基于最优控制的飞行眼动策略研究

发布时间：2017-09-19 01:48

  本文关键词：基于最优控制的飞行眼动策略研究

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【摘要】：飞机驾驶是一项复杂的任务,飞行员在执行航班任务时,高度依赖于视觉信息的有效获得和高效提取,这就要求飞行员能够在恰当的时机最大限度地从大量的显示器和控制器中获得或选择正确的信息,使决策过程最优化。对飞行员的最优眼动过程进行研究,有助于揭示和了解飞行员的眼动策略和眼动规律,为改进飞机驾驶舱的布局设计,完善飞行员培训教程提供一定的理论指导。本文在对眼睛运动相关知识和目前航空领域的眼动研究现状进行收集和分析的基础上,萃取出飞行员在执行航班任务时的眼睛运动特征;在考虑运动消耗三要素(时间、准确度和能量)的基础上,结合飞行员眼动特征,应用最优控制理论和眼睛动力学模型,建立了飞行员最优眼动控制模型;采用极小值原理对模型进行了求解,并用MATLAB软件对模型进行了计算和分析,得出了飞行员的最优眼动轨迹和最优眼动策略。实验选取10名被试在空客320驾驶舱模拟机上完成着陆任务,同时使用FaceLAB4.0眼动仪进行眼动追踪,记录被试飞行过程中的眼动数据,并对数据进行分析,得出被试的眼跳时间、眼跳幅度,探索被试在执行任务过程中眼跳时间与眼跳幅度之间的关系,并与所建立的飞行员最优眼动控制模型的分析结果作比较,以此来检验该模型的效度。研究结果表明:任何给定的眼跳幅度条件下,都有唯一的最优眼跳时间使眼动总消耗达到最小,并且此时的眼动轨迹为最优眼动轨迹。同时,实验结果也验证了模型的效度。该研究可以为飞机驾驶舱仪表布局的设计提供依据。
【关键词】：飞行员 极小值原理 眼睛动力学模型 最优眼动控制模型 眼动策略
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V323;V223.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究现状12-15
• 1.2.1 国外眼动研究现状12-13
• 1.2.2 国内眼动研究现状13-15
• 1.2.3 眼动最优化方面的研究现状15
• 1.3 研究内容及研究目标15-16
• 1.4 研究方案16-17
• 第二章 眼动行为理论基础17-24
• 2.1 眼球的生理构造17-19
• 2.2 眼睛运动特征19-24
• 2.2.1 眼动类型19-20
• 2.2.2 眼动轨迹与相关参数20-23
• 2.2.3 眼动过程23-24
• 第三章 最优控制理论24-28
• 3.1 最优控制问题的数学描述24-26
• 3.2 极小值原理26-28
• 第四章 建立飞行员最优眼动控制模型28-37
• 4.1 眼睛动力学模型28-30
• 4.1.1 眼球受力28-29
• 4.1.2 眼睛动力学模型29-30
• 4.2 飞行员的眼动行为分析30-32
• 4.3 建立模型的性能指标32-34
• 4.4 建立飞行员最优眼动控制模型34-37
• 第五章 飞行员最优眼动控制模型分析37-44
• 5.1 眼动主序分析方法37-38
• 5.2 飞行员最优眼动控制模型的分析38-41
• 5.3 基于飞行员最优眼动控制模型的讨论41-42
• 5.4 飞行员最优眼动策略42-44
• 第六章 实验验证44-56
• 6.1 实验目的及实验环境44-46
• 6.2 实验任务及程序46-49
• 6.3 实验数据分析49-53
• 6.3.1 实验所得的眼动数据49-51
• 6.3.2 实验数据的提取及分析方法51-53
• 6.4 实验结果及结论53-56
• 第七章 结论与展望56-58
• 7.1 研究结论56
• 7.2 研究创新之处56-57
• 7.3 研究的局限与展望57-58
• 参考文献58-63
• 致谢63-64
• 附录64-68
• 作者简介68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙瑞山;汪傜;董\~;;基于非接触式眼动仪的模拟飞行中注视分析[J];人类工效学;2013年04期

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3 王海燕;卞婷;薛澄岐;;基于眼动跟踪的战斗机显示界面布局的实验评估[J];电子机械工程;2011年06期

4 柳忠起;袁修干;樊瑜波;;基于BP神经网络的飞行绩效评价模型[J];北京航空航天大学学报;2010年04期

5 柳忠起;袁修干;樊瑜波;刘伟;康卫勇;;模拟飞机着陆飞行中专家和新手眼动行为的对比[J];航天医学与医学工程;2009年05期

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本文编号：878775