频繁的眼动特征所对应的触发图标，将前述触发图标确定为人眼敏感的图标，从而确定被测人员的视觉注意特征。
2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述显示屏为直面显示屏。
3.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述显示屏通过HDMI与所述电脑连接。
4.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述飞行操纵杆包括击中按钮、暂停按钮和飞行按钮，通过触发不同的按钮完成飞行任务。
5.一种研究模拟飞行空间过程中视觉注意特征的实验方法，其特征在于，所述实验方法应用于如权利要求1～4任一项所述的实验系统，所述实验方法包括：
所述显示屏显示飞行任务；
所述飞行操纵杆接收被测人员的操作信息，以完成相应的飞行任务；
所述电脑记录被测人员在完成所述飞行任务时的反应时长和反应结果；
所述眼动测试仪采集所述被测人员的眼动特征数据；
所述电脑根据所述反应时长、反应结果和所述眼动数据确定被测人员的视觉注意特征。
6.根据权利要求5所述的实验方法，其特征在于，所述电脑根据所述反应时长、反应结果和所述眼动特征确定被测人员的视觉注意特征具体包括：
所述电脑获取各项飞行任务的反应时长和反应结果，并根据各项飞行任务所对应的反应时刻与所述眼动特征建立关联，以将所述眼动特征与触发图标进行关联；
所述电脑获取反应最快的飞行任务对应的触发图标，还用于获取反应结果最准确的飞行任务对应的触发图标，还用于获取最频繁的眼动特征所对应触发图标，将前述触发图标确定为人眼敏感的图标，从而确定被测人员的视觉注意特征。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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