一款协作式虚拟现实飞行模拟器：有效性、挑战与潜力

《IEEE Transactions on Learning Technologies》：A Collaborative Virtual Reality Flight Simulator: Efficacy, Challenges, and Potential

　　虚拟现实飞行模拟器在商用飞行员多机组环境训练中的应用研究显示，采用VR技术可降低工作负荷并提升团队情境意识，验证了其在复杂喷气机（如波音737-800）初训中的可行性。

　　

摘要：

将沉浸式技术融入学生飞行员培训的过程中，一直受到缺乏实证证据来支持其有效性的阻碍。现有关于虚拟现实飞行模拟器的研究范围有限，主要集中在小型活塞发动机飞机上的单用户使用情况，而对于其在商业飞行员操作中的应用关注较少。本文首次尝试评估一种虚拟现实飞行模拟器，用于在多机组环境中培训初次受训的飞行员，所使用的飞机为复杂的喷气式飞机（波音737-800）。研究最初采用了基于实验设计的方法来识别和解决可能的方法论问题。为了验证概念的可行性，研究评估了两种不同的场景，并对两种头戴式显示器的性能进行了测试。此外，研究还测量了飞行员的情境感知能力和工作负荷。该设置允许在多机组环境中评估虚拟现实飞行模拟器与桌面飞行模拟器的多种组合。这项研究为进一步研究协作式虚拟现实飞行模拟器提供了宝贵的见解。通过双飞行员虚拟现实模拟器的良好可用性和真实感，证明了概念的可行性。研究证实，参与者在基于典型初级副驾驶航空公司培训程序的模拟器环境中能够有效协作。与使用桌面飞行模拟器相比，虚拟环境中的参与者表现出较低的工作负荷（即所需的努力程度），这表明他们的认知处理负担可能有所减轻。同时，虚拟环境中的团队情境感知能力也得到了提升。这些发现具有诸多益处，包括虚拟现实飞行模拟器有可能补充传统的飞行员培训方式...

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引言

几十年来，人们使用了不同级别的模拟技术来帮助初次受训的飞行员和商业飞行员掌握并保持飞行技能。然而，这种培训方式成本高昂、耗时且缺乏灵活性。尽管虚拟现实（VR）飞行模拟器多年来一直用于游戏领域，但最近沉浸式技术的进步激发了人们对VR在飞行员培训中应用的兴趣，因为它们可以为传统桌面模拟器和全尺寸飞行模拟器提供补充选项。不可否认，模拟器培训具有显著的效果，并已被纳入当前的飞行员培训体系[1]。然而，这些模拟器也存在一些局限性[2]、[3]，例如成本问题、体积问题，以及全尺寸飞行模拟器一次只能容纳两名培训人员的限制。鉴于航空公司目前面临飞行机组人员短缺的情况[4]、[5]，这一限制尤为突出。这可能导致飞行员在接受培训时只能完成规定的最低飞行小时数，而将飞行小时数等同于足够经验的有效性仍存在争议[6]、[7]、[8]。

引言

几十年来，人们使用了不同级别的模拟技术来帮助初次受训的飞行员和商业飞行员掌握并保持飞行技能。然而，这种培训方式成本高昂、耗时且缺乏灵活性。尽管虚拟现实（VR）飞行模拟器（VRFSs）多年来一直用于游戏领域，但最近沉浸式技术的进步引发了人们对VR在飞行员培训中应用的兴趣，因为它们可以为传统桌面模拟器和全尺寸飞行模拟器提供补充选项。不可否认，模拟器培训具有显著的效果，并已被纳入当前的飞行员培训体系[1]。然而，这些模拟器也存在一些局限性[2]、[3]，例如成本问题、体积问题，以及全尺寸飞行模拟器一次只能容纳两名培训人员的限制。鉴于航空公司目前面临飞行机组人员短缺的情况[4]、[5]，这一限制尤为突出。这可能导致飞行员在接受培训时只能完成规定的最低飞行小时数，而将飞行小时数等同于足够经验的有效性仍存在争议[6]、[7]、[8]。