視線追蹤聯合腦電的飛行員操縱意圖檢測方法

蔣光毅，王長元，劉洲洲

(1.西安航空學院 計算機學院 ,西安 710077;2.西安工業(yè)大學 計算機科學與工程學院,西安 710021)

隨著航空技術發(fā)展,飛行器可靠性不斷提高,機組乘員能夠從5人減到2人。而美國航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)提出的單人飛行員駕駛(Single pilot operation,SPO)模式,即保持原有2名機組乘員的安全性同時實現大型民航飛機的單人駕駛,緩解航空業(yè)中飛行員短缺壓力[1-2]。文獻[3]總結了實現SPO模式的不同方法,其中”以人為中心”是一個主要方向。目前的航空自動化系統(tǒng)依然脆弱[4],飛行員的行為狀態(tài)是影響飛行的主要因素,單人飛行員顯然會承受過大的負荷壓力[5-6]。”以人為中心”思路強調通過研究飛行員任務認知、狀態(tài)感知、操縱意圖等各種人因狀態(tài),提高人機交互效率,以降低飛行員的工作負荷,從而保障飛行安全。采用腦電、眼動等多種方法實現對飛行員的飛行認知與操縱意圖深入分析,是實現”虛擬飛行員助理”智能自主化系統(tǒng)的重要一環(huán)[7]。

相關研究表明,飛行員對于飛行狀態(tài)信息的感知通道主要為視覺[8]。飛行員對飛行的主要操縱決策需要以視覺信息為基礎。因此,結合眼動追蹤技術,對飛行員進行視覺注視分析,是一種從視覺通道對飛行員進行操縱意圖分析的有效方法[9]。視線追蹤獲取的是被測人員的注視落點,視線追蹤檢測設備采樣率能夠100 Hz以上,面對大量的實時數據,文獻[10]在飛行員注視分析中引入感興趣區(qū)域(Area of Interest,AOI)分析法。該方法將飛行座艙與視景按照存在的主要信息語義分為多個不同的區(qū)域,在研究過程中只討論飛行員視線落在不同的區(qū)域的情況,簡化了數據分析。……