Verbesserung von Sicherheit und Design in der Luftfahrt durch Eye Tracking

Dr. Jie Hu, Professor an der Shanghai Jiao Tong University (SJTU) School of Design, leitet das Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory. Das Labor widmet sich der Human Factors-Forschung und konzentriert sich hauptsächlich auf die Luftfahrt. Mithilfe der Eye Tracking-Technologie von Tobii konnten die Forscher neue Erkenntnisse gewinnen, die sich auf die Gestaltung zukünftiger Flugdecks und Pilotenschulungsprogramme auswirken könnten.

Verbesserung der Sicherheit auf dem Flugdeck durch Human Factors-Forschung

Im Zuge des technologischen Fortschritts und der Weiterentwicklung der Prinzipien des menschenzentrierten Designs wird die Eye Tracking-Technologie zunehmend zur Optimierung des Flugdeckdesigns in der kommerziellen Luftfahrt eingesetzt. Die Doktorandin Yaxue Zuo vom Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory verwendete Tobii Pro Glasses und Tobii Pro Lab , um die visuelle Aufmerksamkeit der Piloten während der Flugphasen zu untersuchen.

Während des Fluges müssen Piloten gleichzeitig eine große Menge an sich schnell ändernden Informationen von Instrumenten, der äußeren Umgebung und dem Cockpit verarbeiten. Eine effektive Aufmerksamkeitsverteilung ist entscheidend für die Flugsicherheit. Die Eye Tracking-Technologie ermöglicht es den Forschern, den Fokus und die Aufmerksamkeitsverteilung der Piloten bei komplexen Aufgaben und Umgebungen zu analysieren. Zuo merkte an, dass sich die bisherige Forschung vor allem auf die Rolle des Piloten beim Fliegen (PF) und weniger auf die Rolle des Piloten beim Überwachen (PM) konzentriert hat.

Erfassung von Eye Tracking-Daten in Echtzeit in einer simulierten Umgebung

Um diese Lücke zu schließen, führten Zuo und ihr Team eine Studie mit 10 erfahrenen A320-Piloten mit durchschnittlich 3.171,7 Flugstunden durch, die simulierte Flugaufgaben in einem Full-Motion-Flugsimulator durchführten. Sie verwendeten zwei Tobii Pro Glasses, um gleichzeitig die Augenbewegungen des fliegenden Piloten (PF) und des überwachenden Piloten (PM) aufzuzeichnen.

Jedes Pilotenpaar absolvierte zwei Versuchsreihen unter identischen Flugbedingungen. Die Aufgaben umfassten die Vorbereitung des Cockpits, das Starten der Triebwerke, das Rollen, den Start, den Anflug, die Landung, die Landung nach der Landung und das Abschalten, wobei jede Sitzung etwa 15 Minuten dauerte.

Datenanalyse leicht gemacht mit der Tobii Pro Lab Software

Während der Datenanalyse nutzte Zuo die Assisted-Mapping-Funktion von Tobii Pro Lab, um die Eye Tracking-Videorohdaten mühelos auf die Bilder der Instrumententafel des Piloten zu übertragen. Dies ermöglichte eine einfache Aufteilung der Bereiche von Interesse (AOIs) und eine weitere quantitative Analyse der Eye Tracking-Daten.

Einblicke in die gemeinsame Aufmerksamkeitsverteilung

Das Forschungsteam verglich die Verteilung der visuellen Aufmerksamkeit von PF und PM. Die visuelle Aufmerksamkeit der PF konzentrierte sich in erster Linie auf die Außenansicht, die Flugsteuerung und den linken Bildschirmbereich, während die PM ihre Aufmerksamkeit mehr auf den rechten Bildschirmbereich, Checklisten und andere Überwachungsaufgaben richtete. Während bestimmter Flugphasen, wie z. B. Start und Landung, wurden statistisch signifikante Korrelationen zwischen den Blickmetriken von PF und PM beobachtet (z. B. Fixationsdauer). Ihre visuellen Aufmerksamkeitsmuster waren jedoch in den meisten Fällen nicht signifikant korreliert. Dieses unabhängige Aufmerksamkeitsmuster spiegelt die unterschiedlichen Rollen und Verantwortlichkeiten von PF und PM während des Flugbetriebs wider.

Auf der Grundlage dieser quantitativen Ergebnisse kamen die Forscher zu dem Schluss, dass bei der Gestaltung künftiger Flugdecks eine differenzierte Behandlung von PF und PM während bestimmter Flugphasen und -bereiche in Betracht gezogen werden sollte. So könnten beispielsweise dynamische Anpassungen der Anzeigen und Steuerungsschnittstellen vorgenommen werden, um den visuellen Anforderungen der beiden Rollen besser gerecht zu werden.

Vertrauen schaffen durch Innovation

Die Forschungsstudie wurde mit Unterstützung des Tobii China Innovation Project veröffentlicht, das während der gesamten Projektdurchführung methodische Unterstützung leistete. Die Zusammenarbeit zwischen der SJTU und Tobii hat nicht nur das Verständnis der visuellen Aufmerksamkeit von Piloten verbessert, sondern auch die entscheidende Rolle der Eye Tracking Technologie bei der Verbesserung der Flugsicherheit gezeigt. Durch den Einsatz der Eye Tracking-Tools von Tobii konnten die Forscher der SJTU neue Erkenntnisse gewinnen, die für die Gestaltung zukünftiger Flugdecks und Pilotenschulungsprogramme von Bedeutung sind.

Referenz

Zuo, Y., Qi, J., Maksimovic, C., Chen, B., Hu, J., & Zhao, Q. (2024). Visuelle Aufmerksamkeitsverteilung des fliegenden Piloten im Vergleich zur Überwachung des Piloten während verschiedener Flugphasen . Internationale Zeitschrift für Mensch-Computer-Interaktion, 0(0), 1-20.