基于最优控制的飞行眼动策略研究

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1、硕士学位论文基于最优控制的飞行眼动策略研究研究生姓名：温宝琴导师姓名：高扬研究员2015年5月6日分类号：X949密级：公开UDC：614.8学号：1203010中国民航大学硕士学位论文基于最优控制的飞行眼动策略研究研究生姓名：温宝琴导师姓名：高扬研究员申请学位类别：工学硕士学科专业名称：安全技术及工程所在院系：空中交通管理学院论文答辩日期：2015年5月6日2015年5月6日TheResearchofPilots’EyeMovementStrategiesBasedontheOptimalControlADissertationSubmittedtoCivilAviatio

2、nUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYWENBao-qinSupervisedbyProf.GAOYangCollegeofAirTrafficManagementCivilAviationUniversityofChinaMay2015学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研。，论巧成果尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或一证书而使用过的材

3、料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。；研究生签名；立送日期並么＾壓？居学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位、。论文的复印件和电子文档，可采用影印缩印或其他复制手段保存论文本人电子一文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授和借阅，可公布权中国民航大学研究生部办理。：；研究生签名：期．导师签名＜，■中国民航大学硕士学位论文摘要飞机驾驶是一项复

4、杂的任务，飞行员在执行航班任务时，高度依赖于视觉信息的有效获得和高效提取，这就要求飞行员能够在恰当的时机最大限度地从大量的显示器和控制器中获得或选择正确的信息，使决策过程最优化。对飞行员的最优眼动过程进行研究，有助于揭示和了解飞行员的眼动策略和眼动规律，为改进飞机驾驶舱的布局设计，完善飞行员培训教程提供一定的理论指导。本文在对眼睛运动相关知识和目前航空领域的眼动研究现状进行收集和分析的基础上，萃取出飞行员在执行航班任务时的眼睛运动特征；在考虑运动消耗三要素（时间、准确度和能量）的基础上，结合飞行员眼动特征，应用最优控制理论和眼睛动力学模型，建立了飞行员最优眼动控制模型；采用极

5、小值原理对模型进行了求解，并用MATLAB软件对模型进行了计算和分析，得出了飞行员的最优眼动轨迹和最优眼动策略。实验选取10名被试在空客320驾驶舱模拟机上完成着陆任务，同时使用FaceLAB4.0眼动仪进行眼动追踪，记录被试飞行过程中的眼动数据，并对数据进行分析，得出被试的眼跳时间、眼跳幅度，探索被试在执行任务过程中眼跳时间与眼跳幅度之间的关系，并与所建立的飞行员最优眼动控制模型的分析结果作比较，以此来检验该模型的效度。研究结果表明：任何给定的眼跳幅度条件下，都有唯一的最优眼跳时间使眼动总消耗达到最小，并且此时的眼动轨迹为最优眼动轨迹。同时，实验结果也验证了模型的效度。该研

6、究可以为飞机驾驶舱仪表布局的设计提供依据。关键词：飞行员；极小值原理；眼睛动力学模型；最优眼动控制模型；眼动策略I中国民航大学硕士学位论文AbstractDrivingaplaneisacomplextask,pilotshighlydependontheeffectiveobtainmentofvisualinformationwhenflying,thisrequiresthepilotscangetthecorrectinformationfromthedisplayattherighttime,andmaketheoptimizationofdecisionproce

7、ss.Studyingtheoptimaleyemovementprocessofthepilotscanhelptorevealandunderstandthepilots’eyemovementstrategiesandtheeyemovementrules,italsocanprovidesometheoreticalguidanceforimprovingtheaircraftcockpitlayoutdesignandperfectingthepilottrainingtutorials.In