Sporing af pilotens øje

I et samarbejde med Swiss International Air Lines, NASA og andre partnere, forskere ved ETH Zürich har udviklet eye-tracking-software til brug i pilottræning. Dette giver instruktører mulighed for at analysere blikadfærden hos elevpiloter i cockpittet.

Enhver, der nogensinde har siddet i et cockpit, vil vide, hvor mentalt udfordrende det er at styre et fly. Under en flyvning, piloter og copiloter skal behandle en enorm mængde visuelle, akustisk og rumlig information. At holde konstant øje med de mange instrumenter i cockpittet er en anstrengende opgave, da piloter skal kontrollere de korrekte indikatorer under en manøvre - ofte i en bestemt rækkefølge.

Denne proces med at "scanne" flyvesystemerne er noget, som piloter internaliserer under deres træning. Men selv for erfarne instruktører, det er svært at vurdere, om en pilotstuderende ser på de rigtige instrumenter på det afgørende tidspunkt. Nu, i samarbejde med Swiss International Air Lines, forskere ledet af ETH Zürich Professor Martin Raubal har brugt eye-tracking-teknologi for første gang til at forstå, hvordan piloter overvåger de automatiske systemer i et moderne passagerfly.

At se, hvad piloten ser

Kamerabaseret eye-tracking-teknologi muliggør præcis overvågning af en persons øjenbevægelser. "Da øjenbevægelser gør det muligt at drage konklusioner om en persons tankeprocesser, Swiss kom til os med ideen om at bruge eye-tracking i pilottræning, siger Martin Raubal, Professor i Geoinformationsteknik ved ETH Zürich.

Idéen udviklede sig til et flereårigt økonomisk partnerskab, der involverede NASA, Lufthansa Aviation Training og University of Oregon foruden ETH Zürich. Her, det fælles mål var at forbedre flysimulatortræningen og dermed cockpitsikkerheden. Raubals team udviklede software under navnet "iAssyst", der hjælper flyveinstruktører, når de træner spirende piloter. Forskerne skrev for nylig om deres arbejde i tidsskriftet Ergonomi .

Reduktion af byrden for instruktører

Instruktørassistentsystemet (iAssyst) integrerer video, lyd- og simulatoroptagelser samtidig med, at piloternes blikmønstre vises. For at undgå at distrahere piloterne, et eye-tracking-system bestående af fastmonterede kameraer og infrarøde sensorer blev specielt installeret i cockpittet på en A320 flysimulator. "Opsætning og kalibrering af systemet for hver pilotelev er mere besværligt end med eye-tracking-briller, men det gav os bedre resultater, " forklarer David Rudi, som implementerede ansøgningen som en del af sin doktorgrad ved formanden for Geoinformation Engineering's Geogaze Lab.

ETH Zürich-forskerne designede deres software i tæt samarbejde med luftfartseksperter fra projektpartnerne, før de evaluerede det med hjælp fra syv aktive instruktører fra schweiziske. Under en træningsflyvning, instruktøren sidder bagerst i cockpittet, hvorfra de betjener simulatoren og spiller rollen som flyvekontrollør, mens de også holder nøje øje med piloten. "Som resultat, instruktører går nogle gange glip af – eller fejlbedømmer – relevant information, der er afgørende for at analysere pilotens træningssession, siger Rudi.

Feedbacken fra undersøgelsen viste, at iAssyst faktisk gav instruktørerne mulighed for at analysere piloternes flyvepræstationer mere præcist. "Værktøjet hjælper os med at genkende svagheder i systematisk scanning og til at se huller i opfattelsen under visse faser af flyvningen, " bekræfter Swiss Air Lines pilot Benedikt Wagner, som selv er instruktør og superviserede eye-tracking-projektet fra schweizisk side. Ved at bruge softwaren, undervisere var i stand til bedre at vurdere årsagerne til potentielle pilotfejl og tilpasse træningen derefter.

Fokuseret på individuelle mål

Det er første gang, at et forskningsprojekt har analyseret piloters blikbaserede interaktioner i en flysimulator. Som en del af samarbejdet det var vigtigt for Raubals team at skabe en selvstændig videnskabelig fordel, fordi optimeret pilotuddannelse ikke var tilstrækkelig for ETH som et mål i sig selv. "Vi satte derfor vores fokus på softwareudvikling, siger Rudi.

For schweiziske, på den anden side, projektet handlede primært om scanningsprocessen i cockpittet. Takket være eye-tracking-systemet, de var i stand til at studere dette aspekt separat sammen med luftfartspsykologer fra Nasa og University of Oregon. Den resulterende indsigt har ført til nye retningslinjer for visuel overvågning af automatiske flyvesystemer. Lufthansa Aviation Training forsynede konsortiet med teknisk ekspertise og infrastrukturen i simulatoren. Til sidst, Federal Office of Civil Aviation (FOCA) dækkede omkring 40 procent af projektomkostningerne.

Et værktøj – mange muligheder

Raubal og Rudi ser en oplagt anvendelse af iAssyst i de evalueringsdiskussioner, der gennemføres efter træningsflyvninger i en simulator. På lang sigt, programmet kunne også bruges i rigtige cockpits – selvom den mulighed stadig er langt væk.

Men luftfart er ikke det eneste forskningsfelt, hvor eyetracking kan bidrage til at forbedre interaktionen mellem brugere og tekniske systemer. Ifølge Raubal og Rudi, deres software kunne tænkes også bruges i medicinsk uddannelse, for eksempel, hvor læger bruger simulatorer til at øve sig i at udføre operationer på en kunstig krop.