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时间:2020-03-22
《空间站舱内定向虚拟训练方法研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第22卷第5期载人航天Vol.22No.52016年10月MannedSpaceflightOct.2016·基础研究·空间站舱内定向虚拟训练方法研究刘相,陶靖,刘玉庆,朱秀庆,安明(中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室,北京100094)摘要:在失重环境下航天员常常以任意的身体姿态漂浮,依赖视觉线索定向便成为舱内航天员必须掌握的生存技能。针对在地面实物模拟器内难以开展空间定向训练的问题,提出了一套基于虚拟现实技术的空间定向训练方法。该方法以虚拟实验舱和核心舱为训练场景,提供三维空间记忆与定向策略,帮助航天员学习任意视角下定向的技能。实验结果表明,在具有不同视觉垂向信息
2、量的舱段内,该方法均能够明显提高定向任务绩效,所提供的空间记忆策略有助于构建具有层次性的空间知识结构,多姿态定向训练能够帮助航天员建立清晰完整的舱内三维结构认知图。关键词:空间定向;训练;虚拟现实中图分类号:TP391?9文献标识码:A文章编号:1674⁃5825(2016)05⁃0645⁃06StudyonVirtualRealityBasedTrainingMethodsforSpatialOrientationinSpacecraftLIUXiang,TAOJing,LIUYuqing,ZHUXiuqing,ANMing(NationalKeyLaboratoryof
3、HumanFactorsEngineering,ChinaAstronautResearchandTrainingCenter,Beijing100094,China)Abstract:Duringmannedspaceflight,theastronautsfloatinginsideaspacecraftmustmastertheskilloforientingthemselvesinarandombodyorientationaccordingtothevisualcues.However,conductingspatialorientationtraininginm
4、ockupsonthegroundisdifficulttorealize,aVRbasedtrainingmethodwasproposed.AvirtualsceneoftheLABmoduleandCOREmoduleereestablishedandthetrainingstrategiesforspatialorientationweresetup.Experimentalresultsshowthatthetrainees?performanceinorientationandspatialmemorytasksissignificantlyimprovedin
5、bothmod⁃uleswithdifferentnumberofvisualcues.Thetrainingmethodcanhelptoestablishhierarchicalspa⁃tialknowledgeandcognitivestructuresofthetrainingmodules.Keywords:spatialorientation;training;virtualreality了定向的难度。然而在载人航天中,重力的缺1引言失打破了地面固有的定向模式,严重影响了人空间定向是指人们根据周围环境判断物体类的空间定向能力,常常导致空间定向障[3⁃4]之间方位
6、关系的行为。这种行为往往建立在对碍。航天器内的航天员身处复杂的三维环所处环境的熟悉和理解上,人们需要记忆关键境中,并且以任意的身体姿态漂浮,难以建立自地标的空间布局,并能够透过不同的视角想象身与地标之间的方位关系,当面向一个不熟悉[1⁃2]地标间的关系。在地面环境下,重力给人类的视角时,需要复杂的三维心理旋转才能辨别提供了一个可信赖的定向参考,它定义了“上方向。航天员无法形成对航天器空间结构的准下”的概念,将物体限制在“二维”平面内,降低确认知,容易影响工作效率,甚至危及航天员的收稿日期:2016⁃03⁃07;修回日期:2016⁃09⁃02基金项目:国防基础科研计划(B17
7、20132001)作者简介:刘相(1991-),男,硕士研究生,研究方向为航天飞行训练仿真。E⁃mail:lx9177xiang@163.com646载人航天第22卷[1]生命安全。例如,在和平号空间站的对接事故面的影响。受试者完成虚拟立方体内的方向后,空间站内的航天员并不能从视觉上判断其辨别训练,每次训练只显示面前和下方的两个物在整体空间坐标系下的方位,难以对整个空间体,受试者确定自身朝向之后判断其余物体的方[2]站重新定位。因此,记忆三维空间结构并依位。提供的训练策略包括“典型视角”的应用、成赖视觉线索定向是航
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