Evaluación del rendimiento de vuelo y los patrones de movimiento ocular mediante un simulador de vuelo de realidad virtual

La Agencia Europea de Seguridad Aérea (2012) clasifica los simuladores de vuelo como instalaciones de entrenamiento, entrenadores de programas de vuelo y navegación, equipos de entrenamiento de vuelo y simuladores de vuelo completos¹. Hasta la fecha, hay una gama de simuladores de vuelo disponibles para el entrenamiento, desde sistemas de mesa de bajo nivel hasta simuladores de vuelo completo basados en movimiento altamente complicados². El simulador tradicional incluye un modelo de dinámica de vuelo, una simulación de sistema, una cabina de hardware, una visualización externa y una simulación de movimiento opcional³.

Estos simuladores de vuelo tradicionales tienen algunas ventajas como equipo de entrenamiento de vuelo efectivo. Sin embargo, su costo es alto y poco amigable con el medio ambiente, ya que el accionamiento de cada sistema requiere una energía eléctrica sustancial, especialmente un simulador de vuelo completo, que requiere fluido o presión de aire a alta temperatura y alta presión, consume mucha energía y genera mucho ruido⁴.

Sin embargo, un sistema de simulador de escritorio simple es flexible y de bajo costo, con menor inmersión y menos interacciones que un simulador de vuelo completo². Por lo tanto, es esencial desarrollar nuevos simuladores de vuelo que combinen las ventajas de los sistemas de escritorio y los simuladores de vuelo completos (en otras palabras, la flexibilidad de una simulación de mesa y el nivel de inmersión e interacción cercano a un simulador de vuelo completo).

Con el desarrollo de la tecnología informática, especialmente la tecnología de realidad virtual (RV), un nuevo tipo de simulador de vuelo basado en la tecnología emergente de RV se está convirtiendo en una realidad. El simulador de vuelo basado en realidad virtual es flexible, portátil, de bajo costo y tiene menos requisitos de espacio que los simuladores de vuelo convencionales⁵. Los investigadores han creado simuladores de vuelo basados en tecnología de realidad virtual en los últimos 20 años 6,7,8,9,10,11; sin embargo, estos simuladores de vuelo VR son principalmente para el entrenamiento de vuelo, y hay pocos para la selección de pilotos. Sin embargo, con la reducción de costos y la mejora de la tecnología, los simuladores basados en realidad virtual están cambiando y se están volviendo factibles para la selección personal. Algunos estudios han utilizado simuladores basados en RV para la selección personal en diferentes dominios: Schijven et ^al.12 seleccionaron a cirujanos en formación utilizando un simulador de realidad virtual. Huang et ^al.13 desarrollaron un instrumento de selección psicológica basado en tecnología de realidad virtual para el reclutamiento de pilotos de la Fuerza Aérea. Wojciechowski y Wojtowicz¹⁴ evaluaron las capacidades de un candidato como piloto de vehículos aéreos no tripulados (UAV) basados en tecnología de realidad virtual. Dado que la selección de pilotos es fundamental para la industria de la aviación, es urgente desarrollar un nuevo simulador de vuelo basado en realidad virtual que se centre en la selección de pilotos, ya que la selección de pilotos a gran escala es susceptible al costo del simulador y a las demandas del sistema de simulador de portabilidad.

Los movimientos oculares proporcionan pistas para el rendimiento de un piloto. Diferentes estudios han encontrado que el modo de escaneo ocular distingue el rendimiento entre pilotos expertos y novatos. Al comparar el patrón de escaneo entre expertos y novatos, se pudo diferenciar el comportamiento eficiente y estructural del movimiento ocular de los expertos y los métodos de escaneo inadecuados de los principiantes. Varios estudios de aviación han encontrado que la estrategia de escaneo ocular de los pilotos se relaciona en gran medida con el nivel de experiencia 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24. De acuerdo con Bellenkes et ^al.25, la duración de las fijaciones de los expertos es más corta y la frecuencia de sus fijaciones en los instrumentos es mayor que la de los novatos. Casi a la misma conclusión llegaron Kasarskis et ^al.26, quienes descubrieron que los pilotos expertos tienen más fijaciones combinadas con duraciones más cortas que los novatos, sugiriendo que los pilotos expertos tienen un mejor modo visual que los novatos. En otro estudio, Lorenz et al.²⁷ encontraron que los expertos pasan más tiempo mirando fuera de la cabina que los novatos. Estos resultados tienen un gran valor práctico en la selección de los recién llegados.

La evaluación del rendimiento de vuelo es otro factor crítico para la selección de pilotos. Sin embargo, existen los siguientes problemas en la evaluación del rendimiento de vuelo de los pilotos: opiniones contradictorias de los expertos, más normas de selección y una teoría de selección unificada. En el campo de la conducción, Horrey et ^al.28 compararon el valor absoluto de la desviación del carril desde la línea central para diferentes condiciones experimentales con el fin de evaluar el rendimiento en la conducción. Volviendo al dominio de la aviación, el registrador de acceso rápido de vuelo (QAR) registra todo tipo de parámetros de manipulación del piloto, parámetros de la aeronave, entornos e información de advertencia durante el vuelo²⁹. Más específicamente, como los indicadores QAR, el ángulo de cabeceo es el ángulo de rotación alrededor de los ejes izquierdo y derecho de la aeronave³⁰, y la línea de referencia (o la línea de referencia central) está justo en el medio de las líneas roja y verde²⁸; Estos dos parámetros de vuelo se utilizan para evaluar el rendimiento de vuelo de los participantes con o sin experiencia en el estudio actual. Estos datos QAR se pueden utilizar para evaluar el rendimiento del vuelo, sin embargo, hasta donde sabemos, rara vez se han utilizado para el entrenamiento personal y la selección en la investigación científica^31,32.

Las mediciones de los patrones de movimiento ocular se pueden utilizar para evaluar y predecir el rendimiento del vuelo y guiar el entrenamiento y la selección de los pilotos. Gerathewohl³³ afirmó que el ojo es el órgano sensorial más importante del piloto, procesando el 80% de la información de vuelo. Los pilotos deben adquirir información visual de los instrumentos de la cabina e integrarla en una imagen coherente para gestionar el vuelo²². Además, el comportamiento óptimo de escaneo es esencial para lograr un mejor rendimiento de vuelo¹⁵. Sin embargo, actualmente no hay un simulador de vuelo asequible que integre un rastreador ocular para facilitar los estudios cuantitativos de la relación entre los movimientos oculares y el rendimiento del vuelo.

El estudio actual desarrolló un nuevo simulador de vuelo de realidad virtual para evaluar si los participantes con experiencia de vuelo tenían un mejor rendimiento de vuelo que aquellos sin experiencia de vuelo. El simulador de vuelo VR integra el seguimiento ocular y un sistema de dinámica de vuelo que permite el análisis de patrones de movimiento ocular y la evaluación del rendimiento del vuelo. En particular, vale la pena mencionar que el simulador de vuelo VR utiliza un rastreador ocular^{VR 34}, no un rastreador ocular similar al vidrio o de escritorio, para analizar el movimiento ocular basado en el área de interés (AOI) sin contar fotogramas que requiere mucho tiempo.

Finalmente, el presente trabajo puede conducir a una medición ómnibus para la selección de pilotos en el futuro, desde la trayectoria de escaneo ocular hasta los datos objetivos de rendimiento de vuelo. Con la ayuda del simulador de vuelo virtual, el costo de la selección de vuelo se reducirá significativamente y la norma de los pilotos se puede formar en función de una amplia recopilación de datos. El trabajo llena un vacío entre los simuladores convencionales y los de escritorio para las necesidades de selección de vuelos.