La plupart des accidents aéronautiques comprennent la surveillance de paramètres de vol ou la prise de décision défectueuses favorisées par vigilance réduite, stress ou charge de travail importante. Une solution prometteuse pour améliorer la sécurité aérienne est de regarder dans les yeux des pilotes. La pupille est un bon indicateur de l'état attentionnel/cognitif tandis que les mouvements des yeux révèlent des stratégies de surveillance. La question posée dans ce manuscrit est de savoir comment l'oculométrie peut améliorer la sécurité aérienne avec les contributions suivantes : 1-2) Les deux études ont démontré que la luminance impacte la réaction pupillaire cognitive. La composante pupillaire impactée dépend de la nature de la charge – soutenue ou transitoire. Pour un niveau de charge donnée, conditions lumineuses plus sombres impliqueraient une réaction tonique plus grande s'il s'agit d'un paradigme de charge soutenue ou bien une réaction phasique plus grande dans le cas d'un paradigme de charge transitoire. 3) Un cadre mathématique développé fournit un moyen d’illustration compréhensive de patterns visuels pour l'analyse qualitative. Ce cadre ouvre également la voie à de nouvelles méthodes de comparaisons de patterns visuels. 4) On présente la technique originale
d’analyse de fixations et de construction d'un ratio "exploration-exploitation" avec deux cas d'études en simulateur de vol. 5) Enfin, on propose un cadre théorique d'intégration d'oculométrie dans les cockpits. Ce cadre comporte quatre étapes présentées dans, à la fois, l'ordre chronologique de l'intégration et la complexité technique de réalisation. |
Most aviation accidents include failures in monitoring or decision-making which are hampered by arousal, stress or high workload. One promising avenue to further enhance the flight safety is looking into the pilots’ eyes. The pupil is a good indicator of cognitive/attentional states while eye movements reveal monitoring strategies. This thesis reflected upon the application of eye tracking in aviation with following contributions: 1-2) The two pupil experiments revealed that the luminance impacts the cognitive pupil reaction. Depending on the nature of the cognitive load – sustained or transient – the corresponding pupillary component would be impacted. The same amount of cognitive load under dimmer luminance condition would elicit larger tonic pupil diameter in a sustained load paradigm and larger phasic pupil response in a transient load paradigm. 3) We designed a novel mathematical framework and method that provide comprehensive illustrations of scanpaths for qualitative analysis. This framework also makes a lane for new methods of scanpaths comparison. 4) The developed technique of analysis of fixations and construction of “explore-exploit” ratio is presented and verified on the data from two experiments in flight simulators. 5) Eventually, we proposed a framework of eye tracking integration into the cockpits. It contains four stages presented in both chronological order of its integration and technical complexity. |