[發(fā)明專利]一種基于眼動數(shù)據(jù)的管制員注意力分配評估方法

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• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111178706A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷軍;林思遠(yuǎn);胡明華;張美玉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F3/01;G06Q50/30
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發(fā)明公開了一種基于眼動數(shù)據(jù)的管制員注意力分配評估方法，該方法包括：采集管制員在執(zhí)行管制過程中不同航空器數(shù)量場景中的眼動數(shù)據(jù)并進(jìn)行去燥處理；利用眼動算法區(qū)分去燥后的眼動數(shù)據(jù)；選擇反映管制員注意力分配的眼動指標(biāo)；利用統(tǒng)計(jì)分析和多重分形去趨勢波算法分析選取的眼動指標(biāo)的變化特征對管制員注意力分配進(jìn)行評估。本發(fā)明通過管制員在面對管制場景時眼動數(shù)據(jù)的變化和相關(guān)算法進(jìn)行結(jié)合，得出了較優(yōu)的管制員注意力相關(guān)指標(biāo)，可以有效評估管制員注意力分配特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于眼動數(shù)據(jù)的管制員注意力分配評估方法，屬于注意力評估技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

民用航空運(yùn)輸憑借其安全、快捷、舒適、不受地形限制的優(yōu)點(diǎn)，在交通運(yùn)輸業(yè)中占有獨(dú)特的地位。隨著航空制造業(yè)的快速發(fā)展，民用航空運(yùn)輸需求的逐年增長，民用航空運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境日益復(fù)雜，由此造成的空中交通管制任務(wù)難度逐漸增加。管制員作為管制扇區(qū)的管理者，其行為直接影響著整個空中交通系統(tǒng)的運(yùn)行。空中交通流量的增加和管制場景的復(fù)雜度會增加管制員的工作難度，增強(qiáng)管制員犯錯的概率。近年來，由于管制員工作差錯造成的空管嚴(yán)重事故征候事件略有增加，例如，2016年在上海虹橋國際機(jī)場發(fā)生的跑道入侵事件，塔臺管制員遺忘飛機(jī)動態(tài)造成人為原因嚴(yán)重事故征候。通常，為保證管制工作的準(zhǔn)確性和管制的安全性，雷達(dá)管制員在監(jiān)視雷達(dá)屏幕時，要合理的分配注意力，避免錯、忘、漏現(xiàn)象，快速、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)航空器之間潛在的沖突。因此，評估管制員的注意力分配行為對于空中交通運(yùn)行安全具有重要的理論意義，是預(yù)測管制員獲取信息的方式和管制意圖的前提，也是實(shí)現(xiàn)管制自動化的研究基礎(chǔ)。

視覺搜索是管制員快速找到目標(biāo)、獲取航空信息最直接的方式。管制員利用掃視快速掌握管制場景的動態(tài)信息、憑借精準(zhǔn)的注視獲取目標(biāo)信息。研究表明，眼動行為是心理活動的外在的表現(xiàn)，眼動指標(biāo)的時空特性能夠表征管制員信息搜索過程中的行為，反映管制員的管制情景意識及注意力分配狀況。

因此，眼動數(shù)據(jù)可以反映管制員心理和生理狀況。通過分析管制員在管制場景中的各項(xiàng)眼動指標(biāo)，挖掘各項(xiàng)指標(biāo)特征，可以深入理解管制員的注意力分配行為，正確評估注意力分配。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于眼動數(shù)據(jù)的管制員注意力分配評估方法，基于管制場景變化對管制員產(chǎn)生心理-生理變化會表現(xiàn)為眼動數(shù)據(jù)變化的原理，分析眼動數(shù)據(jù)波形變化，從而判定不同場景下注意力分配指標(biāo)的特征變化，為評估注意力分配提供一種新的判定方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于眼動數(shù)據(jù)的管制員注意力分配評估方法，包括如下步驟：

步驟1，采集管制員在執(zhí)行管制過程中不同航空器數(shù)量場景下的眼動數(shù)據(jù)，包括瞳孔直徑、眨眼頻率、視線與屏幕的交點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟2，對步驟1采集的眼動數(shù)據(jù)進(jìn)行去燥處理，刪除存在缺失或異常的數(shù)據(jù)；

步驟3，采用眼動算法將經(jīng)過去燥處理后的數(shù)據(jù)區(qū)分為注視組和掃視組，并計(jì)算得到每個注視組的注視中心坐標(biāo)、注視開始時間和注視持續(xù)時間，計(jì)算得到每個掃視組的掃視持續(xù)時間、掃視開始時間和掃視角速度；

步驟4，從注視組和掃視組中選擇反映管制員注意力分配的眼動指標(biāo)，即注視持續(xù)時間、掃視持續(xù)時間、掃視角速度，并多重分形去趨勢波算法分析選取的眼動指標(biāo)的變化特征，根據(jù)變化特征對管制員注意力分配進(jìn)行評估。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟1所述采集管制員在執(zhí)行管制過程中不同航空器數(shù)量場景下的眼動數(shù)據(jù)，是通過faceLAB眼動儀進(jìn)行采集。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟3的具體過程為：