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시선추적을 통한 항공 안전 및 디자인 향상

고객 사례

시선추적을 통한 항공 안전 및 디자인 향상

상하이교통대학교(SJTU) 디자인학부 교수인 지에 후 박사는 지능형 혁신 디자인 인간공학 및 인체공학 연구소를 이끌고 있습니다. 인간공학 연구에 전념하는 이 연구소는 주로 항공 분야를 중점적으로 연구합니다. 연구원들은 토비의 시선추적 기술을 통해 미래의 비행 갑판 설계와 조종사 훈련 프로그램을 형성할 수 있는 새로운 인사이트를 발견했습니다.

인간공학 연구를 통한 비행 갑판 안전 향상

기술이 발전하고 인간 중심의 설계 원칙이 진화함에 따라 시선추적 기술은 상업용 항공기의 비행 갑판 설계를 최적화하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 지능형 혁신 디자인 인간공학 및 인체공학 연구실의 박사 과정 학생인 야슈에 주오(Yaxue Zuo)는 다음을 사용했습니다. Tobii Pro Glasses 와 Tobii Pro Lab 을 사용하여 비행 중 조종사의 시각적 주의력을 연구했습니다.

비행 중 조종사는 계기, 외부 환경, 조종석에서 빠르게 변화하는 방대한 양의 정보를 동시에 처리해야 합니다. 효과적인 주의 배분은 비행 안전을 위해 매우 중요합니다. 연구자들은 시선추적 기술을 통해 복잡한 작업과 환경에서 조종사의 집중력과 주의 분포를 분석할 수 있습니다. 주오는 이전 연구가 주로 파일럿 비행(PF) 역할에 초점을 맞추었고 파일럿 모니터링(PM) 역할에 대해서는 덜 강조했다고 지적했습니다.

시뮬레이션 환경에서 실시간 시선추적 데이터 캡처하기

이러한 격차를 해소하기 위해 주오와 그녀의 팀은 평균 비행 시간이 3,171.7시간인 숙련된 A320 조종사 10명을 대상으로 풀 모션 비행 시뮬레이터에서 모의 비행 작업을 수행하는 연구를 진행했습니다. 연구팀은 두 쌍의 Tobii Pro Glasses를 사용하여 파일럿 비행(PF)과 파일럿 모니터링(PM)의 눈 움직임을 동시에 기록했습니다.

실험 절차.
실험 절차.
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The study was conducted in an A320 full-motion flight simulator, where Tobii Pro Glasses were used to synchronously record the eye movement data of both the PF and PM in the same flight crew. Thanks to the portability and ease of use of Tobii Pro Glasses, we were able to collect data from two participants simultaneously.
Yaxue Zuo, Ph.D. candidate, Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory, Shanghai Jiao Tong University

각 조종사 쌍은 동일한 비행 조건에서 두 차례의 실험을 완료했습니다. 각 세션은 조종석 준비, 엔진 시동, 택시, 이륙, 접근, 착륙, 착륙 후, 종료로 구성되었으며 각 세션은 약 15분 동안 진행되었습니다.

실험 중 Tobii Pro Glasses를 착용한 파일럿들.
실험 중 Tobii Pro Glasses를 착용한 파일럿들.

Tobii Pro Lab 소프트웨어로 데이터 분석이 쉬워집니다.

데이터 분석 과정에서 주오는 Tobii Pro Lab의 보조 매핑 기능을 활용하여 원시 시선추적 비디오 데이터를 조종사의 계기판 이미지에 손쉽게 매핑했습니다. 이를 통해 관심 영역(AOI)을 쉽게 구분하고 시선추적 데이터를 더욱 정량적으로 분석할 수 있었습니다.

A320 비행 시뮬레이터의 비행 갑판입니다. 숫자는 데이터 분석에 사용되는 관심 영역(AOI)을 나타냅니다.
A320 비행 시뮬레이터의 비행 갑판입니다. 숫자는 데이터 분석에 사용되는 관심 영역(AOI)을 나타냅니다.
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When using wearable eye trackers to record participants' eye movements, what you actually get is a video with eye tracking data overlaid. Since the pilot's head is constantly moving, it is nearly impossible to manually divide AOIs and perform quantitative analysis directly on the video. Thanks to Tobii Pro Lab's assisted mapping feature, we were able to analyze eye tracking data on high-quality cockpit images, significantly reducing manual effort.
Yaxue Zuo, Ph.D. candidate, Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory, Shanghai Jiao Tong University

공동 주의 할당에 대한 인사이트

연구팀은 PF와 PM의 시각적 주의 분포를 비교했습니다. PF의 시각적 주의는 주로 외부 시야, 비행 컨트롤, 왼쪽 디스플레이 영역에 집중된 반면, PM은 오른쪽 디스플레이 영역, 체크리스트 및 기타 모니터링 작업에 더 많은 주의를 기울였습니다. 이착륙과 같은 특정 비행 단계에서는 PF와 PM의 시선 지표(예: 고정 시간) 간에 통계적으로 유의미한 상관관계가 관찰되었습니다. 그러나 대부분의 경우 시각적 주의 패턴은 유의미한 상관관계를 보이지 않았습니다. 이러한 독립적인 주의 패턴은 비행 작업 중 PF와 PM의 역할과 책임이 서로 다르다는 것을 반영합니다.

이러한 정량적 결과를 바탕으로 연구진은 향후 비행 갑판 설계 시 특정 비행 단계와 영역에서 PF와 PM을 차별적으로 대우해야 한다는 결론을 내렸습니다. 예를 들어, 디스플레이와 제어 인터페이스를 동적으로 조정하여 각 역할의 시각적 요구 사항을 더 잘 수용할 수 있습니다.

혁신을 통한 신뢰 구축

이 연구는 프로젝트 수행 전반에 걸쳐 방법론적 지원을 제공한 토비 차이나 이노베이션 프로젝트의 지원을 받아 발표되었습니다. SJTU와 토비의 협력은 조종사의 시각적 주의력에 대한 이해를 발전시켰을 뿐만 아니라 항공 안전을 향상시키는 데 시선추적 기술이 얼마나 중요한 역할을 하는지 입증했습니다. 토비의 시선추적 도구를 활용하여 SJTU 연구원들은 미래의 비행 갑판 설계 및 조종사 훈련 프로그램에 정보를 제공할 수 있는 새로운 인사이트를 발견했습니다.

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Tobii's eye tracking technology has been instrumental in our research. The accuracy, ease of use, and advanced features of Tobii Pro Glasses and Tobii Pro Lab have allowed us to push the boundaries of human factors research in aviation.
Yaxue Zuo, Ph.D. candidate, Intelligent Innovation Design Human Factors and Ergonomics Laboratory, Shanghai Jiao Tong University

참고 문헌

Zuo, Y., Qi, J., Maksimovic, C., Chen, B., Hu, J., & Zhao, Q. (2024). 다양한 비행 단계에서 조종사 비행 대 조종사 모니터링의 시각적 주의 분포.국제 인간-컴퓨터 상호작용 저널, 0(0), 1–20.

작성자

머피 왕

읽기 시간

5분

작성자

  • Murphy Wang

    Murphy Wang

    지식 컨설턴트, 토비

    저는 토비 차이나의 지식 컨설턴트로서 중국의 과학자 및 파트너들에게 시선추적 기술을 널리 알리고 있습니다. 저의 비전은 시선추적 기술이 과학 발전에 널리 통합될 수 있도록 촉진하는 것입니다.

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