一種空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種用于飛空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)對民航的需求越來越旺盛，近10年來， 我國民航運(yùn)輸量的年均增長速度超過10%，與此同時，空管人員數(shù)量的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上民 航運(yùn)輸量的增長，因此，空管人員的工作負(fù)荷增加，疲勞上崗、工作差錯的現(xiàn)象日益增多，這 給空管運(yùn)行帶來了巨大的安全隱患。各級空管部門為此開展了一系列專項(xiàng)治理工作，也取 得了較大成效，但是由于基礎(chǔ)研究不深入，對實(shí)際防控效果不能準(zhǔn)確量化評估，導(dǎo)致經(jīng)費(fèi)投 入?yún)^(qū)域不精準(zhǔn)，效能比不高。對管制員"錯忘漏"的防控就是一個典型例子。管制員的"錯 忘漏"是影響空管安全運(yùn)行的頑疾，為此制定的"雙崗"、"三崗"制也在很大程度上減少了 "錯忘漏"的發(fā)生，但是經(jīng)濟(jì)和人力投入巨大，效率不高。如果能量化管制員"錯忘漏"發(fā)生 特點(diǎn)和規(guī)律，再有針對性的監(jiān)控"錯忘漏"，就能極大的控制"錯忘漏"發(fā)生、降低人力成本、 提高效能比，以更低的運(yùn)行成本在更高的可靠性層面上保障空管運(yùn)行安全。
[0003]目前國內(nèi)外專門針對管制員"錯忘漏"開展的深入研究不多，尤其是對管制員"錯 忘漏"的輸入一一注意力分配的量化研究不夠。國內(nèi)外現(xiàn)有研究主要集中在管制員"錯忘 漏"的影響因素、分類及管控措施等方面，也有對管制員注意力分布習(xí)慣進(jìn)行過一些討論， 這些研究主要停留在經(jīng)驗(yàn)和問卷統(tǒng)計等主觀和宏觀層面上，缺乏對管制過程中管制員的細(xì) 節(jié)和注意力分配的精準(zhǔn)測量，管制員注意力分配的精準(zhǔn)測量難點(diǎn)在于注意力動態(tài)分配的準(zhǔn) 確測量，如能解決這個問題，則管制員"錯忘漏"問題將可以在一個有大量細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)支持的 的量化層面上討論，有利于該問題從根本上解決。本專利采用眼動追蹤技術(shù)，提供了一種空 中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種技術(shù)方案，該方案利 用眼動儀對管制員眼動軌跡實(shí)時記錄，通過擬合管制員眼動軌跡數(shù)據(jù)與飛機(jī)航行坐標(biāo)，判 斷管制員對飛機(jī)的實(shí)時注視點(diǎn)，確定管制員對每架飛機(jī)在每個時刻的注意力分配值，達(dá)到 測量管制員注意力動態(tài)分配的目的，為深入研究和防控提供基礎(chǔ)支持?jǐn)?shù)據(jù)。
[0005] 本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的：一種空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測 量方法，其特征在于包括如下步驟：
[0006] 1)確定管制員的眼動軌跡，并將管制員的眼動軌跡與飛機(jī)坐標(biāo)擬合；所述的管制 員眼動軌跡是通過眼動儀確定；
[0007] 2)判斷飛機(jī)坐標(biāo)上是否有多架飛機(jī)穿越，如果沒有，則進(jìn)入步驟4)，如果有，則進(jìn) 入步驟5);
飛機(jī)的有效區(qū)域距離，其中山為注視飛機(jī)的有效區(qū)域距離，（anx，any)為飛機(jī)的移動位置坐 標(biāo)，（bnx，bny)為管制員眼動位置坐標(biāo)；
[0009] 4)由
確定管制員眼動軌跡與多個飛機(jī)的距離，某架飛機(jī)的屏幕坐標(biāo)和眼動坐標(biāo)之間的距離最 小，且持續(xù)一段時間，則該段時間內(nèi)，管制員在追蹤該飛機(jī)；其中(12管制員眼動與飛機(jī)的最
移動坐標(biāo)位置；
[0010] 5)結(jié)合管制員的記憶時間，確定管制員在飛機(jī)飛行的整個過充中注意力分配情 況。
[0011] 所述的飛機(jī)坐標(biāo)是飛機(jī)軌跡坐標(biāo)。
[0012] 管制員的眼動軌跡與飛機(jī)坐標(biāo)擬合時，要確定時間一致，S卩眼動軌跡的開始記錄 與飛機(jī)開始飛行時間相同。
[0013] 眼動軌跡坐標(biāo)是基于眼動儀屏幕的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于屏幕左上極點(diǎn)；飛機(jī)軌 跡坐標(biāo)是地理坐標(biāo)，該地理坐標(biāo)以跑道中心線的中點(diǎn)為原點(diǎn)；將兩個坐標(biāo)系擬合時，需要兩 個坐標(biāo)的原點(diǎn)重合。合并坐標(biāo)時，（x，y)，（/，/)分別表示飛機(jī)所在地理坐標(biāo)系O-XY中的 坐標(biāo)和被試注視該飛機(jī)時的注視點(diǎn)位置所在屏幕坐標(biāo)系O-XnYn中的屏幕坐標(biāo)，其中Xn = 683. 851+3X 10 3x+4. 467X 106y，yN= 450. 444-3. 273X 10 7x+3X 103y。
[0014] 所述的飛機(jī)信息包括飛機(jī)的航班號、高度、速度等信息。
[0015] 所述的記憶時間是最短注視時間。
[0016] 所述的步驟2)中判斷飛機(jī)坐標(biāo)上是否有多架飛機(jī)穿越時，要同步時間，記錄同一 時刻時，穿越飛機(jī)的位置坐標(biāo)。
[0017] 本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中有眼動儀，可 以記錄飛機(jī)飛行整個過程中，管制員的眼動軌跡；在保證時間一致的情況下，將眼動軌跡和 飛機(jī)坐標(biāo)擬合，就可以得到眼動坐標(biāo)離飛機(jī)多大范圍內(nèi)，才可以被認(rèn)定是在注視目標(biāo)飛機(jī)； 并且還對兩架或多架飛機(jī)穿越時的眼動軌跡坐標(biāo)歸屬進(jìn)行了判別，保證了在測試過程中管 制員的所有眼動軌跡都被記錄，這樣就得到了管制員的所有眼動軌跡情況，為后續(xù)的培訓(xùn) 和管理提供了有效的數(shù)據(jù)信息。
[0018] 由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施 的有益效果也是顯而易見的。
【具體實(shí)施方式】：
[0019] 為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過一個【具體實(shí)施方式】，對本方案進(jìn)行闡 述。
[0020] 本方案的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征在于包括如下步 驟：
[0021] 1)判斷管制員關(guān)于飛機(jī)的航班號、高度、速度等信息的記憶時間；所述的記憶時 間是最短注視時間。
[0022] 2)通過眼動儀確定管制員的眼動軌跡，并將管制員的眼動軌跡與飛機(jī)坐標(biāo)擬合； 擬合時要保證時間一致，即眼動軌跡的開始記錄與飛機(jī)開始飛行時間相同。所述的飛機(jī)坐 標(biāo)是飛機(jī)軌跡坐標(biāo)。
[0023] 3)判斷飛機(jī)坐標(biāo)上是否有多架飛機(jī)穿越，如果沒有，則進(jìn)入步驟4)，如果有，則進(jìn) 入步驟5);
飛機(jī)的有效區(qū)域距離，其中山為注視飛機(jī)的有效區(qū)域距離，（anx，any)為飛機(jī)的移動位置坐 標(biāo)，（bnx，bny)為管制員眼動位置坐標(biāo)；
[0025] 5)由
確定管制員眼動軌跡與多個飛機(jī)的距離，某架飛機(jī)的屏幕坐標(biāo)和眼動坐標(biāo)之間的距離最 小，且持續(xù)一段時間，則該段時間內(nèi)，管制員在追蹤該飛機(jī)；其中(12管制員眼動與飛機(jī)的最
移動坐標(biāo)位置；
[0026] 6)結(jié)合管制員的記憶時間，確定管制員在飛機(jī)飛行的整個過充中注意力分配情 況，管制員的注意力在有效注意形成的最短注視時間之前，注意力無法完全注視飛機(jī)，最短 注視時間之后對飛機(jī)形成有效的注意力。
[0027] 眼動軌跡坐標(biāo)是基于眼動儀屏幕的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于屏幕左上極點(diǎn)；飛機(jī)軌 跡坐標(biāo)是地理坐標(biāo)，該地理坐標(biāo)以跑道中心線的中點(diǎn)為原點(diǎn)；將兩個坐標(biāo)系擬合時，需要兩 個坐標(biāo)的原點(diǎn)重合。轉(zhuǎn)換坐標(biāo)時，（x，y)，（/，/)分別表示飛機(jī)所在地理坐標(biāo)系O-XY中的 坐標(biāo)和被試注視該飛機(jī)時的注視點(diǎn)位置所在屏幕坐標(biāo)系O-XnYn中的屏幕坐標(biāo)，其中Xn = 683. 851+3X 10 3x+4. 467X 106y，yN= 450. 444-3. 273X 10 7x+3X 103y。
[0028] 所述的步驟3)中判斷飛機(jī)坐標(biāo)上是否有多架飛機(jī)穿越時，要同步時間，記錄同一 時刻時，穿越飛機(jī)的位置坐標(biāo)。
[0029] 本發(fā)明并不僅限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍 內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 確定管制員的眼動軌跡，并將管制員的眼動軌跡與飛機(jī)坐標(biāo)擬合； 2) 判斷飛機(jī)坐標(biāo)上是否有多架飛機(jī)穿越，如果沒有，則進(jìn)入步驟4)，如果有，則進(jìn)入步 驟5); 3) 根據(jù)n= 1，2, 3. . .p確定注視飛機(jī) 的有效區(qū)域距離，其中山為注視飛機(jī)的有效區(qū)域距離，（anx，any)為飛機(jī)的移動位置坐標(biāo)， (bnx，bny)為管制員眼動位置坐標(biāo)； 4) 由，n= 1，2, 3. ? ?p，i= 1，2, 3, ...，k確定管制員眼動軌跡與多個飛機(jī)的距離，某架飛機(jī)的屏幕坐標(biāo)和眼動坐標(biāo)之 間的距離最小，且持續(xù)一段時間，則該段時間內(nèi)，管制員在追蹤該飛機(jī)；其中d2管制員眼動 與飛機(jī)的最小距離，k為飛機(jī)數(shù)量，（bnx，bny)為管制員眼動位置坐標(biāo)，(a , <2 )為第 SiiJ i架飛機(jī)的移動坐標(biāo)位置； 5) 結(jié)合管制員的記憶時間，確定管制員在飛機(jī)飛行的整個過充中注意力分配情況。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征是：所 述的管制員眼動軌跡是通過眼動儀確定。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征是：所 述的飛機(jī)坐標(biāo)是飛機(jī)軌跡坐標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特 征是：管制員的眼動軌跡與飛機(jī)坐標(biāo)擬合時，要確定時間一致，即眼動軌跡的開始記錄與飛 機(jī)開始飛行時間相同。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征是：目艮 動軌跡坐標(biāo)是基于眼動儀屏幕的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于屏幕左上極點(diǎn)；飛機(jī)軌跡坐標(biāo)是地 理坐標(biāo)，該地理坐標(biāo)以跑道中心線的中點(diǎn)為原點(diǎn)；將兩個坐標(biāo)系擬合時，需要兩個坐標(biāo)的原 點(diǎn)重合。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特 征是：合并坐標(biāo)時，（x，y)，（xN，/)分別表示飛機(jī)所在地理坐標(biāo)系0-XY中的坐標(biāo)和 被試注視該飛機(jī)時的注視點(diǎn)位置所在屏幕坐標(biāo)系〇_XNYN中的屏幕坐標(biāo)，其中xN= 683. 851+3X10 3x+4. 467X10 6y，yN= 450. 444-3. 273X10 7x+3X10 3y。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征是：所 述的步驟2)中判斷飛機(jī)坐標(biāo)上是否有多架飛機(jī)穿越時，要同步時間，記錄同一時刻時，穿 越飛機(jī)的位置坐標(biāo)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征是：所 述的飛機(jī)信息包括飛機(jī)的航班號、高度、速度等信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法，其特征是：所 述的記憶時間是最短注視時間。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種空中交通管制員注意力動態(tài)分配的測量方法的技術(shù)方案，該方案的方法利用眼動儀，通過對管制員眼動軌跡數(shù)據(jù)與飛機(jī)坐標(biāo)的擬合，判斷管制員對飛機(jī)的實(shí)時注視點(diǎn)，結(jié)合管制員基本記憶與遺忘時間區(qū)間，確定管制員對每架飛機(jī)在每個時刻的注意力分配值，為深入研究和防控提供基礎(chǔ)支持?jǐn)?shù)據(jù)。
【IPC分類】A61B5/16
【公開號】CN105078480
【申請?zhí)枴緾N201510252471
【發(fā)明人】靳慧斌, 陳健, 蔡亞敏
【申請人】中國民航大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年5月18日