基于多生理参数的飞行员在任务环境中对视觉刺激的响应机理研究

Since human factor is the key factor in air security, to study and improve human factor is an important way to reduce accident rate and improve aviation safety. However, human factor research is short of the objective, dependable and on-time measurements. Multi-physiological measurement has more advantage in human factor research because of its objectivity and comprehensiveness. Therefore, it is significant to study the response mechanism of pilots in task situations to visual stimuli using multi-physiological measurements based on the interdisciplinary study of cognitive science and information science. The project is proposing to study the effect of single dynamic characters and graphs on the flight action through multi-physiological measurements and clarify the relation between physiology parameters and stimulus unit; based on the results, multimode stimuli (character-graph) sequence are used to study its effect on flight tasks and model the relation between multi-physiological parameters and cockpit visual stimuli; meanwhile, the project will study the effect of interference on the response of flight tasks to visual stimuli. These researches are aimed at clarifying the law of pilots' situational cognition and visual stimuli and laying the theoretical foundations for the design of cockpit visual system.

人为因素是影响当今航空安全的关键因素，研究与改进航空人为因素成为降低事故率、提高飞行安全水平的重要途径。而目前人为因素研究缺乏客观、稳定、实时的测量手段，而多生理参数测量以其客观、全面、有效的优势为人为因素的研究指明了方向。因此,基于认知科学和信息科学开展采用多生理参数测量技术的飞行员在任务环境中对视觉刺激的响应机理研究具有非常重要的意义。本申请课题将以多生理参数测量为手段，研究动态字符/图片单模态刺激因素对飞行动作的影响，明确多生理参数与单元刺激之间的相互关系；在此基础上，设置具体飞行任务，研究混合态刺激序列对飞行任务的影响，构建多生理参数与视觉刺激之间的相关模型；同时，开展干扰刺激下飞行员对视觉刺激的响应研究。通过这些研究工作的开展，揭示飞行员情景认知与视觉刺激之间的规律，为驾驶舱视觉系统设计提供理论和实验基础。

人为因素是威胁航空安全最主要的因素。统计表明超过70%的飞行事故是由人为差错造成的，而这其中又有超过一半以上是因为飞行机组差错引起的。因此，提高航空安全最直接、最有效的方法就是研究飞行机组的人为因素、减少机组差错。本课题针对飞机驾驶舱的视觉显示界面设计与适航审定需求，将理论分析、实验研究与实际应用相结合，开展了采用多生理参数测量技术的飞行员在任务环境中对视觉刺激的响应机理研究。 .课题构建了基于仿真驾驶舱环境的实验平台，在此基础上开展了飞行员动作与多生理参数的相关研究，明确了动作绩效与生理参数的相关性随动作类型的变化规律；研究了不同三维视觉呈现方式对飞行员动态物体碰撞感知的影响，表明了目视情况下目标对准和碰撞避让任务的影响因素。针对告警状态，研究了多种视觉显示模式对飞行机组情景感知的影响，寻找了告警最佳显示方式组合。除了实验室平台，课题组在仿真度更高的全动模拟器环境中开展实验，明确了飞行员经验和职责对告警响应的影响规律；考察了不同任务难度下多种生理参数的变化，确定了飞行员工作负荷评估的客观有效指标；同时，开展了干扰刺激对飞行员认知行为的影响，明确了侧风振动干扰条件下飞行员在驾驶舱不同显示器上的注意力分配和注视规律。这些工作都为飞行员的情景感知研究、驾驶舱的设计和适航审定提供了重要的实验理论依据。