In samenwerking met Swiss International Air Lines, NASA en andere partners, onderzoekers van ETH Zürich hebben eye-tracking-software ontwikkeld voor gebruik bij pilotentraining. Hierdoor kunnen instructeurs het kijkgedrag van leerling-piloten in de cockpit analyseren.

Iedereen die ooit in een cockpit heeft gezeten, weet hoe mentaal uitdagend het is om een ​​vliegtuig te besturen. Tijdens een vlucht, piloten en copiloten moeten een enorme hoeveelheid visuele, akoestische en ruimtelijke informatie. Het constant in de gaten houden van de talrijke instrumenten in de cockpit is een inspannende taak, omdat piloten tijdens een manoeuvre de juiste richtingaanwijzers moeten controleren, vaak in een bepaalde volgorde.

Dit proces van het "scannen" van de vluchtsystemen is iets dat piloten internaliseren tijdens hun training. Maar ook voor ervaren instructeurs, het is moeilijk te beoordelen of een leerling-piloot op het cruciale moment naar de juiste instrumenten kijkt. Nutsvoorzieningen, in samenwerking met Swiss International Air Lines, Onderzoekers onder leiding van ETH Zürich Professor Martin Raubal hebben voor het eerst eye-tracking-technologie gebruikt om te begrijpen hoe piloten de automatische systemen van een modern passagiersvliegtuig bewaken.

Zien wat de piloot ziet

Op camera's gebaseerde eye-tracking-technologie maakt nauwkeurige bewaking van de oogbewegingen van een persoon mogelijk. "Omdat oogbewegingen het mogelijk maken om conclusies te trekken over iemands denkprocessen, Swiss kwam bij ons met het idee om eye-tracking te gebruiken in pilotenopleidingen, " zegt Martin Raubal, Hoogleraar Geo-informatietechniek aan de ETH Zürich.

Het idee ontwikkelde zich tot een meerjarig economisch partnerschap tussen NASA, Lufthansa Aviation Training en de University of Oregon naast ETH Zürich. Hier, het gemeenschappelijke doel was om de vluchtsimulatortraining en daarmee de veiligheid in de cockpit te verbeteren. Het team van Raubal ontwikkelde software met de naam "iAssyst" die vlieginstructeurs helpt bij het opleiden van beginnende piloten. De onderzoekers schreven onlangs over hun werk in het tijdschrift Ergonomie .

De last voor instructeurs verminderen

Het Instructor Assistant-systeem (iAssyst) integreert video, audio- en simulatoropnames terwijl tegelijkertijd de blikpatronen van de piloten worden weergegeven. Om de piloten niet af te leiden, in de cockpit van een A320-vluchtsimulator is speciaal een eye-trackingsysteem geïnstalleerd bestaande uit vaste camera's en infraroodsensoren. "Het opzetten en kalibreren van het systeem per leerling-piloot is omslachtiger dan met eyetracking-brillen, maar het leverde ons betere resultaten op, " legt David Rudi uit, die de applicatie implementeerde als onderdeel van zijn doctoraat bij het Geogaze Lab van de leerstoel Geoinformation Engineering.

De onderzoekers van ETH Zürich ontwierpen hun software in nauwe samenwerking met luchtvaartexperts van de projectpartners voordat ze deze evalueerden met de hulp van zeven actieve instructeurs uit Zwitserland. Tijdens een trainingsvlucht de instructeur zit achterin de cockpit, van waaruit ze de simulator bedienen en de rol van vluchtleider spelen terwijl ze ook de piloot nauwlettend in de gaten houden. "Als resultaat, instructeurs missen soms - of beoordelen - relevante informatie die van vitaal belang is voor het analyseren van de trainingssessie van de piloot, ' zegt Rudi.

Uit de feedback van het onderzoek bleek dat iAssyst de instructeurs daadwerkelijk in staat stelde de vliegprestaties van de piloten nauwkeuriger te analyseren. "De tool helpt ons om zwakke punten in systematisch scannen te herkennen en hiaten in de waarneming tijdens bepaalde vluchtfasen op te sporen, " bevestigt Swiss Air Lines-piloot Benedikt Wagner, die zelf instructeur is en het eye-tracking project van Swiss heeft begeleid. Met behulp van de software, trainers waren in staat om de oorzaken van mogelijke vliegfouten beter in te schatten en de training daarop aan te passen.

Gericht op individuele doelen

Dit is de eerste keer dat een onderzoeksproject de blikgebaseerde interacties van piloten in een vluchtsimulator heeft geanalyseerd. Als onderdeel van de samenwerking, het was belangrijk voor het team van Raubal om een ​​op zichzelf staand wetenschappelijk voordeel te genereren, omdat een geoptimaliseerde pilotenopleiding niet voldoende was voor ETH als doel op zich. "Daarom hebben we onze focus gelegd op softwareontwikkeling, ' zegt Rudi.

voor Zwitsers, anderzijds, het project ging vooral over het scanproces in de cockpit. Dankzij het eye-tracking systeem, ze konden dit aspect apart bestuderen samen met luchtvaartpsychologen van de NASA en de University of Oregon. De resulterende inzichten hebben geleid tot nieuwe richtlijnen voor de visuele monitoring van automatische vluchtsystemen. Lufthansa Aviation Training voorzag het consortium van technische expertise en de infrastructuur in de simulator. als laatste, het Federale Bureau voor de Burgerluchtvaart (FOCA) betaalde ongeveer 40 procent van de projectkosten.

Eén tool - vele mogelijkheden

Raubal en Rudi zien een voor de hand liggende toepassing van iAssyst in de evaluatiegesprekken die gevoerd worden na trainingsvluchten in een simulator. Op de lange termijn, het programma zou ook in echte cockpits kunnen worden gebruikt, hoewel die mogelijkheid nog ver weg is.

Maar de luchtvaart is niet het enige onderzoeksgebied waarin eyetracking kan bijdragen aan het verbeteren van de interactie tussen gebruikers en technische systemen. Volgens Raubal en Rudi, hun software zou mogelijk ook gebruikt kunnen worden in de medische opleiding, bijvoorbeeld, waar artsen simulatoren gebruiken om het uitvoeren van operaties op een kunstlichaam te oefenen.