关于眼动行为与工作状态的关系研究分析

刘银鑫

杭州萧山国际机场有限公司 浙江 杭州 310000

1 研究背景

随着民航业的飞速发展，空中交通流量的增加，随之而来的是空中交通管制员的工作负荷明显提升，管制员工作负荷的评估已经成为制约空中交通管制系统发展的重要因素。因此，我们需要对管制员的工作负荷进行科学的评估与分析，以及实时有效地监控，对空域流量进行合理规划，降低运行风险，从而确保空中交通安全高效的运行。

2 研究内容

2.1 实验场景

本次实验模拟空中交通管制任务。首先是实验场景参数设置，产生一批飞机间隔是80s，每一批飞机数量是6个，飞机的总数量是240个，测试的总时间大约是60min。然后进入实验进行操作。测试开始后，从界面四个角随机出现文字块。文字块包括三个字符，其中第一个字符为一个英文大写字母表示速度如F、M、S；第二个字符为一个数字，表示该文字块所在的高度层；第三个字符是一个英文字母，表示该文字块的目的地，如A、B、C、D、e、f，其中ABCD分别位于界面四边上的四个出口，e、f 分别表示界面中间的机场。测试者鼠标左键选中文字块，并通过点击方向盘内的数字按钮更改文字块方向，点击高度表盘更改文字块的高度层，点击速度表盘更改文字块的速度。文字块与墙壁碰撞后死亡消失，文字块与机场相撞或者从不同方向进入机场后死亡消失，同高度层的文字块相撞后死亡消失，文字块从跑道方向进入机场后成功到达，持续操作时间60分钟到测试结束。

2.2 实验流程

本实验的目的主要是分析被试在不同工作状态下眼动行为的变化规律，探讨眼动行为的具体指标是否可以表征他们所处的状态。所以实验要求所有被试分别在正常状态下和疲劳状态下连续做实验半小时。正常状态的实验时间是早上8点到10点；据问卷调查可知，所有被试均有午睡的习惯，因此疲劳状态的实验时间设定在下午1点到3点。

3 实验结果分析

为了深入研究眼动行为与工作状态之间的关系，寻找能反映被试工作状态的眼动指标，我们模拟了一个空中交通管制任务，这项任务要求所有被试分别在正常状态下和疲劳状态下连续做实验半小时，结果分析在不同工作状态下被试绩效和眼动的具体变化情况。

3.1 工作状态对绩效的影响

表1 不同工作状态下绩效数据均值

文字块从跑道方向进入机场或者成功从ABCD四个出口出去算作对文字块的成功指挥，文字块与墙壁和机场相撞或者同高度的文字块相撞算作失败[1]。为了分析工作状态是否会对被试的绩效产生影响，我们统计了正常状态下和疲劳状态下所有被试者的成功指挥个数和失败个数，然后把失败个数与成功个数的比值作为被试的绩效。表1所示为不同工作状态下所有被试者绩效数据的均值。正常状态下的失败个数与成功个数的比值是0.44，疲劳状态下的失败个数与成功个数的比值是0.59，说明被试在疲劳状态的绩效变差。

3.2 工作状态对眨眼和瞳孔直径的影响

表2 ANOVA分析结果

图1 不同工作状态下眼动指标均值

眨眼频率是指单位时间内眨眼的次数，本实验眨眼频率的单位是Hz。已有研究表明，眨眼频率的高低与被试人员的疲劳有一定的关系，随着被试疲劳程度的加深，眨眼频率增加。瞳孔的运动主要是指瞳孔直径。当被试处于正常的状态时，瞳孔直径是最大的，随着疲劳程度的加深，瞳孔直径变小，当被试处于昏睡状态，瞳孔直径是最小的。

表2是正常状态和疲劳状态下被试的眨眼频率和瞳孔直径的单因素方差分析结果，结果显示工作状态对被试的眨眼频率有显著性影响；对瞳孔直径没有显著性影响，可能是因为参与实验的人太少，使得结果误差太大。图1是正常状态和疲劳状态的眨眼频率和瞳孔直径的均值。与正常状态相比，被试在疲劳状态下实验时，平均眨眼频率增加，平均瞳孔直径减小。

4 结束语

实验结果主要分析工作状态对绩效和眨眼、瞳孔直径的影响，主要得到以下研究成果和结论。与正常状态相比，被试在疲劳状态下的眨眼频率增加，瞳孔直径减小。结果说明管制员在执行长不同时间段的视觉任务时，眨眼频率和瞳孔直径大小可以作为脑力疲劳的指标。将来的研究方向需要评估管制员在实际管制工作中眼动指标的变化情况，研究结果不仅可以为实时观察管制员的眼动行为确定工作状态提供理论基础，而且对于合理安排管制员的工作时间也有重要意义。