军事飞行员在模拟定向任务中的视觉搜索特征的研究

发布时间：2017-11-13 20:09

  本文关键词：军事飞行员在模拟定向任务中的视觉搜索特征的研究

  更多相关文章： 军事飞行员 眼动技术 视觉搜索 注意 模拟定向

【摘要】：视觉是人类获取信息的重要渠道，眼动指标可以直接反映人们的心理过程，飞行员的视觉特征一直是飞行研究的焦点。飞行员更好的完成飞行和作战任务都和高效的视觉搜索策略紧密相关。近十年来，眼动测量方法较多的被用在飞行员的视觉行为研究上，眼动仪是基于红外线记录角膜反射光，以便能对实时记录当前情境中的眼睛运动。记录完成后对其眼动过程进行分析则可获得整个飞行过程中飞行员的注意力分配和认知负荷等信息。 为了深入探讨军事飞行员的视觉搜索特征，以了解其注意分配规律和视觉信息加工情况。本研究采用专家-新手范式，由于飞行员的特殊专业性质，为了更好的获得优秀组的视觉搜索特征，实验中采取了专家-一般-新手的范式。由于实验中采取的模拟器为初级模拟器，操作难度易，为了分析和比较专业飞行员的两组被试间及专业飞行员和无经验者飞行员在视觉模式上究竟存在哪些差异，新手组采用了毫无飞行经验的地勤人员。实验分别通过仪表闪现及坚信仪表训练，收集被试的行为指标和眼动指标，分析和比较了不同水平飞行员对仪表读数判断的反应时、准确率，以及在“坚信仪表”科目的飞行过程中三组不同水平被试的眼动指标间差异和不同兴趣区的注意力分配情况。以此了解和探讨不同水平飞行员在不同认知负荷下的认知模式、视觉搜索模式的差异和特点，研究结果为新手飞行员的培训及飞行绩效的评价提供借鉴。 本研究共包括两个实验 实验一：选取仪表空间定向训练模拟器中的“仪表闪现”系列训练，该训练是让被试观看仪表闪现，然后对该仪表闪现的读数进行判断，并同时测量和记录其读数过程的反应时。该实验可考察不同水平的被试在不同仪表呈现时间下对仪表读数判断的反应时和准确率的差异，并探讨其对认知加工能力和视觉策略的影响。采用3×3×2混合设计，自变量为被试水平(优秀，一般，新手)：优秀组，飞行时间在1500h以上(含1500h)，一般组，飞行时间在800h以下(含800h)，新手组选取无飞行实际经验的地勤战士；仪表类型(速度表，高度表，罗盘)和仪表呈现时间(500ms，1000ms)。其中被试水平属于组间因素，其余均为组内因素。因变量是被试判断读数的反应时和正确率。 实验二：采用仪表空间定向训练模拟器中的“坚信仪表”飞行科目，该科目是模拟无外景只有通过座舱仪表收集信息的情况下，保持飞机飞行姿态并完成任务。与此同时，实验中给被试佩戴眼动仪观测和记录整个飞行过程中被试的眼动情况，考察不同水平被试在不同认知负荷下的眼动规律及完成任务情况的差异。采用3×2混合设计，自变量为被试水平，分为优秀、一般、新手这三组，其中优秀组飞行时间在1500h及以上，一般组飞行时间在800h及以下，而新手组选取无飞行实际经验的地勤战士；任务种类分为任务一和任务二，其中任务一为基础任务，即保持飞机原始状态的飞行，任务二是在任务一的基础上，还需多完成一个附加任务。其中被试水平属于组间因素，其余均为组内因素。因变量为被试完成任务的成绩。 主要研究结果 实验一：对仪表判断正确率的统计分析结果显示：（1）不同仪表类型间正确率差异显著（F=4.108，P=0.023），经进一步LSD检验表明：速度表的正确率（P=0.81±0.02）和罗盘的正确率（P=0.82±0.02）显著大于高度表的正确率（0.77±0.01），而速度表和罗盘的正确率则差异不显著；（2）不同呈现时间下正确率差异高度显著（F=47.713，P=0.000），经进一步LSD检验表明：500ms下的正确率（0.75±0.01）明显低于1000ms下的正确率（0.86±0.02）；（3）不同被试水平间正确率高度显著（F=18.870，，P=0.000），经进一步LSD检验表明：优秀组的正确率（0.88±0.20）明显高于一般组（0.81±0.02）和新手组（0.73±0.02），而后两者间也存在显著差异。(4)被试水平与呈现时间及仪表类型间交互作用均不显著。对仪表判断反应时：（1）不同仪表类型反应时差异高度显著（F=22.881，P=0.000），经进一步LSD检验表明：速度表的反应时（2724.74±80.33ms）和罗盘的反应时（2741.61±110.10ms）显著短于高度表的反应时（3343.70±133.22ms），而速度表和罗盘的正确率则差异不显著；（2）不同呈现时间反应时差异高度显著（F=24.750，P=0.000），经进一步LSD检验表明：500ms下的反应时（3136.91±118.64ms）明显长于1000ms下的反应时（2736.46±79.12ms）；（3）不同被试水平反应时差异高度显著（F=20.090，P=0.000），经进一步LSD检验表明：优秀组的反应时（2530.99±171.51ms）和一般组（2577.36±162.30ms）明显高于新手组（3701.69±134.54ms），而前两者则无显著差异。(4)被试水平与呈现时间及仪表类型间交互作用均不显著。 实验二：结果显示：（1）任务成绩：仪表类型主效应高度显著（F=358.990，P=0.000），任务水平主效应高度显著（F=614.140，P=0.000），被试水平主效应高度显著（F=8.697，P=0.004）；(2)瞳孔尺寸：任务类型主效应高度显著（F=18.776，P=0.005），被试水平主效应高度显著（F=8.804，P=0.000），被试水平与任务水平间交互作用高度显著（F=62.410，P=0.000）；（3）注视频率：任务类型主效应高度显著（F=104.610，P=0.000），被试水平主效应高度显著（F=33.530，P=0.000）；（4）平均注视时间：任务类型主效应高度显著（F=28.070，P=0.000），被试水平主效应高度显著（F=6.120，P=0.007）；（5）眼跳频率：任务类型主效应高度显著（F=109.010，P=0.000），被试水平主效应高度显著（F=4..210，P=0.000），被试水平与任务水平间交互作用显著（F=4.450，P=0.020）；（6）平均眼跳时间：任务类型主效应高度显著（F=49.160，P=0.000），被试水平主效应不显著（F=1.820，P=0.180），(3)被试水平与任务类型间交互作用不显著（P0.05）；（7）平均眼跳幅度：任务类型主效应高度显著（F=34.300，P=0.000），被试水平主效应高度显著（F=7.825，P=0.002）；（8）平均眼跳速度：任务类型主效应高度显著（F=25.880，P=0.000），被试水平主效应高度显著（F=8.131，P=0.002）；（9）注视时间百分比：兴趣区主效应高度显著（F=111.130，P=0.000），兴趣区与被试水平间交互作用高度显著（F=22.100，P=0.000），兴趣区和任务水平间交互作用高度显著（F=37.470，P=0.000）；(10)注视点百分比：兴趣区主效应高度显著（F=72.776，P=0.000），被试水平主效应不显著（F=2.552，P=0.090），兴趣区与被试水平间交互作用高度显著（F=39.130，P=0.000），兴趣区和任务水平间交互作用高度显著（F=13.760，P=0.000），兴趣区与被试水平间交互作用高度显著（F=22.100，P=0.000），兴趣区和任务水平间交互作用高度显著（F=37.470，P=0.000）。 研究结论如下 1.专家飞行员在任务过程中，善于利用自身经验，信息加工模块化，决策能力也较强。 2.专家和新手采取了不同的视觉搜索策略，且专家的认知技能更强。 3.专家具有较高效的视觉搜索模式及策略，该研究初步对其进行归纳和总结如下：专家飞行员在实验中的瞳孔变化率较小，注视时间较短，眼跳频率、眼跳幅度和注视频率较大，眼跳幅度较大。 4.专家能根据仪表重要性和经验优化注意力的分配模式，新手则采取广泛注意的方式，因此也导致其视觉搜索效率较低。 5.专家不仅拥有较高效的视觉搜索模式，同时也使其拥有较好的飞行绩效。 综上所述，专家们都经过专业的训练和积累了一定的飞行经验，因此在飞行任务中的眼动指标和行为指标上都和新手存在一定的差异。专家的视觉搜索更有效率，飞行绩效更好，提示我们，视觉搜索的模式和策略可作为飞行员培训的参考和飞行绩效的评价指标。
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 扶健华;周成;郑寿星;胡活伦;;我国定向越野运动员注意特征的实验研究[J];体育学刊;2006年05期

2 曹晓华;周峰;;商标识别绩效的眼动研究[J];人类工效学;2007年01期

3 隋雪;林楠;高淑青;王小东;;工作记忆对视觉搜索的引导作用[J];心理科学;2010年03期

4 刘伟,袁修干,柳忠起,康卫勇,马锐;飞行员情境认知的模糊综合评判[J];心理学报;2004年02期

5 崔翔宇;许百华;;预览搜索中基于颜色的两种自上而下加工[J];心理学报;2007年06期

6 雷学军;金志成;;预搜索过滤分心物的机制[J];心理科学进展;2006年02期

7 任延涛;韩玉昌;隋雪;;视觉搜索过程中的眼跳及其机制[J];心理科学进展;2006年03期

8 黄炜;吕汽兵;陈琼;;高性能战斗机飞行员仪表闪现训练效果观察[J];中国疗养医学;2010年12期

9 张忠秋,阎国利,吉承恕;自行车运动员专项认知水平眼动特征的实验研究[J];中国体育科技;2001年08期

本文编号：1182206