综合视景系统(SVS)显示上的交通和飞行引导描述:混杂对表现和视觉注意力分配的影响
Christopher D.Wickens,Amy L.Alexander,Lisa C.
Thomas,William J.Horrey,Ashley Nunes,
Thomas J.Hardy,Xianjun Sam Zheng
摘 要
14名飞行员在高保真飞行模拟机上,使用综合视景系统(SVS,Synthetic Vision System)显
示穿越地形和交通比较复杂的环境。交通信息显示在SVS显示器。在2×2分块设计中,半数情形下,SVS显示附有“空中高速公路”,而在其他情形下,仪表盘信息和航迹速度矢量则作为唯一的引导手段。半数试验中,仪表盘叠加上SVS显示,而在另一半试验中,仪表盘则是分离的。由此我们可以调查引起混杂的后果。对隧道引导和混杂进行了研究,因为它们对常规飞行表现、SVS交通探测、改变注意以及飞行员对异常事件的反应等有影响,同时对注意力分配的视觉扫视进行了测量。隧道引导显著提高了航迹跟踪和SVS交通探测表现,且并未干扰对驾驶舱交通信息显示(CDTI)上显示的交通变化信息的探测。但隧道干扰了舱外的交通意外、跑道偏移这两类异常事件的探测。仪表盘叠加显示并未给航迹跟踪带来任何好处,却给SVS探测造成了混杂相关的时间损失。对8名飞行员的扫视分析表明,视觉注意力有超过一半的时间集中在SVS显示上,甚至在目视气象条件下(VMC)其注意力也很少分配到窗外。这种扫视方式指出认知隧道效应的可能来源。但总体而言,扫视和表现之间并无紧密相关性。本报告最后介绍在应用计算模型来预测扫视数据方面所作的一些努力。
1 引 言
综合视景系统(SVS)为飞行员提供飞机前方地形逼真的三维图像,其主要目的是增加地形意识,减少可控飞行撞地(CFIT)事故发生的可能性(Prinzel Comstock,Glaab,Kramer,Arthur,Barry,2004;Schnell,Kwon,Merchant,Etherington,2004)。如图1所示(左上方板面),可以考虑在以自我为参考的三维SVS图形显示上附加如下三类形式的信息:(1)以航径、隧道或“空中公路”(Alexander,Wickens,Hardy,2003;Beringer,2000;Fadden,Ververs,Wickens,2001;Williams,2002)的形式显示前方航迹的三维信息;(2)前方航迹附近的交通(Merwin,1998);(3)主飞行显示(PFD)的其他方面,如描绘成叠加显示的平视显示信息(HUD)(Fadden et al.,2001,Merwin,1998)。
隧道引导、叠加显示交通及叠加仪表显示,这3项设计影响飞行员注意力分配以及多任务完成的表现。在一个极端试验中,如果这3类元素(隧道、仪表盘、交通)均被叠加显示,将会产生一种紧凑但混杂的显示,此时监控所有显示所需的扫视和获取信息的努力将降到最低,但因叠加显示所带来的混杂,可能会妨碍飞行员对细节的准确处理(Fadden et al.,2001;Kroft,Wickens,2003;Wickens,2000);而在另一个极端试验中,空间分离的显示,对飞行员的注意力分配形成挑战,但减少了混杂。
图1 4种显示组合
在一次全任务仿真中,通过对比有无隧道以及有无仪表盘叠加显示,考察了混杂和空间分离两种因素之间的权衡关系。以上两个因素的组合形成4种板面(显示组件),如图1所示。在全部的4种板面中,前方交通均显示在一个俯视(head-down)的SVS显示上。所有交通信息也均显示在驾驶舱交通信息显示(CDTI)上,该CDTI位于每个板面右下方的导航(NAV)显示上。
由于该系统计划用于支持多种任务,在这些任务上的表现不同的设计彼此之间会有所不同,因此对哪种显示布局为最优的评估变得非常复杂。例如,隧道引导有助于常规航迹跟踪(e.g.,Alexander et al.,2003;Fadden et al.,2001;Iani,Wickens,2004;Prinzel et al.,2004;Schnell et al.,2004),但显示叠加导致的混杂有时又会妨碍航迹跟踪(Fadden et al.,2001)。尤其,当交通既非预期又不明显时(Wickens,Ververs,Fadden,2004;Yeh,Merlo,Wickens,Brandenburg,2003),减少的叠加扫视有助于交通探测(Fadden et al.,2001),同时叠加显示导致的混杂将也会妨碍交通探测。例如,Wickens,Ververs和Fadden(2004),还有Fadden,Ververs和Wickens(1999)等回顾对HUD所做的一系列研究显示,通常情形下使用HUD有助于交通观察,除某些极意外的事件外。Yeh et al.(2003)曾对两种目标探测方式作过比较,一种是通过HMD(Head Mounted Display)上的重叠影像来探测,另一种是当显示置于低头位置下时,需上下扫视的直接探测。研究表明,当目标很大时,HMD探测更有效,但当目标较小时,HMD探测的优势就消失,这可能是由于重叠影像造成的混杂遮掩了小目标,但遮不了大目标。
最后,当航迹控制和交通探测代表相对“常规”的表现时,我们对不同的显示布局如何影响注意力分配(由视觉扫视测量)也很感兴趣。因为注意力分配将影响飞行员对以下3类异常事件的意识和反应(Foyle,Hooey,2003)。(1)探测“无赖飞机”。虽然“无赖飞机”在窗外是可见的,但通过在CDTI和SVS显示上描绘交通的图像生成系统却无法察觉(Wickens,Helleberg,Xu,2002)。“无赖飞机”的特征可通过仿真来模拟,比如“无赖飞机”没有或未开启应答机。(2)地面天线的探测。(3)跑道偏离的注意。即这种情形下,SVS显示引导飞行员在偏离真实跑道的地方着陆。在上述情形中,我们假设SVS和隧道的醒目显示会过度吸引飞行员的视觉注意力(Olmos,Wickens,Chudy,2000)。此处所说的“过度”是相对常规飞行操纵和SVS上交通(与隧道同在一个图像平面上)探测所带来的好处,以及对异常事件探测(仅在窗外可视)所带来的损害而言。
如果SVS显示区域很醒目,则可能妨碍两类异常事件的探测,这两类异常事件的信息来自其他区域(无赖小飞机和跑道偏离均需通过对窗外的扫视来探测);另一方面,某种程度上如果隧道本身就很醒目,则可能会妨碍塔台的探测,因塔台信息与隧道显示在同一个显示画面上,但位于隧道信息之后。同样地,三维HUD图像有时也会妨碍位于图像后面的意外飞机的探测(Wickens,Long,1995)。
与“醒目假设”相对的是“工作负荷假设”,该假设认为,利用更加直观、综合的隧道引导可以释放更多资源(视觉和认知)用于处理其他事情的影响。实际上,这一好处由Iani和Wickens(2004)发现。他们注意到对那些利用隧道引导的飞行员对天气的变化更加敏感,相比之下那些利用综合性较弱的显示的飞行员则要弱一些(相当于图1下方所示的“数据链”显示组合)。
在目前的研究中,我们通过如下3个特征来判定显示(诸如隧道显示)是否“醒目”:(1)位于不同深度平面(如塔台)或在不同XY坐标下对异常事件(跑道偏离或“无赖飞机”)的探测受到阻碍;(2)完成次要任务(此处如预期交通的探测)的表现降低;(3)对被推断为醒目来源的扫视(视觉注意力分配)过多。
在这一点上,我们在3种情形下调零扫视。第一,我们评估了扫视(视觉注意)与显示和表现之间的协调程度。也就是说,是否给定的显示会影响注意力分配,注意力分配进而又影响到该显示所支持的任务的完成情况。例如,Helleberg和Wickens(2003)发现,由于收听空管信息后若需低头扫视以记录信息,因此对探测窗外的交通产生不良影响。Wickens,Goh,Helleberg,Horrey和Talleur(2003)发现驾驶舱内的CDTI占用了飞行员对窗外相当大的一部分视觉注意力,从而妨碍了对仅在窗外可见的“无赖飞机”的观察(与目前试验中的“无赖飞机”类似)。另一方面,扫视和表现之间的耦合并非一成不变。例如Williams(2002)就曾发现,当某一隧道用作俯视(head down)引导时,窗外扫视会明显减少(从41%降到14%),但对窗外交通的探测却并未明显减少(从70%降到61%)。因此,扫视减少并不意味着表现欠佳。
对扫视调查的第二种情形,是为了评估扫视能否作为策略中间变量,进而通过相关性分析来解释飞行员间的个体差异。例如,Wickens,Helleberg,Kroft,Talleurt和Xu(2001)发现,花更多时间来扫视窗外(OW扫视)的飞行员能够更快地探测交通,而花更多时间扫视仪表盘(IP扫视)的飞行员则相对慢一些。有趣的是,即使预期扫视仪表盘更多的飞行员能够获得好处,这种差异性并不能调节航迹跟踪表现。显然,飞行员花费了必要、充足的时间来扫视仪表盘(花费的时间多少视飞行技术的不同而存在差异),以确保在主要飞行任务上的最优表现。剩余任何可用的视觉注意力均用作交通探测,而交通探测则反映出飞行员之间的个体差异。
扫视调查的第三种情形,是对报告和未报告异常事件的不同飞行员之间的差异进行“案例研究”。
总之,目前的研究有6个目标,包括3个与设计相关的实用性目标,以及3个在复杂环境下促进注意力分配理论的目标。一定程度上相关的这6个目标如下。
(1)与二维共面引导相比,隧道引导是否提供了更为有效的引导,并减轻工作负荷?虽然有几项研究已经将隧道/航路概念与基准飞行仪表(如Beringer,Ball,2001;Fadden et al.,2001;Williams,2002)或更常规的三维显示仪(Prinzel et al.,2004;Schnell et al.,2004)进行比较,但在更传统的二维控制条件下,几乎没有用保持隧道固有预报和预览特性的方式进行研究。虽然在更基本的局部仿真任务中重复了这种保持(如Haskell,Wickens,1993;Wickens,Prevett,1995),但这类研究似乎缺乏更真实的SVS评估。
(2)同时显示隧道和交通信息的SVS显示有何存在意义?此类显示布局包含分离状态下被检测过的每个组件(Fadden et al.,2001;Merwin,1998;Prinzel et al.,2004;Schnell et al.,2004),但这些组件并没有经过联合检测(交通和隧道同在某个单一的SVS显示上)。例如:Merwin研究过交通而未研究过隧道;Schnell等人、Prinzel等人以及Beringer和Ball(2001)则研究过隧道而未研究交通;Fadden等人虽评价了隧道和交通,但却没有结合SVS地形背景;Alexander Wickens和Hardy(2003)比较了两种SVS系统上的交通探测,一种包含隧道,但那只是一架“跟我来”的引导飞机(很少混杂),他们发现只要隧道亮度较低,两类SVS系统在交通探测表现上将无差异。
(3)在同时显示隧道和交通的SVS显示上叠加仪表盘,又有何存在的意义?浓缩信息所引起的混杂增加,会抵消这种布局给交通探测或航迹跟踪带来的收益么?虽然对HUD和俯视显示下的表现进行了大量比较研究,但似乎还没有对SVS背景上这种“最大混杂”布局进行研究。
(4)由问题3直接列出的一个理论目标,评估分离显示的扫视代价与更综合显示的混杂代价两者之间的总体权衡。以往曾进行过多次这样的权衡研究,既有平视(综合式)显示和俯视(分离式)显示之间的权衡(如Fadden et al.,2001,Experiment 2;Wickens,Long,1995),又有叠加和分离数据之间的权衡(如Kroft,Wickens,2003;O'Brien,Wickens,1997),而目前的研究则主要分析隧道和仪表盘两类不同的叠加显示形式。
(5)随着像SVS以及隧道这样新式而“醒目”显示的引入,关于认知或注意力隧道效应的原理及成因依旧很重要。这种“隧道效应”是否会影响常规次要任务(交通探测和高度变化报告)的完成或对异常事件的响应?已经在无SVS的研究中探测到空中路径的“隧道效应”(Fadden et al.,2001),有SVS的研究中也曾探测到一些“隧道效应”(Wickens,McCarley,Thomas,2004),有了一些说明。但是在有SVS的研究中,由于飞行员的样本太少,还无法得出有意义的统计学上的结论。
最后一个目标是要了解视觉注意力(通过扫视来测量)在调节前述各类影响的过程中所发挥的作用,尤其,扫视和表现之间相关紧密到什么程度。Williams(2002),Beringer和Ball(2001)均对带有隧道的显示进行过扫视测量,其中,Williams仅使用俯视显示,且与要探测的交通区域是分离的,而Beringer和Ball则并未研究交通探测。当通过个体差异来调节时,似乎还没有直接研究过扫视和注意力隧道之间的相关性。
本文通过标准的统计学分析来研究扫视与表现之间的关系。在未来的论文中,将通过计算机建模对此关系作进一步研究。
2 方 法
2.1 参与者
14名仪表等级的飞行员完成8个试验情景的模拟飞行,每次飞行持续约8到10分钟,包括曲线阶梯下降进近,穿越地形复杂区,最终到达加里福尼亚Yosemite县的模拟机场。试验采用的是180°外视角的Frasca双座飞行模拟机。
2.2 显示
4种不同的显示组合如图1所示。顶行的两个显示组合(“隧道”)通过三维空中隧道、一个自身图像及未来5秒自身的预测图像的预览来提供引导。这个预测图像通过绕自身的垂直轴旋转的透视效果来反映飞机的转弯,并且通过以显示框为参考做水平和垂直方向的转移(分别基于当前的转弯速率和垂直速度)来反映高度和航向的变化趋势。
底行的两个显示组件不含隧道但也含预测器。然而,飞行引导由底框中的数据链(向上链接)指令以口头/数值的形式提供。该数据链可以提供和隧道一样的引导信息(比如航向或爬升/下降率指令)。飞行员可通过右下方的NAV显示(提供自身的方位和预期航迹)或右上方的仪表盘(显示航向)来监控水平运动,也可通过垂直姿态显示(VSD——vertical situation display,位于仪表盘右侧)提供相对于指令航迹中点位置的垂直偏离(偏离速率)来监控垂直运动。我们把底行的这些布局称为“数据链”显示。
左列的两个显示组件(叠加型)与右列的两个显示组件(分离型)的区别在于仪表盘是否叠加在SVS显示上。所有这4种情形,SVS显示均有60°的几何视角(GFOV——geometric field of view),包含地形、自身飞机当前方位指示图标、飞机相对地面的瞬时姿态、5秒预测图标、前方航路附近的交通(在SVS显示的几何视角内)。交通由不通过地图处理的小飞机图标组成。在所有情形下,NAV显示2维指令航迹、飞机当时位置、速度矢量,并当做CDTI使用,包含周围空域的所有交通信息(除下文所述的无赖飞机之外)。交通高度由CDTI上的数字式数据标签提供。选用静态的小飞机图标而不用动态的来显示交通,是基于如下两点理由:(1)与动态的相比,选用静态的小飞机图标可以更好地控制哪架飞机将显示在SVS上以及何时可见;(2)由于若图标是静态的,就可以通过降低其醒目程度以及模仿在接近碰撞航路(稳定方位上交通)来模拟“最糟交通”。
2.3 程序和任务
要求飞行员尽可能准确地服从引导以完成着陆。半数进近过程中,从完成一边飞行到最后进近前会遭遇低能见度(即仪表气象条件——IMC),而在每个目视条件下的4次进近中1次采用4组显示中的一种来飞行。因此每种显示情形均在IMC和VMC下进行了仿真试验。飞行中,飞行员被指令通过按钮来表明探测到在SVS上变得可见的任何新的交通,然后对从SVS显示或NAV显示(包含CDTI))上探测到的有关交通飞行高度的任何变化进行口头报告。在3维SVS显示上,这些变化通过小飞机图标垂直位置的变化来体现,而在NAV显示上,这些变化则通过数字式数据标签的变化来体现。
每名飞行员遇到下列异常事件中的一种(每种异常事件均出现在不同的进近中)。
(1)仅窗外可见的“无赖飞机”(限于VMC情形)与指令航迹位置非常接近时,需采取机动以保持分离。之所以采用这种交通意识的内隐侧度,是由于外显响应(诸如“报告你所在航线上的交通”之类)的要求可能会影响飞行员对异常事件的预期。飞行员所得到的指令(附录A),“飞机只有在即将与某些危险物相撞的情形下方可偏离航线”。
(2)窗外和SVS上同时可见的地基无线电天线。与无赖飞机相似,天线被安置在可能导致飞机采取规避操作的位置,因为塔台顶部可能刚好进入隧道的下边界。
(3)跑道偏离(仅限于隧道情形)。当飞机在进近中偏离真实跑道(可从窗外看到)约500ft时,隧道和SVS显示均将提供进近引导。
对于这些异常事件,飞行员没有任何预警。因此,由隧道引起的对SVS显示的注意力“隧道效应”影响了对窗外的扫视,对无赖飞机和跑道偏离的探测和响应将受到影响。
14名飞行员中有8名装备了ASL眼部和头部跟踪系统,因此可以确定朝不同感兴趣区的凝视方向,并用停留时间百分比(PDT)来衡量。
3 结 果
表1给出了按4种显示布局(分别在IMC和VMC下)试验中的所有关键因变量的数据。对每种显示布局的分析如下。
表1 4种显示布局试验中所有关键因变量的数据
3.1 航迹跟踪
对偏离理想航迹的飞控测量显示:综合隧道(与数据链引导相对的独立信息源)为横向跟踪(70m收益;F(1,13)=96.5,p<0.01)和垂直跟踪(25m收益;F(1,13)=32.4,p<0.01)带来了显著效益。相比之下,横向跟踪比垂直跟踪的收益更大,这可能部分归结于如下事实:与垂直方向的任务相比,横向任务的级别相对更高,响应延迟更长,因此需要更大的飞行-提前量(Wickens,2003)。与分离型的数据链布局相比,隧道布局以一种更集中的形式为生成预览所需的超前量提供了支持。仪表盘叠加在SVS上的显示为垂直跟踪(F(1,13)=11.3,p<0.01)带来了较小的5m收益,但该收益仅在缺少隧道的情形下较为明显。叠加的存在与否对横向跟踪没有影响。最后,无论是主要影响还是间接影响,能见度(IMC与VMC相比)对任一轴线方向的跟踪均无影响。
3.2 SVS交通监测
当采用隧道进行引导时,在SVS显示上探测和报告交通所需的时间从16s缩短至11s(F(1,13)=15.9,p<0.01)。有趣的是,由于隧道的存在,VMC下的交通探测时间比IMC下的交通探测时间减少得更多(VMC:M=6s,IMC:M=3s)。与分离仪表盘相比,叠加型仪表盘导致交通探测时间明显增加(增加6s),原因可能是由于叠加造成了混杂(F(1,13)=34.9,p<0.01)。这一增加(时间)对隧道和分离型数据链显示等同(F<1.0)。无论是隧道引导还是叠加,对交通探测的准确性均无任何影响。此处探测到边界显著的三向交互影响(F(1,13)=3.73,p=0.07),这可以解释为分离型情形下的准确性常常更高复现对RT的表现优势(除非VMC下有隧道,此时分离的优势将消失)。因此,在各种情形下,速度和准确性之间没有此消彼长的交换。
我们也研究了所有交通(包含SVS和NAV显示)高度变化的探测准确度。总的来说,探测率很低(低于50%),与Muthard和Wickens(2003)的结论一致。如所预期的一样,对高度变化的探测在SVS显示上比仅在NAV显示上的效果好(F(1,13)=16.9,p<0.01)。这一优势是由以下3个原因产生的:第1,注意力更多地分配到SVS显示,我们在下文会讨论到;第2,在SVS显示上,无赖飞机的高度变化由小飞机图标垂直位置的改变来表示,而在NAV显示上,高度的变化则由数字式数据标签滚动显示,另有研究(Muthard &Wickens,2003,2004)揭示,后者的探测效果一向较差。第3,与NAV显示上小飞机图标的高度变化指示相比,通常SVS上小飞机图标所表征的高度变化更靠近前向航迹,与航迹安全性的相关性更高,而在NAV显示上许多图标远离前向航迹,因而危险性更小。已经有了明确的结论,即对于更高的相关性有助于获得更好的变化探测(Muthard &Wickens,2003;Pringle et al.,2001)。SVS的这一优点不会通过任何有意义的相互作用而被其他两个试验变量所改变。
从交通监控数据中得出一项重要结论:所得结果否定了隧道效应所引起的SVS显示上的注意力增加(与数据链相比)会提高该显示上的交通探测表现,降低NAV显示上探测表现的假设。由于隧道引导或数据链引导对各个区域的交通探测表现均无任何影响,因此该假设不成立。
3.3 异常事件
无赖飞机探测:探测窗外单个无赖飞机的小N妨碍了传统的统计学分析。但很重要的一点是,6名飞行员中有5名(占83%)在无隧道(数据链)情形下遇到异常事件时,均作出适当的规避反应,而在有隧道情形下,8名飞行员中只有4名(占50%)做出类似反应(卡方检验=2.67,p=0.102)。
天线探测:所有飞行员均能注意到天线,4种情形下均在SVS显示上可见,并作出适当反应。
跑道偏离:在叠加和分离显示情形下对跑道偏离(只出现在隧道情形下)的反应没有差别。重要的是,5/12的飞行员未能注意到跑道偏离,在平行于真实跑道的情形下开始着陆,而不是复飞。(14名飞行员中有2名没有遇到偏离事件。)目前的数据仍无法断定该偏离是与隧道存在与否有关还是仅与SVS跑道的存在与否有关,因为跑道偏离试验并没有在数据链显示条件下进行。
3.4 扫视:飞行员平均表现
如图2所示,应用不同感兴趣区域内的凝视停留时间百分比(PDT),对不同显示条件如何影响注意力分配进行分析。该分析是对做过扫视评定的8名飞行员组成的子集来进行的。图2所附图例说明这些感兴趣区域(AOI)的标识。出于目前分析的目的,针对仪表板(IP)上所有单个仪表的所有扫视均被整合到一个“IP AOI”中。数据显示:在所有这3类显示情形下,SVS板面(粗黑线表示)明显占优势,其中SVS板面显示引导信息(两个隧道情形和一个仪表盘叠加显示情形),约70%的时间占据了视觉注意力。对每个感兴趣区的PDT数据做了2×2×2的重复测试方差分析。
图2 每个感兴趣区的凝视停留时间百分比(PDT)(作为8种条件的函数)
图2右半边对应图1右半边的两个布局,即分离型显示(因此分配到仪表盘上的视觉注意力可与分配到隧道和SVS上的注意力相互区分开)。分析显示:除去隧道后,分配到SVS板面上的注意力显著减少(F(1,7)=705,p<0.001),这些注意力部分被重新分配到仪表盘上(用作垂直跟踪VSD),同时,一小部分注意力也被分配到NAV显示上(用于横向跟踪的引导信息)。注意力的重新分配通过这些感兴趣区域扫视量的增加而显示(分别为:F(1,7)=175,p<0.001,F(1,7)=40;p<0.001,)。一个有趣的特征是,针对NAV显示的扫视,在叠加与引导之间存在双向交互影响(F(1,7)=28.6,p<0.01)。即当仪表盘为分离型时,与隧道引导相比,数据链引导导致注视NAV显示所占时间更多;而当仪表盘为叠加型时,数据链显示则不会导致这种情形。这种形式表明:如在某一物理位置上(如SVS板面)提供大部分信息,将妨碍对该显示组件内其他位置的广泛扫视,即所说的认知“隧道效应”。
对包括航迹指令在内的数据链板面的扫视自然是由包含在那里的信息用途来驱动的,该效应在数据链情形下比在隧道情形下强(F(1,7)=64;p<0.01)。因为隧道本身就已经提供了足够的指令航迹指示,因此在隧道情形下飞行员无需关注此类信息。
图2也显示了对SVS扫视的减少以及对窗外扫视的增加是与仪表气象条件(IMC)下窗外的能见度密切相关的(分别为:F(1,7)=22.4,p<0.01;F(1,7)=14.5,p<0.01)。这可由SVS和OW线分别向下和向上倾斜来表示。当然,当有些东西可见时,飞行员向窗外看得会更多。但明显的一点是,即使是在数据链分离的VMC情形下,当SVS板面比窗外包含的信息稍多时(仅添加了预测标记),SVS仪表盘仍然占据超过3倍的视觉注意力(30%比9%)。这可能是由于这些增加的注意力被引导到SVS板面上那个重要的航迹预测符号上,而不是窗外。或许,只简单地由于SVS显示连同它的交通和地形描述,常常不依赖于能见度而存在,也许这就是吸引目视注意力的源头。以上两个假设相互之间并不排斥。另外重要的一点是,此处观察到的极少的窗外扫视与Williams(2002)观察到的少量窗外扫视(14%)的差别不大。此处观察到的窗外扫视减少更多,可能归因于目前的仿真中还包含了SVS地形背景。
图2表明:受能见度驱动的窗外扫视和SVS扫视之间的权衡在叠加显示情形下相当明显,而在分离显示的情形下则较为微弱。此结论也可由对SVS扫视天气与叠加之间边界显著的交互影响(F(1,7)=3.71,p=.09),而与窗外扫视间的交互影响则较强(F(1,7)=17.2,p<.01)有关。因此,与较少混杂的SVS显示相比,在很大程度上,当SVS显示混杂而窗外可见时,飞行员更愿意观察窗外。
扫视和交通探测数据表明:投向SVS显示的视觉注意力对该显示上交通信息的探测并无直接影响。如果假设有影响的话,那么在数据链及叠加显示情形下的交通探测表现应该更好,而不会更糟,因为叠加显示情形下投向SVS板面注意力的时间约占67%,而分散显示情形下则只有30%。然而试验结果表明叠加对交通探测并无帮助。相反,隧道引导则有助于交通探测。由此可见,SVS交通探测似乎受益于隧道引导(与数据链型显示相比,可分出更多精力用于交通监控)时较低的工作负荷,而受限于叠加显示所造成的混杂(与分离型显示相比)。
从扫视数据引出一个问题,上述显得只有边界显著性的认知“隧道效应”(相比数据链情形,隧道情形下更容易忽视无赖飞机等)是否是视觉注意力受隧道的诱导而忽视对窗外探测的直接结果?目前的数据似乎否定了这个假设,因为无论在隧道还是数据链情形下,在目视气象条件(VMC)下对窗外的扫视没有明显变化(约10%,如图2所示)。
3.5 扫视分析:飞行员个体差异及策略
如前所述,研究扫视的第2种情况是为了评估飞行员之间反映在表现影响上的扫视策略的差异程度,如同Wickens et al.(2001)对交通探测所做的研究一样。进行此项分析,首先,我们要问的是,在SVS显示有隧道,数据链无隧道条件,SVS显示(提供姿态信息)、仪表盘(提供垂直位置信息)以及地图(提供横向位置信息)几种情形下,“是否飞行员在航迹信息源上投入的注意力越多,其航迹跟踪表现就越好?”该问题的答案是否定的,这与Wickens et al.(2001)的结论是吻合的。停留时间百分比(PDT)这一指标与航迹跟踪表现之间的所有相关性都较弱且不显著。我们用如下假设来解释这些结论:由于航迹跟踪是主要任务,为维持最佳表现所有飞行员都会保持必要和充分的扫视。为保持同等的跟踪表现,与那些需要较少扫视的飞行员相比,那些需要较多扫视(如隧道)的飞行员会增加扫视量。
其次,与观察SVS显示较少的飞行员相比,观察SVS显示较多的飞行员是否更快地探测到其上的交通?此处,有一些适度的支持。对4种显示情形(综合IMC和VMC)每一种布局各自的相关性进行了计算。结果显示:探测RT和停留时间百分比(PDT)之间4个相关中有1个为负相关;对RT和SVS AOI的平均停留时间之间4个中有2个为负相关;没有正相关。然而,那些特殊情形下显示的相关形式,并无任何明显的一致性。有趣的是,这些效应在某种程度上与Wickens et al.(2001)的结论形成了对照,Wickens et al(2001)发现对仪表盘(其上不包含交通信息)较短的凝视时间有益于窗外交通的探测,而这是对SVS显示(上面包含交通信息)较长时间的凝视则可能有助于更好地探测窗外交通。
3.6 扫视分析:异常事件探测
下一步集中对窗外具体扫视行为进行详细分析的扫视个体差异研究,可能会将那些成功探测到窗外可见异常事件的飞行员与那些探测失败的飞行员区分开来。为此提出如下3点假设:第1,异常事件发生时,那些探测失败的飞行员只不过没有看窗外;第2(与第1条并不排斥),这种未扫视的行为属于飞行员普通扫视方式的典型行为,而非只针对发生异常事件时的特定试验所采用的行为方式;第3,对于探测和未探测到异常事件的飞行员,其扫视不存在任何差别。探测失败是由某种形式的认知“隧道效应”(看过了但未看到)引起的,而并非扫视方式较差。
总的探测表现:无赖飞机。如前所述,14名飞行员中有9名曾探测到无赖飞机,此处我们仅分析其中8名测量过扫视的飞行员。在无赖飞机的试验中,8名飞行员中有6名似乎(根据他们的飞行行为推断)是在窗外探测到无赖飞机的,这一判断也可从对眼球跟踪以及飞行表现数据的进一步分析中得出,因为这些数据为规避操作和对窗外的扫视(与无赖飞机的可见性相符)提供了佐证。
所有4名飞行员曾在数据链情形下遇到无赖飞机,都观测到了小飞机(由眼部跟踪数据推断),并采取了规避操作(由操纵输入和航迹偏离数据推断)。在隧道情形下探测无赖飞机的试验中,4名飞行员其中有2名成功探测到无赖飞机而另2名则没有。探测效果与隧道存在性之间的这种关系需引起注意(上述全部的14名飞行员的更大集合亦有类似关联)。
图3和图4描述了每次试验中从无赖飞机首次在窗外可见到越过飞机这段时间。图3显示了隧道情形下两名探测到无赖飞机的飞行员对兴趣区的扫描数据、副翼和升降舵的操纵输入以及随之产生的X/Y方向上对指定航迹的偏离。当小飞机逼近航迹时,这两名飞行员对窗外的扫视频率和持续时间均增加,操纵输入数据显示了急剧增长(航迹偏离的增加也很明显),表明飞行员采取了规避操作。图4对应的是隧道情形下两名未探测到无赖飞机的飞行员的曲线图,曲线显示这两名飞行员基本不探测窗外(视线很少离开隧道),也并没有异常的操纵活动或航迹偏离,因此既未察觉到无赖飞机也未采取规避操作。
图3 3幅图描绘两名探测飞行员在无赖飞机窗外可见的时间段内对每个兴趣区(AOI)的扫视、操纵输入以及随之产生的航迹偏离顶图中,AOI 1对应SVS显示,AOI 2对应数据链显示,AOI 3对应NAV显示,AOI 4-8对应仪表显示,AOI 9-11对应窗外;底图中,相对0点的偏离代表相对理想航迹的偏离
凝视停留时间百分比(PDT):无赖飞机。下面我们定量分析3组飞行员(数据链情形下所有探测到无赖飞机的飞行员,隧道情形下探测到无赖飞机的飞行员,隧道情形下未探测到的飞行员)之间的扫视差异,通过对两个关键显示及异常事件探测最相关的两个兴趣区的凝视停留时间百分比(PDT)进行测量。这两个兴趣区分别是综合视景系统(SVS)和窗外(OW),因为SVS是最吸引注意力的显示,而窗外则包含了正确探测非正常事件所需的真实信息。凝视停留时间百分比(PDT)数据如表2所示。
图4 3幅图对应两名探测失败的飞行员在无赖飞机在窗外可见的时间段内,在每个兴趣区的扫视、操纵输入以及随之产生的航迹偏离。
表2 在无赖飞机可见时无赖飞机试验阶段和无赖飞机试验全部时间段内SVS和OW区域凝视停留时间百分比(Percentage Dwell Times)
当无赖飞机可见时,数据链情形下的飞行员(在数据链情形下遇到无赖飞机的飞行员)约有20%的时间用于扫视窗外。对隧道情形下的4名飞行员的评估,从小飞机可见到超越自身飞机(或被撞)的时间段内,其扫视方式存在明显的差异(如图3和图4所示)。其中,隧道情形下的两名探测到无赖飞机的飞行员对大部分兴趣区(航路飞行相关区域内)和窗外(与数据链情形下相似,当无赖飞机可见时,约占35%的时间)的扫视相当频繁;与之形成对比的是,两名未探测到无赖飞机的飞行员则很少扫视除SVS之外的显示,并且在同样的时间段内几乎从不扫视窗外(低于1%)。
对全部试验数据的分析揭示:与探测到无赖飞机的飞行员相比,无论隧道存在与否,未探测到无赖飞机的飞行员对SVS显示的探测明显要多,而对窗外的探测则明显要少。这表明,两名未探测到无赖飞机的飞行员将大量的注意力(约77%)放在了SVS上,而几乎没有时间(约1%)去观察窗外;另一方面,探测到无赖飞机的飞行员的注意力分配相对更加均衡,大约有45%时间在观看SVS显示,而用11%的时间来观看窗外(取隧道和数据链两类情形的均值)。这些可为上述头两个假设提供支持。此外,未探测到无赖飞机的飞行员没有看探测位置(窗外),飞行中的其他时间段这种观察行为模式通常会是扫视方式的特征。
凝视停留时间百分比(PDT):跑道偏离。接下来我们考虑探测到和未探测到跑道偏离的飞行员(每类各有4名)。由于跑道偏离的事件只发生在隧道情形下,因此这些数据只分成两组,如表3所示。
表3 在跑道可见时的跑道偏离试验和整个跑道偏离试验中,SVS和OW区域分别对应的凝视停留时间百分比(Percentage Dwell Times)
这些数据显示,对于探测到和未探测到跑道偏离的飞行员,他们的凝视次数百分比(PDT)与隧道情形下探测到和未探测到无赖飞机的飞行员的PDT基本相同(对比表2和表3)。
最后,我们注意到,探测到和未探测到两类异常事件的飞行员个性不具有完全的一致性。特别是,在无隧道情形下,4名飞行员中有3名探测到无赖飞机,而在有隧道情形下却未探测到跑道偏离。同时,在隧道情形下未探测到无赖飞机的2名飞行员中有1名在隧道情形下成功地探测到了跑道偏离。因此,考虑到对两类异常事件均探测到(图2的被试1和4)和未探测到(图3的被试8)这样的范围,可以将这些飞行员排列成1个分类差异序列。
重要的是,就所有VMC试验下对异常事件的探测而言,如果将其中表现最好的2名飞行员的窗外扫视量进行平均,并与表现最差的1名飞行员相比,则可以看出“好”的探测者比“差”的探测者要多花11%的时间用于窗外扫视(16%比5%);相应地,如果比较两者的SVS扫视量,则“好”的探测者比“差”的探测者要少花13%的时间用于SVS扫视(52%比65%)。
将眼部跟踪数据和飞行表现数据进行综合分析,可以非常清晰地看出如下两类飞行员之间的差异:一类飞行员更可能探测到驾驶舱显示上未显示的意外事件,另一类飞行员的注意力则容易陷入单个显示而忽视了其他潜在的相关性很高的显示。这些结果与Dowell et al.(2002)的结论相吻合。6名在隧道情形下未探测到异常事件的飞行员,其扫视方式彼此都很相似,这种扫视方式显示出对SVS扫视的巨大偏爱和对窗外探测的忽视。贯穿整个试验均可发现这种扫视方式,因此可以作为飞行员通用扫视策略的典型。目前还无法识别出任何可以代表那些非常依赖隧道、未探测到异常事件的飞行员的人口统计学特性(比如,飞行经验较少)。
另一方面,探测到无赖飞机和跑道偏离的飞行员显现出一种能够更频繁地扫视更多显示的能力,尤其在隧道缺失的情形下。在隧道情形下,尽管SVS扫视的总体百分比明显较高,但这种效果较好的扫视方式对于无赖飞机和跑道偏离的探测者来说仍很明显。这表明,尽管“好”的探测者与“差”的探测者对SVS的扫视频率基本相同,但在探测异常事件的关键时刻,“好”的探测者并不会像“差”的探测者那样,牢牢地将注意力集中在醒目的SVS显示上。
当没有醒目的隧道引导时,注意力的“隧道效应”似乎不会出现,无隧道情形下飞行员的扫视数据验证了这一点(表1和表2)。但是,上述结论仅基于无赖飞机的探测结果。由于缺乏隧道缺失情形下对跑道偏离的探测数据,目前还无法断定,SVS本身对在跑道偏离试验中观察到的认知”隧道效应”具有明显贡献。但考虑到着陆任务(跑道偏离发生时)下的联合工作负荷比航路飞行(对应无赖飞机出现时)时要高,而较高的工作负荷与注意力的”隧道效应”有明显的相关性(Larish &Wickens,1991),因而尚不能排除其影响。另外,在SVS右侧还包含了可能与隧道一样醒目的跑道示意图,这也是一个值得考虑的因素。
4 讨 论
目前的研究预期达到6项目标,前3项由具体的与设计相关的问题来界定。就第1项而言,很显然,目前的数据表明,隧道对于航迹跟踪来说是有益处的(Alexander et al.,2003;Haskell &Wickens,1993;Iani &Wickens,2004;Prinzel et al.,2004;Schnell et al.,2004;Wickens &Prevett,1995),并且隧道提供对指令航迹信息的预览,指示实际计划航迹的位置,且其益处丝毫不受航迹预报标记的限制。这是由于预报标记在有无隧道的两种不同情形下都有。然而,处在数据链接情形下的飞行员也可从电子地图显示中对即将来临的转弯完成预览,因此提供隧道巨大益处的可能并非隧道所包含的信息,而是这些信息以整合横向和垂直预览的方式形象表达的结果,Haskell and Wickens(1993)通过一种稍欠真实的仿真得出该结论。这种综合带来更多轻松与认知负荷的减轻相一致,并且似乎能提高对交通的观测表现。
就第2项设计目标而言,似乎SVS隧道确实能提供一个有效的载体以提供前方交通,这点很重要,因为可能是最危险的交通。探测到的交通约占85%(比在IMC中较好,但在VMC中较差),当然该比率并不是很理想。但在目前的仿真中,为了考验飞行员的观察力、帮助放大任何可能存在的显示差异,SVS上指示交通的小飞机图标的可见性被有意地削弱。是否在SVS显示上有意加强交通感知效果探测,该探测就能提高到100%的水平,还仍有待进一步研究。
与隧道缺失的情形相比,隧道的存在有助于SVS交通探测。隧道不仅将视线直接引向SVS板面(此处显示交通),而且,可能更重要的是,隧道降低了航迹跟踪认知资源的需求(与分离的数据链引导情形相比),因此有利于必要时为监测交通环境提供更多资源。
第3项目标是研究仪表叠加显示的存在意义,或者说,仪表叠加显示所带来的混杂是否会以削弱交通监控为代价。一方面,尽管我们关注隧道增加的图线可能以混杂为代价妨碍交通探测,但这种代价,是否存在会被注意力集中(SVS板面)及低工作负荷的明显好处而抵消;另一方面,混杂给交通探测带来的代价则更明显地表现在仪表盘的叠加显示情形(无论隧道是否存在),在另外一些研究(如Fadden et al.,2001;Ververs &Wickens,1998)也重现过这种代价。有趣的是,虽然通常所见的叠加显示混杂所带来的代价仅限于对异常事件的探测,但此处对于常规发生的交通探测也是适用的。这种意料中事件的混杂代价,可能反映SVS所显示交通的可见度较低,这也印证了Yeh et al.(2003)所得的结论,即叠加显示的混杂将会对探测到较不突出物体有更大的代价。为何仪表盘的叠加显示会明显妨碍交通探测,而隧道的叠加显示则不会,这归因于上述来自隧道的益处(减轻工作负荷),或归因于如下事实,即隧道与飞机前部的3维空间更好地融合,形成一种“场景耦合”(Levy,Foyle,&McCann,1998)。虽然这种解释具有一定的合理性,但应指出的是,Fadden et al.(2001)曾发现空中隧道未能提供任何场景耦合方面的收益。
目前研究的3个理论目标中的第1个,即更好地理解混杂和扫视之间的权衡,以及同时影响两者的因素。如前所述,某些混杂的来源(如在显示上添加标记)可能会由于工作负荷的降低而提供相当大的益处,它们会盖过显示图线所带来的代价。对于隧道上的图线而言,这是很显然的。而其他来源(此处指仪表盘)则没有获得此类收益。应当指出的是,目前的试验设计并未针对隧道混杂和仪表盘混杂的相对贡献,提供完全失衡的测试,这是因为试验设计中并不包括隧道存在但不叠加的情形,也不包括与分散型仪表盘功能相等效的情形。
本研究第2个主要的理论目标是确认由SVS布局的两种特性(即隧道和逼真的SVS地形)所导致的某种形式的注意力“隧道效应”的出现范围。在这一点上,答案混杂。一方面,SVS中隧道的存在并不见得会对SVS之外事件的探测形成干扰,在这种情形下,交通变化信息会在NAV上显示。如前所述,隧道带来的工作负荷减轻似乎有助于为其他监控提供资源,从而弥补对SVS板面增加的扫视。目前的结果很好地印证了Iani和Wickens(2004)的结论,即飞行员利用隧道能更好地注意到空间分散的NAV显示上的天气模式的变化。该结论与Williams(2002)关于隧道飞行(相对基线)不会干扰窗外交通探测的结论相一致。此外,如前所述,与数据链情形相比,隧道的存在提高而并未降低在同一仪表盘,(SVS)的交通探测效果,并且不影响对交通变化的注意。总之,并无证据显示影响常规、次要任务表现的隧道会使飞行员注意力变窄。
另一方面,有可靠证据显示,在探测无赖飞机过程中,隧道的属性将削弱飞行员对窗外的注意。同时,隧道和SVS显示的联合属性(各个单独的贡献无法确定)导致对跑道偏离的探测不够理想(12名飞行员中有5名没有注意到)。由于只有数量不多的不正常事件,目前还没有能在统计学上站得住脚的证据源,但趋势是一致的,即醒目的显示能够将注意力引导到预定的位置。该论点可由扫视分析所得的数据部分地支持,由此引出第3个问题。
最后1个(第3个)理论目标是理解视觉注意力(由扫视来反映)和表现(由注意范围收缩现象来反映)二者的耦合程度。如前所述,这些关系可由显示差异或不同飞行员采取的策略差异来调节。
表现和扫视之间是否存在受显示驱动的耦合影响,目前仍没有确切的结论。一方面,确实发现在SVS显示上设置隧道可以吸引更多的目视注意力,同时有助于该区域内的交通探测。但是我们仍还无法确定对交通探测有益的是由于该区域视觉注意力的重新分配,还是由于使用隧道进行航迹跟踪时降低了认知负担,进而为监控节省出更多资源。有些证据不利于二者间的紧密耦合,即叠加显示也将更多的视觉注意力引导到SVS板面上(见图2),这种情形下注意力的再分配非但没有改善交通探测表现,反而起阻止作用。
至于目视扫视是否会调节注意范围收缩,进而影响完成常规次要任务的表现,目前还无法评估。因为SVS板面上隧道的存在并未影响到NAV显示上的对交通变化的探测,在这点上与Williams(2002)的研究结果相吻合。最后,虽然我们注意到隧道在两类异常事件(无赖飞机和跑道偏离,这两类异常事件的征兆仅在窗外可见)的探测中引起了注意范围收缩,但很难将注意力范围的收缩直接归结为扫视方式的差异,因为对窗外的扫视并不会因SVS板面上是否存在隧道而增减。
扫视策略差异与表现的个体差异之间的相关性相对较弱。目前还未发现扫视和航迹跟踪之间存在相关性的证据。也就是说,所有飞行员均对航迹显示进行必要的探测以确保良好的航迹跟踪表现,同时将剩余的注意力分配到交通探测中。因此,交通探测表现更能反映扫视的个体差异,我们也找到了适度的支持。在4种显示环境下,结合2种扫视测量(PDT和平均凝视时间),我们发现只有3种组合情形反映了扫视和交通探测之间存在相关性(看SVS表面越多或时间越长,交通探测越快),但这8种组合情形中无一显示出相反的趋势。
总体而言,似乎探测行为可以在较广的范围内变化,而保持表现水平大致相同。只有当探测行为骤降到某个最低临界值以下时,表现才明显受损,这一点可以从对不同飞行员异常事件凝视的分析中反映出来。简单地说,某些飞行员根本就没有看到窗外,结果未能观测到窗外出现的异常事件。这种情形下,注意力的“隧道效应”(真实的疏忽)与表现真地紧密相关。至于这种现象为何发生,以及它对训练干预的敏感性,均有待进一步的研究。由现在的数据涌现出一个结论,即与其他飞行员相比,某些飞行员更容易受显示引起的“隧道效应”的影响,对醒目显示位置视野之外出现的意外事件的反应说明这种显示引起的“隧道效应”。
SVS目视扫视的A-SA计算模型
A-SA模型以兴趣区的带宽、相关性以及任务价值为基础预测目视扫视,其有效性已在先前在SWAP HPM上的研究(Wickens,McCarley,Thomas,2004)中得到验证,该研究将A-SA模型应用到在Illinois进行的SVS仿真中所收集的目视扫视数据。
在当前应用中,我们对预测SVS组件中5个主要兴趣区(SVS显示、仪表盘、NAV显示、数据链板面以及窗外)中每1个的平均凝视停留时间百分比(PDT)感兴趣。(1)在8种显示情形下的每一种情形中,(2)针对8种显示情形取均值。其间,我们采用和Wickens,McCarley,和Thomas(2004)相同的A-SA模型,即
[Predicted Attention to AOI]=BWAOIX∑(Relevancet-AOI XValuet)
与以往的应用相比,仅区别如下。
(1)兴趣区的带宽系数由实时仿真中动态仿真变量改变的频率测量值直接计算得到。这比先前模型应用中(Wickens,McCarley,&Thomas,2004;Wickens,Goh,Helleberg,Horrey,&Talleur,2003)通过估算得到这些值的序列号更加精确。
(2)我们按下列层级制定了3类任务(采用不同的值)而不是两类:①飞行,定义为飞机的姿态操纵(平飞,或适当地俯仰和倾斜);②导航,定义为将飞机保持在预定路线及爬升/下降率上;③危险意识,定义为对过往飞机或地形的出现和变化的意识。
表4给出了带宽(兴趣区)和相关性(兴趣区和任务)以及价值(任务)的参数矩阵,该矩阵在试验前建立。8类显示情形分别对应该矩阵的8个列。
表5给出了由A-SA方程得出的预测。“原始数据”预测值在表格顶部经过规范化处理,从而保证在每种情形下总的、预测的凝视次数百分比之和为1.0。表格中部列出这些规范化值。表格下方给出了实际的凝视停留时间百分比(PDT)数据(与图2中给出的数据相同)。表5的底部给出了各类情形下的模型拟合与所得的PDT值之间的相关性。这些相关性除后两类情形(对应分离的数据链型显示)外一律为正值,并且均在r=0.85之上。图5给出了全部的8种情形综合,PDT的预测值和所得值的散点图,图中的每个点代表唯一的一种AOI X情形组合。总预测值的相关系数为0.93。
对模型做了两点修正。
(1)试验的性质是在所有目视气象条件(VMC)下,飞行员可同时从SVS显示和外界天地线(窗外兴趣区)获取姿态(飞行)信息。这可由表4中的部分权重(值为0.5,对应窗外—飞行的相关系数)反映出来。如果飞行员完全不采用此类信息,则将其相关性系数设为0。因此我们令这4种情形下的相关性系数均为0,重新运行模型进行预测,所得的相关系数显示出拟合效果得到改善,尤其是在分离的数据链型目视气象条件(VMC)下(r=0.75)。新的相关系数如表6底部所示。
(2)在两类分离的数据链情形下,假设飞行员全部采用SVS板面上的地平线和预测标记所提供的信息(而不采用仪表盘上的任何信息)来保持飞机姿态,则将飞行仪表盘的相关性系数设为0,然后重新运行模型进行预测。所得的相关系数显示出:在分离的数据链仪表气象条件下,拟合效果稍有改善,但在目视气象条件下,拟合效果则略微变差(如表7底部所示)。
最后,假设在所有情形下,飞行员均从SVS仪表盘上获取姿态操纵所需的所有信息,则将与飞行相关的窗外、仪表盘相关性系数均设为0,然后重新运行模型进行预测。所得的相关系数显示出:这些显示情形下的拟合效果均有改善,如表8底部所示。
上述研究的目的是,为了利用模型来验证关于飞行员如何将视觉注意力分配到冗余的信息通道中的各类假设。当将N个冗余通道中的每一个均设为非0值时,我们假设飞行员在使用两个通道;而将某些冗余通道设为0值时,则改善了拟合效果,这意味着飞行员没有使用这些通道。
数据显示:飞行员从真实的地平线获取少量姿态信息(即使在仪表气象条件下地平线可见),而更依赖于SVS显示上所示的人工地平线。如前所述,通过模型拟合可以很好地揭示这类“注意力隧道效应”策略,而当窗外的信息没有显示在SVS板面上时,会使飞行员处于危险中。
表4 参数矩阵
表5 由A-SA方程得出的预测(改编版本1)
图5 停留时间(Dwell Time)散点图(模型预测与测量所得对比)
表6 由A-SA方程得出的预测(改编版本2)
表7 由A-SA方程得出的预测(改编版本3)
表8 由A-SA方程得出的预测(改编版本4)
致 谢
感谢Roger Marsh、Ron Carbonari和Jonathan Sivier在开发本项研究中使用的SVS仿真中所作出的不可替代的贡献。
参考文献
Alexander,A.L.,Wickens,C.D.,Hardy,T.J.(2003).Examining the effects of guidance symbology,display size and field of view on flight performance and situation awareness.In Proceedings 47th Annual Meeting of the Human Factors and Ergonomics Society.Santa Monica,CA:HFES.
Beringer,D.B.(2000).Development of highway-in-the-sky displays for flight-path guidance:History,performance,results,guidelines.Proceedings of the IEA 2000/HFES 2000Congress.Santa Monica,CA:HFES.
Beringer,D.B.,Ball,J.(2001).General aviation pilot visual performance using conformal and nonconformal head-up and head-down highway-in-the-sky displays.Proceedings of the 11th International Symposium on Aviation Psychology.Columbus,OH:The Ohio State University.
Dowell,S.R.,Foyle,D.C.,Hooey,B.L.,Williams,J.L.(2002).The effect of visual location on cognitive tunneling with superimposed HUD symbology.Proceedings of the 46th Annual Meeting of the Human Factors and Ergonomics Society.Santa Monica,CA:Human Factors and Ergonomics Society.
Fadden,S.,Ververs,P.M.,Wickens,C.D.(1998).Costs and benefits of head-up display use:A meta-analytic approach.Proceedings of the 42nd Annual Meeting of the Human Factors &Ergonomics Society(pp.16-20).Santa Monica,CA:Human Factors Society.
Fadden,S.,Ververs,P.M.,Wickens,C.D.(2001).Pathway HUDS:Are they viable?Human Factors,43(2),173-193.
Foyle,D.C.,&Hooey,B.L.(2003).Improving evaluation and system design through the use of offnominal testing:A methodology for scenario development.Proceedings of the 12thInternational Symposium on Aviation Psychology(pp.397-402).Dayton,Ohio:Wright State Univ.
Haskell,I.D.,Wickens,C.D.(1993).Two-and three-dimensional displays for aviation:A theoretical and empirical comparison.International Journal of Aviation Psychology,3(2),87-109.
Helleberg,J.Wickens,C.D.(2003).Effects of data-link modality and display redundancy on pilot performance:An attentional perspective.The International Journal of Aviation Psychology,13(3),189-210.
Iani,C.,Wickens,C.D.(2004).Factors affecting task management in aviation.Proceedings of the 48th Annual Meeting of the Human Factors and Ergonomics Society.Santa Monica,CA:Human Factors and Ergonomics Society.
Kroft,P,Wickens,C.D.(2003)Displaying multi-domain graphical data base information.Information Design Journal,11(1)44-52.
Larish,I.A.,Wickens,C.D.(1991).Attention and HUDs:Flying in the dark?SID International Symposium Digest of Technical Papers.Playa del Rey,Ca:Society for Information Display.
Levy,J.L.,Foyle,D.C.,McCann,R.S.(1998).Performance benefits with scene-linked HUD symbology:An attentional phenomenon?Proceedings of the 42nd Annual Meeting of the Human Factors &Ergonomics Society.Santa Monica,CA:Human Factors Society.
Merwin,D.(1998).Final report on HSCT External Vision System Traffic Symbology.Boeing Company Report.
Muthard,E.K.,Wickens,C.D.(2003).Factors that mediate flight plan monitoring and errors in plan revision:Planning under automated and high workload conditions.Proceedings of the 12thInternational Symposium on Aviation Psychology.Dayton,OH:Wright State University.
Muthard,E.K.,Wickens,C.D.(2004).An examination of the effects of display enlargement on flight control.Proceedings of the 48th Annual Meeting of the Human Factors and Ergonomics Society.Santa Monica,CA:Human Factors and Ergonomics Society.
O'Brien,J.V.,&Wickens,C.D.(1997).Free flight cockpit displays of traffic and weather:Effects of dimensionality and data base integration.Proceedings of the 41st Annual Meeting of the Human Factors &Ergonomics Society(pp.18-22).Santa Monica,CA:Human Factors &Ergonomics Society.
Olmos,O.,Wickens,C.D.,Chudy,A.(2000).Tactical displays for combat awareness:An examination of dimensionality and frame of reference concepts and the application of cognitive engineering.International Journal of Aviation Psychology,10(3),247-271.
Pringle,H.L.,Irwin,D.E.,Kramer,A.F.,Atchley,P.(2001).Relationship between attention and perceptual change detection in driving scenes.Psychonomic Bulletin and Review,8,89-95.
Prinzel,L.J.,Comstock,J.R.,Glaab,L.J.,Kramer,L.J.,Arthur,J.J.,&Barry,J.S.,(2004).The efficacy of head down and head up synthetic vision display concepts.International Journal of Aviation Psychology,14(1),53-77.
Schnell,T.,Kwon,Y.,Merchant,S.,Etherington,T.(2004).Improved flight technical performance in flight decks equipped with synthetic vision information system displays.International Journal of Aviation Psychology,(14)1,79-102.
Ververs,P.M.,Wickens,C.D.(1998).Head-up displays:Effects of clutter,display intensity,and display location on pilot performance.The International Journal of Aviation Psychology,8(4),377-403.
Wickens,C.D.(2000).Human factors in vector map design:The importance of task-display dependence.Journal of Navigation,53(1),54-67.
Wickens,C.D.(2003).Aviation displays.In P.Tsang &M.Vidulich(Eds.),Principles and practices of aviation psychology(pp.147-199).Mahwah,NJ:Lawrence Erlbaum Publishers.
Wickens,C.D.,Goh,J.,Helleberg,J.,Horrey,W.,Talleur,D.A.(2003).Attentional models of multitask pilot performance using advanced display technology.Human Factors,45(3),360-380.
Wickens,C.D.,Helleberg,J.,Kroft,P.,Talleur,D.A.,&Xu,X.(2001).Mid air target detection:What makes it difficult?Application of attention and situation awareness model(ARL-01-9/NASA-01-5).Savoy,IL:University of Illinois,Aviation Research Laboratory.
Wickens,C.D.,Helleberg,J.,Xu,X.(2002).Pilot maneuver choice and workload in free flight.Human Factors,44(2),171-188.
Wickens,C.D.,Long,J.(1995).Object versus space-based models of visual attention:Implications for the design of head-up displays.Journal of Experimental Psychology:Applied,1(3),179-193.
Wickens,C.D.,McCarley,J.S.&Thomas,L.(2004).Attention-situation awareness(A-SA)model.In D.Foyle,B.Hooey &A.Goodman(Eds.),Human Performance Modeling Workshop Proceedings.NASA Ames Research Center.
Wickens,C.D.,Prevett,T.T.(1995).Exploring the dimensions of egocentricity in aircraft navigation displays:Influences on local guidance and global situation awareness.Journal of Experimental Psychology:Applied,1(2),110-135.
Wickens,C.D.,Ververs,P.M.,Fadden,S.F(2004).Head up displays.In D.Harris(Ed),Human factors for civil aviation.
Williams,K.(2002).Impact of aviation highway-in-the-sky displays on pilot situation awareness.Human Factors,44,18-27.
Yeh,M.,Merlo,J.L.,Wickens,C.D.,&Brandenburg,D.L.(2003)Head up vs.head down.Human Factors,45(4),390-407.
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。