軍事飛行員在模擬定向任務(wù)中的視覺搜索特征的研究.pdf

1、視覺是人類獲取信息的重要渠道,眼動指標(biāo)可以直接反映人們的心理過程,飛行員的視覺特征一直是飛行研究的焦點。飛行員更好的完成飛行和作戰(zhàn)任務(wù)都和高效的視覺搜索策略緊密相關(guān)。近十年來,眼動測量方法較多的被用在飛行員的視覺行為研究上,眼動儀是基于紅外線記錄角膜反射光,以便能對實時記錄當(dāng)前情境中的眼睛運動。記錄完成后對其眼動過程進行分析則可獲得整個飛行過程中飛行員的注意力分配和認(rèn)知負(fù)荷等信息。
　　為了深入探討軍事飛行員的視覺搜索特征,以了解

2、其注意分配規(guī)律和視覺信息加工情況。本研究采用專家-新手范式,由于飛行員的特殊專業(yè)性質(zhì),為了更好的獲得優(yōu)秀組的視覺搜索特征,實驗中采取了專家-一般-新手的范式。由于實驗中采取的模擬器為初級模擬器,操作難度易,為了分析和比較專業(yè)飛行員的兩組被試間及專業(yè)飛行員和無經(jīng)驗者飛行員在視覺模式上究竟存在哪些差異,新手組采用了毫無飛行經(jīng)驗的地勤人員。實驗分別通過儀表閃現(xiàn)及堅信儀表訓(xùn)練,收集被試的行為指標(biāo)和眼動指標(biāo),分析和比較了不同水平飛行員對儀表讀數(shù)判

3、斷的反應(yīng)時、準(zhǔn)確率,以及在“堅信儀表”科目的飛行過程中三組不同水平被試的眼動指標(biāo)間差異和不同興趣區(qū)的注意力分配情況。以此了解和探討不同水平飛行員在不同認(rèn)知負(fù)荷下的認(rèn)知模式、視覺搜索模式的差異和特點,研究結(jié)果為新手飛行員的培訓(xùn)及飛行績效的評價提供借鑒。
　　本研究共包括兩個實驗：
　　實驗一:選取儀表空間定向訓(xùn)練模擬器中的“儀表閃現(xiàn)”系列訓(xùn)練,該訓(xùn)練是讓被試觀看儀表閃現(xiàn),然后對該儀表閃現(xiàn)的讀數(shù)進行判斷,并同時測量和記錄其讀數(shù)過

4、程的反應(yīng)時。該實驗可考察不同水平的被試在不同儀表呈現(xiàn)時間下對儀表讀數(shù)判斷的反應(yīng)時和準(zhǔn)確率的差異,并探討其對認(rèn)知加工能力和視覺策略的影響。采用3×3×2混合設(shè)計,自變量為被試水平(優(yōu)秀,一般,新手):優(yōu)秀組,飛行時間在1500h以上(含1500h),一般組,飛行時間在800h以下(含800h),新手組選取無飛行實際經(jīng)驗的地勤戰(zhàn)士;儀表類型(速度表,高度表,羅盤)和儀表呈現(xiàn)時間(500ms,1000ms)。其中被試水平屬于組間因素,其余均為

5、組內(nèi)因素。因變量是被試判斷讀數(shù)的反應(yīng)時和正確率。
　　實驗二:采用儀表空間定向訓(xùn)練模擬器中的“堅信儀表”飛行科目,該科目是模擬無外景只有通過座艙儀表收集信息的情況下,保持飛機飛行姿態(tài)并完成任務(wù)。與此同時,實驗中給被試佩戴眼動儀觀測和記錄整個飛行過程中被試的眼動情況,考察不同水平被試在不同認(rèn)知負(fù)荷下的眼動規(guī)律及完成任務(wù)情況的差異。采用3×2混合設(shè)計,自變量為被試水平,分為優(yōu)秀、一般、新手這三組,其中優(yōu)秀組飛行時間在1500h及以上,

6、一般組飛行時間在800h及以下,而新手組選取無飛行實際經(jīng)驗的地勤戰(zhàn)士;任務(wù)種類分為任務(wù)一和任務(wù)二,其中任務(wù)一為基礎(chǔ)任務(wù),即保持飛機原始狀態(tài)的飛行,任務(wù)二是在任務(wù)一的基礎(chǔ)上,還需多完成一個附加任務(wù)。其中被試水平屬于組間因素,其余均為組內(nèi)因素。因變量為被試完成任務(wù)的成績。
　　主要研究結(jié)果：
　　實驗一:對儀表判斷正確率的統(tǒng)計分析結(jié)果顯示:(1)不同儀表類型間正確率差異顯著(F=4.108,P=0.023),經(jīng)進一步LSD檢驗表

7、明:速度表的正確率(P=0.81±0.02)和羅盤的正確率(P=0.82±0.02)顯著大于高度表的正確率(0.77±0.01),而速度表和羅盤的正確率則差異不顯著;(2)不同呈現(xiàn)時間下正確率差異高度顯著(F=47.713,P=0.000),經(jīng)進一步LSD檢驗表明:500ms下的正確率(0.75±0.01)明顯低于1000ms下的正確率(0.86±0.02);(3)不同被試水平間正確率高度顯著(F=18.870,P=0.000),經(jīng)進一

8、步LSD檢驗表明:優(yōu)秀組的正確率(0.88±0.20)明顯高于一般組(0.81±0.02)和新手組(0.73±0.02),而后兩者間也存在顯著差異。(4)被試水平與呈現(xiàn)時間及儀表類型間交互作用均不顯著。對儀表判斷反應(yīng)時:(1)不同儀表類型反應(yīng)時差異高度顯著(F=22.881,P=0.000),經(jīng)進一步LSD檢驗表明:速度表的反應(yīng)時(2724.74±80.33ms)和羅盤的反應(yīng)時(2741.61±110.10ms)顯著短于高度表的反應(yīng)時(

9、3343.70±133.22ms),而速度表和羅盤的正確率則差異不顯著;(2)不同呈現(xiàn)時間反應(yīng)時差異高度顯著(F=24.750,P=0.000),經(jīng)進一步LSD檢驗表明:500ms下的反應(yīng)時(3136.91±118.64ms)明顯長于1000ms下的反應(yīng)時(2736.46±79.12ms);(3)不同被試水平反應(yīng)時差異高度顯著(F=20.090,P=0.000),經(jīng)進一步LSD檢驗表明:優(yōu)秀組的反應(yīng)時(2530.99±171.51ms)

10、和一般組(2577.36±162.30ms)明顯高于新手組(3701.69±134.54ms),而前兩者則無顯著差異。(4)被試水平與呈現(xiàn)時間及儀表類型間交互作用均不顯著。
　　實驗二:結(jié)果顯示:(1)任務(wù)成績:儀表類型主效應(yīng)高度顯著(F=358.990,P=0.000),任務(wù)水平主效應(yīng)高度顯著(F=614.140,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=8.697,P=0.004);(2)瞳孔尺寸:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(

11、F=18.776,P=0.005),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=8.804,P=0.000),被試水平與任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=62.410,P=0.000);(3)注視頻率:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=104.610,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=33.530,P=0.000);(4)平均注視時間:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=28.070,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=6.120,P=0.007

12、);(5)眼跳頻率:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=109.010,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=4..210,P=0.000),被試水平與任務(wù)水平間交互作用顯著(F=4.450,P=0.020);(6)平均眼跳時間:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=49.160,P=0.000),被試水平主效應(yīng)不顯著(F=1.820,P=0.180),(3)被試水平與任務(wù)類型間交互作用不顯著(P>0.05);(7)平均眼跳幅度:任務(wù)類型主效應(yīng)高

13、度顯著(F=34.300,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=7.825,P=0.002);(8)平均眼跳速度:任務(wù)類型主效應(yīng)高度顯著(F=25.880,P=0.000),被試水平主效應(yīng)高度顯著(F=8.131,P=0.002);(9)注視時間百分比:興趣區(qū)主效應(yīng)高度顯著(F=111.130,P=0.000),興趣區(qū)與被試水平間交互作用高度顯著(F=22.100,P=0.000),興趣區(qū)和任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=37.

14、470,P=0.000);(10)注視點百分比:興趣區(qū)主效應(yīng)高度顯著(F=72.776,P=0.000),被試水平主效應(yīng)不顯著(F=2.552,P=0.090),興趣區(qū)與被試水平間交互作用高度顯著(F=39.130,P=0.000),興趣區(qū)和任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=13.760,P=0.000),興趣區(qū)與被試水平間交互作用高度顯著(F=22.100,P=0.000),興趣區(qū)和任務(wù)水平間交互作用高度顯著(F=37.470,P=0.

15、000)。
　　研究結(jié)論如下：
　　1.專家飛行員在任務(wù)過程中,善于利用自身經(jīng)驗,信息加工模塊化,決策能力也較強。
　　2.專家和新手采取了不同的視覺搜索策略,且專家的認(rèn)知技能更強。
　　3.專家具有較高效的視覺搜索模式及策略,該研究初步對其進行歸納和總結(jié)如下:專家飛行員在實驗中的瞳孔變化率較小,注視時間較短,眼跳頻率、眼跳幅度和注視頻率較大,眼跳幅度較大。
　　4.專家能根據(jù)儀表重要性和經(jīng)驗優(yōu)化注意力的分