眼動技術(shù)在飛行安全中的運(yùn)用探討

鐘聲

摘 要： 眼動行為作為心理認(rèn)知活動的外在呈現(xiàn)，表現(xiàn)出人類認(rèn)知活動受到各種認(rèn)知因素的影響，反應(yīng)出被試的注意分配、情景意識和工作負(fù)荷情況。運(yùn)用眼動技術(shù)，讓我國航空安全領(lǐng)域的研究變得更加的直觀形象。本文就將探討眼動技術(shù)在飛行安全中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞： 眼動技術(shù)；飛行安全；注視

前言

眼睛是人獲取信息最為重要的通道，有 80% 90%的信息通常都來源于人們的視覺，也能反映出一個(gè)人體生理與心理的變化。視覺的重要性是不言而喻，從古至今，對其研究的專家學(xué)者非常多，對于眼動的研究更是被廣大專家學(xué)者認(rèn)為是視覺信息加工研究中非常有效的方法。眼動的研究由來已久，最開始是古希臘，他們認(rèn)為視覺是認(rèn)識世界的首要方法，是對確定性知識的探求。而用儀器設(shè)備進(jìn)行觀察與實(shí)驗(yàn)是從中世紀(jì)開始，是Javal在1897年直接用鏡子，讓測試者站在 被測試者之后觀察眼動狀況。到20世紀(jì) 60 年代，美國和日本在紅外技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，研究出世界較為先進(jìn)的眼動技術(shù)。我國的眼動技術(shù)起步較為，是20 世紀(jì) 70 年代 80年代初，雖然起步較晚，但是涉及的領(lǐng)域廣，包括閱讀眼動、病理心理、工程設(shè)計(jì)和廣告評估等有關(guān)心理學(xué)方面的探究。眼動行為作為心理認(rèn)知活動的外在呈現(xiàn)，表現(xiàn)出人類認(rèn)知活動受到各種認(rèn)知因素的影響，反應(yīng)出被試的注意分配、情景意識和工作負(fù)荷情況。眼動技術(shù)的發(fā)展，提供了人在進(jìn)行心理活動環(huán)節(jié)下的眼球運(yùn)動各類數(shù)據(jù)，可以利用眼動數(shù)據(jù)對人的心理活動給予精細(xì)研究。所以，可以運(yùn)用眼動技術(shù)，讓我國航空安全領(lǐng)域的研究變得更加的直觀形象。本文就將探討眼動技術(shù)在飛行安全中的運(yùn)用。

一、眼動技術(shù)的概述

眼動的方式包括眼跳（saccades） 、注視（fixation ）與追隨運(yùn)動（pursuit movement）三種。眼跳（saccades）是指注視點(diǎn)、注視方向的立即改變，這種改變是個(gè)體無法意識到的，主要是注視點(diǎn)之間的一種聯(lián)合快速跳躍眼動。 眼跳速度快，最高可達(dá)每秒450度。眼跳幅度大，可以從2分度到20度。持續(xù)時(shí)間久，為30～120 ms。在眼跳過程中幾乎不能獲取形成刺激的清晰像，但是會存在刺激的時(shí)空信息。注視（fixation ） 是指在正常的觀察過程中，將眼睛的中央窩對準(zhǔn)某一物體的時(shí)間停留持續(xù) 100 ms 以上，在此期間被注視的物體成像在中央窩上，獲得有效的加工而形成清晰的像。追隨運(yùn)動（Pursuit movement ）是指觀察體和眼睛有相對運(yùn)動時(shí)，眼睛會追隨這個(gè)目標(biāo)而引起的一種連續(xù)反饋的伺服運(yùn)動。

眼動技術(shù)中最為重要的眼動基本測量參數(shù)就是眼動儀，眼動儀的結(jié)構(gòu)包括個(gè)系統(tǒng)，也就是光學(xué)系統(tǒng)、瞳孔中心坐標(biāo)提取系統(tǒng)、視景與瞳孔坐標(biāo)迭加系統(tǒng)以及圖像與數(shù)據(jù)的記錄分析系統(tǒng)。人們使用眼動記錄儀對眼動軌跡給予記錄，從中獲取包括注視點(diǎn)、眼跳距離、注視時(shí)間與次數(shù)、瞳孔大小等相關(guān)信息，研究人們在注視環(huán)節(jié)中的每項(xiàng)眼動指標(biāo)，達(dá)到獲得人們的心理加工過程與規(guī)律。

二、眼動技術(shù)在飛行安全中的運(yùn)用

眼動技術(shù)在民航飛行安全領(lǐng)域的應(yīng)用主要涵蓋了：飛行員注意力分配上的應(yīng)用，飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，飛行員的工作負(fù)荷研究及疲勞檢測的應(yīng)用，以及飛行員績效考核的應(yīng)用。

1、飛行員注意力分配上的應(yīng)用。在視覺活動過程中，視覺注意與眼動存在密切的聯(lián)系，這使得視覺注意與眼動（Visual Attention and Eye Movements）研究成為一個(gè)熱門話題，尤其是在飛行員注意力分配方面，國內(nèi)外專家學(xué)者更是對眼動進(jìn)行了非常多的研究。國外比較著名的是Fitts PM，Jones RE，Milton JL.。他們以C -45 型運(yùn)輸機(jī)未來，分析飛機(jī)著陸時(shí)飛行員的注視點(diǎn)、視線運(yùn)動軌跡分布為指標(biāo)，并分別運(yùn)用儀表系統(tǒng)與地面控制進(jìn)場兩種著陸方式，對飛行員的眼動軌跡進(jìn)行研究，這種研究方式為后來飛行員注意力分配行為測量奠定了基礎(chǔ)。國內(nèi)著名的研究是柳忠起等專家，他們采取的方法是基于注視位置、眼跳速度數(shù)據(jù)研究模擬飛行任務(wù)過程中，關(guān)于飛行員的認(rèn)知加工過程，以此得到一種用注視點(diǎn)數(shù)目、注視時(shí)間與注視點(diǎn)平均注視時(shí)間定量測量飛機(jī)飛行員注意力的措施。對飛行員注意力分配的定量測量，可以通過模擬飛行任務(wù)的方式，讓被試人員在飛行模擬器上模擬三個(gè)不同階段的飛行任務(wù)，并利用眼動儀器記錄被試者的眼動數(shù)據(jù)。并把視覺信息源以興趣區(qū)域的方式劃分為座艙內(nèi)儀表和外部視景，然后對三十眼動指標(biāo)在座艙里儀表與座艙外視景區(qū)域里的分布狀況給予分析對比。就可以真實(shí)的獲得駕駛員的注意力分配規(guī)律與工作負(fù)荷變化情況。

2、眼動技術(shù)在飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，飛機(jī)性能越來越高，功能變得更加的復(fù)雜，駕駛艙內(nèi)顯示信息變得更多，如何讓人機(jī)界面溝通效率高，這直接影響到駕駛的安全水平。因此可以從駕駛艙視覺顯示界進(jìn)行，根據(jù)駕駛員的眨眼率、眨眼時(shí)間和瞳孔直徑三個(gè)眼動指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析，可以獲得駕駛員的腦力負(fù)荷情況，以此可以設(shè)計(jì)出出最適宜的駕駛艙視覺顯示設(shè)計(jì)措施。也可以從飛機(jī)駕駛艙顯示器的各種類型進(jìn)行研究，根據(jù)駕駛員在目視與儀表程序下的眼動數(shù)據(jù)情況，研究各種駕駛艙顯示器對飛行績效與工作負(fù)荷給他們造成的影響，為飛機(jī)駕駛艙界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供幫助。

3、眼動技術(shù)在飛行員的工作負(fù)荷研究及疲勞檢測的應(yīng)用。英國航空飛行員協(xié)會指出，飛機(jī)飛行真正的危險(xiǎn)，是飛行員疲勞駕駛，怎么樣檢測并避免疲勞駕駛飛機(jī)，成為研究的重點(diǎn)。采用眼動技術(shù)是檢測并避免疲勞的最好方式。利用PVT（精神運(yùn)動警戒任務(wù)）測量飛機(jī)駕駛員，并將獲得的疲勞大小拼湊進(jìn)眼動儀測量數(shù)據(jù)里面，當(dāng)做決策屬性，把二元信道交互信息當(dāng)做啟發(fā)式信息，并以疲勞研判為標(biāo)準(zhǔn)的眼動儀屬性約簡，可以獲得飛行員駕駛疲勞的關(guān)鍵屬性。

4、眼動技術(shù)在飛行員績效考核的應(yīng)用。飛行員績效考核非常關(guān)鍵，因?yàn)轱w行員的熟練程度，對飛行安全有著非常重要的影響，而不同飛行員的熟練程度在完成相同飛行任務(wù)時(shí)，他們的眼動模式也會存在不一樣，可以說眼動模式與飛行績效有著相關(guān)性，所以可以用眼動數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行績效評價(jià)。如，采取眼動數(shù)據(jù)構(gòu)建起關(guān)于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行績效評價(jià)模型，BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行績效評價(jià)模型可以有效的評價(jià)飛行績效。

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