眼动技术在飞行安全中的运用探讨

钟声

摘 要： 眼动行为作为心理认知活动的外在呈现，表现出人类认知活动受到各种认知因素的影响，反应出被试的注意分配、情景意识和工作负荷情况。运用眼动技术，让我国航空安全领域的研究变得更加的直观形象。本文就将探讨眼动技术在飞行安全中的运用。

关键词： 眼动技术；飞行安全；注视

前言

眼睛是人获取信息最为重要的通道，有 80% 90%的信息通常都来源于人们的视觉，也能反映出一个人体生理与心理的变化。视觉的重要性是不言而喻，从古至今，对其研究的专家学者非常多，对于眼动的研究更是被广大专家学者认为是视觉信息加工研究中非常有效的方法。眼动的研究由来已久，最开始是古希腊，他们认为视觉是认识世界的首要方法，是对确定性知识的探求。而用仪器设备进行观察与实验是从中世纪开始，是Javal在1897年直接用镜子，让测试者站在 被测试者之后观察眼动状况。到20世纪 60 年代，美国和日本在红外技术以及计算机技术的支持下，研究出世界较为先进的眼动技术。我国的眼动技术起步较为，是20 世纪 70 年代 80年代初，虽然起步较晚，但是涉及的领域广，包括阅读眼动、病理心理、工程设计和广告评估等有关心理学方面的探究。眼动行为作为心理认知活动的外在呈现，表现出人类认知活动受到各种认知因素的影响，反应出被试的注意分配、情景意识和工作负荷情况。眼动技术的发展，提供了人在进行心理活动环节下的眼球运动各类数据，可以利用眼动数据对人的心理活动给予精细研究。所以，可以运用眼动技术，让我国航空安全领域的研究变得更加的直观形象。本文就将探讨眼动技术在飞行安全中的运用。

一、眼动技术的概述

眼动的方式包括眼跳（saccades） 、注视（fixation ）与追随运动（pursuit movement）三种。眼跳（saccades）是指注视点、注视方向的立即改变，这种改变是个体无法意识到的，主要是注视点之间的一种联合快速跳跃眼动。 眼跳速度快，最高可达每秒450度。眼跳幅度大，可以从2分度到20度。持续时间久，为30～120 ms。在眼跳过程中几乎不能获取形成刺激的清晰像，但是会存在刺激的时空信息。注视（fixation ） 是指在正常的观察过程中，将眼睛的中央窝对准某一物体的时间停留持续 100 ms 以上，在此期间被注视的物体成像在中央窝上，获得有效的加工而形成清晰的像。追随运动（Pursuit movement ）是指观察体和眼睛有相对运动时，眼睛会追随这个目标而引起的一种连续反馈的伺服运动。

眼动技术中最为重要的眼动基本测量参数就是眼动仪，眼动仪的结构包括个系统，也就是光学系统、瞳孔中心坐标提取系统、视景与瞳孔坐标迭加系统以及图像与数据的记录分析系统。人们使用眼动记录仪对眼动轨迹给予记录，从中获取包括注视点、眼跳距离、注视时间与次数、瞳孔大小等相关信息，研究人们在注视环节中的每项眼动指标，达到获得人们的心理加工过程与规律。

二、眼动技术在飞行安全中的运用

眼动技术在民航飞行安全领域的应用主要涵盖了：飞行员注意力分配上的应用，飞机驾驶舱设计中的应用，飞行员的工作负荷研究及疲劳检测的应用，以及飞行员绩效考核的应用。

1、飞行员注意力分配上的应用。在视觉活动过程中，视觉注意与眼动存在密切的联系，这使得视觉注意与眼动（Visual Attention and Eye Movements）研究成为一个热门话题，尤其是在飞行员注意力分配方面，国内外专家学者更是对眼动进行了非常多的研究。国外比较著名的是Fitts PM，Jones RE，Milton JL.。他们以C -45 型运输机未来，分析飞机着陆时飞行员的注视点、视线运动轨迹分布为指标，并分别运用仪表系统与地面控制进场两种着陆方式，对飞行员的眼动轨迹进行研究，这种研究方式为后来飞行员注意力分配行为测量奠定了基础。国内著名的研究是柳忠起等专家，他们采取的方法是基于注视位置、眼跳速度数据研究模拟飞行任务过程中，关于飞行员的认知加工过程，以此得到一种用注视点数目、注视时间与注视点平均注视时间定量测量飞机飞行员注意力的措施。对飞行员注意力分配的定量测量，可以通过模拟飞行任务的方式，让被试人员在飞行模拟器上模拟三个不同阶段的飞行任务，并利用眼动仪器记录被试者的眼动数据。并把视觉信息源以兴趣区域的方式划分为座舱内仪表和外部视景，然后对三十眼动指标在座舱里仪表与座舱外视景区域里的分布状况给予分析对比。就可以真实的获得驾驶员的注意力分配规律与工作负荷变化情况。

2、眼动技术在飞机驾驶舱设计中的应用。随着科技的发展，飞机性能越来越高，功能变得更加的复杂，驾驶舱内显示信息变得更多，如何让人机界面沟通效率高，这直接影响到驾驶的安全水平。因此可以从驾驶舱视觉显示界进行，根据驾驶员的眨眼率、眨眼时间和瞳孔直径三个眼动指标统计分析，可以获得驾驶员的脑力负荷情况，以此可以设计出出最适宜的驾驶舱视觉显示设计措施。也可以从飞机驾驶舱显示器的各种类型进行研究，根据驾驶员在目视与仪表程序下的眼动数据情况，研究各种驾驶舱显示器对飞行绩效与工作负荷给他们造成的影响，为飞机驾驶舱界面的优化设计提供帮助。

3、眼动技术在飞行员的工作负荷研究及疲劳检测的应用。英国航空飞行员协会指出，飞机飞行真正的危险，是飞行员疲劳驾驶，怎么样检测并避免疲劳驾驶飞机，成为研究的重点。采用眼动技术是检测并避免疲劳的最好方式。利用PVT（精神运动警戒任务）测量飞机驾驶员，并将获得的疲劳大小拼凑进眼动仪测量数据里面，当做决策属性，把二元信道交互信息当做启发式信息，并以疲劳研判为标准的眼动仪属性约简，可以获得飞行员驾驶疲劳的关键属性。

4、眼动技术在飞行员绩效考核的应用。飞行员绩效考核非常关键，因为飞行员的熟练程度，对飞行安全有着非常重要的影响，而不同飞行员的熟练程度在完成相同飞行任务时，他们的眼动模式也会存在不一样，可以說眼动模式与飞行绩效有着相关性，所以可以用眼动数据进行飞行绩效评价。如，采取眼动数据构建起关于 BP 神经网络的飞行绩效评价模型，BP 神经网络的飞行绩效评价模型可以有效的评价飞行绩效。

参考文献

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