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ACTiMOS

Anti-Coriolis-Training in Motion Optimized Simulators

Vestibuläre Reize sind maßgeblich an räumlicher Desorientierung (RD) beteiligt, d.h. am Entstehen einer inkorrekten Wahrnehmung der Flugzeugposition und Bewegung relativ zur Erdoberfläche. RD ist bekannt für ihre verheerenden Auswirkungen. 10% aller Unfälle in der Allgemeinen Luftfahrt können auf RD zurückgeführt werden, wovon 90% tödlich enden (www.faa.gov). Eine der gefährlichsten vestibulären Illusionen, die RD verursachen, ist die Coriolis Illusion. Abgesehen von den negativen Effekten auf die Orientierung, löst die Coriolis Wahrnehmung Symptome der Bewegungskrankheit aus, was sich negativ auf das Befinden und damit auch auf das Training im Simulator auswirkt. Die damit verbunden Symptome (z.B. Schwindel, Übelkeit) sind zum Teil mit jenen einer Simulator Krankheit identisch, die Ursache ist jedoch verschieden. Erfahrung scheint die Auswirkungen einer Coriolis Wahrnehmung zu reduzieren. Das Projekt soll klären, im welchem Ausmaß hier ein Lernprozess zur Herausbildung eines mentalen Models führt, welches auf antizipative Weise die aktuell wahrgenommene Coriolis Stimulation mit Bewegungserfahrung vergleicht und so den Coriolis Effekt unterdrückt.

Die derzeitigen Trainingsmaßnahmen, um RD zu reduzieren, beinhalten üblicherweise Anleitungen im Unterricht, Trainings während des Fluges und Trainings im Simulator (z. B. Disorientation Recovery Training). Bislang umfassen die Disorientation Recovery Trainings kein spezifische Training gegen die Coriolis Illusion, obwohl sie eine wesentliche Ursache für Desorientierung darstellt. Hier gilt es, weltweit erstmals optimierte Programme im bewegungsbasierten Simulator zu entwickeln, da Unterrichtsdiskussionen PilotInnen nicht angemessen darauf vorbereiten, was sie in realen Flügen wahrnehmen; Trainings während des Flugs, wiederum, stellen eine hohe Sicherheitsgefährdung dar. Es existieren bereits bodenbasierte Methoden der Desensibilisierung (e.g. AMST Barany Chair), um im PilotInnentraining Bewegungskrankheit während realer Flüge zu reduzieren. Jedoch scheinen diese Desensibilisierungsverfahren suboptimal zu sein, da sie kein aktives Steuern und keine Antizipation ermöglichen und damit nicht hinreichend zur angemessenen Reaktion unter Desorientierungsbedingungen führen. Ein Coriolis Illusion reduzierendes Training in Simulatoren, bei dem aktiv geflogen wird, kann eine sichere und effektive Alternative darstellen. Dabei gilt es zu vermeiden, dass, aufgrund unpräzis simulierter sensorischer Reize im Simulator, bei PilotInnen Symptome einer Bewegungskrankheit ausgelöst werden ("Simulatorkrankheit") und schlussendlich der Erfolg des Trainings eingeschränkt wird. Basierend auf den Ergebnissen eines erfolgreichen Disorientation Recovery Trainings als auch auf Forschungsergebnissen zu Desensibilisierung zielt das beantragte Projekt infolgedessen auf die Erstellung eines Anti-Coriolis-Trainingsprogramms (Anti-C-Training) für FlugschülerInnen und PilotInnen ab, welches in multiaxialen, bewegungsbasierten Flugsimulatoren (e.g. AMST AIRFOX® ASD, AMST DESDEMONA) durchgeführt wird, um einerseits RD aufgrund von Coriolis Wahrnehmung zu verhindern und andererseits das Risiko von Bewegungskrankheit im Simulator zu minimieren. Zu diesem Zweck werden optimierte Motion Cueing Algorithmen der oben genannten Flugsimulatoren entwickelt, da durch das Auftreten von Simulator bedingten Symptomen von Bewegungskrankheit, der Erfolg des Trainings eingeschränkt wäre. Das Wechselspiel von Auslösern von Bewegungskrankheit und Simulator bedingten Symptomen einer Bewegungskrankheit wird analysiert. Vier Experimente sind geplant, wobei die Daten in einem Mehrebenenansatz erhoben werden. Neben Leistungsdaten und subjektiven Daten, werden psychophysiologische Daten erhoben, die die groben Prozesse aufzeigen.

In Experiment A wird geprüft, ob es einen Unterschied im Auftreten und der Intensität der Coriolis-Wahrnehmung in Abhängigkeit von der Erfahrung gibt (d.h. zwischen FlugschülerInnen und PilotInnen). Basierend auf den Ergebnissen einer Pilotstudie wird erwartet, dass Erfahrung das Auftreten und die Intensität der Coriolis Wahrnehmung insbesondere bei aktiven dynamischen Flugmanövern und optimierten Bewegungssimulationen reduziert. Zudem wird untersucht, ob es im Fall psychophysiologischer Veränderungen bei FlugschülerInnen und erfahrenen PilotInnen einen Unterschied dieser Veränderungen in Abhängigkeit von den Flugaufgaben und den dargebotenen Motion Cueing Algorithmen gibt (d.h. zwischen früheren und neu entwickelten Algorithmen). Unterschiede zwischen den Algorithmen werden insbesondere bei den erfahrenen PilotInnen erwartet. Ausgehend von den Ergebnissen von Experiment A wird in

Experiment B durch ein Anti-C-Training bei FlugschülerInnen/unerfahrenen PilotInnen experimentell untersucht, ob der Erfahrungseffekt trainierbar ist. Es wird erwartet, dass Erfahrung, die sich durch ein Anti-C-Training herausgebildet hat, das Auftreten und die Intensität der Coriolis Wahrnehmung reduziert und demzufolge desorientierungsbedingte Leistungseinbußen im Test unter Desorientierungsbedingungen reduziert sind.

Experiment C dient der Überprüfung, ob die gewonnenen Ergebnisse von Experiment A auf Bedingungen mit erhöhten G-Kräften übertragbar sind. Es wird angenommen, dass erhöhte G-Kräfte (welche bei ungewöhnlichen Fluglagen auftreten) in Abhängigkeit von Erfahrung das Auftreten und die Intensität der Coriolis Wahrnehmung beeinflussen. Entsprechend Experiment A wird der Einfluss von optimierten Motion Cueing Algorithmen auf die Bewegungswahrnehmung der PilotInnen untersucht, wobei Unterschiede zwischen früheren und neu entwickelten Motion Cueing Algorithmen vor allem bei erfahrenen PilotInnen erwartet werden. Basierend auf den Ergebnissen von Experiment C, soll Experiment D zeigen, wie ein effektives Anti-C-Training an unterschiedliche G-Verhältnisse anzupassen ist. Die Ergebnisse der Experimente dieses beantragten Projektes werden verwendet, um ein Anti-C-Trainingsprogramm für FlugschülerInnen und PilotInnen zu erstellen, welches in bewegungsbasierten Mehrachsen-Flugsimulatoren durchgeführt wird.

Parallel dazu werden optimierte Motion Cueing Algorithmen der Simulatoren entwickelt, da die Effektivität des Trainings durch das Auftreten von Simulator bedingten Symptomen einer Bewegungskrankheit eingeschränkt wäre. Dazu müssen die realen Flugzeugbewegungen (Bewegungsraum in der Größenordnung km³) in den eingeschränkten Bewegungsraum eines Simulators (Bewegungsraum in der Größenordnung m³) transformiert werden. Sogenannte Motion Cueing Algorithmen (auch Bewegungsfilter genannt) sind für diese Transformation zuständig. Die Hauptaufgabe dabei ist die valide Nachbildung der im Flugzeug auf den Piloten wirkenden Beschleunigungen. Eine 1:1 Abbildung ist aufgrund der Einschränkung des Bewegungsraums nie möglich, daher wird mit gewissen Tricks (z. B Neigen simuliert Linearbeschleunigung) eine teilweise akzeptable Nachbildung erreicht. Dieser Ansatz entspricht dem Stand der Technik und wird nahezu in jedem bewegungsbasierten Simulator so verfolgt. In diesem Projekt soll unter Berücksichtigung der menschlichen Bewegungswahrnehmung und Einsatz modernster mathematischer Verfahren eine neue Art der Echtzeit- Bewegungsgenerierung entwickelt werden. Damit soll die, für ein weltweit führendes Training notwendige Güte der Bewegungsnachbildung erreicht werden.

Sekretariat

Mag. Dipl.-Ing.

Dagmar Schmelzer

Institut für Psychologie
Telefon:+43 316 380 - 8549

Sozialpsychologie & AO: Mo,Mi,Do: 10:00-12:00, Di 14:00-16:00

Sprechstundenzeiten

Univ.-Prof. MMag. Dr. Bettina Kubicek

Montag 13:30 - 15:00

Anmeldung erforderlich bei Frau Mag. Schmelzer

Aufgrund der derzeitigen Situation können auch Termine zu den Sprechstundenzeiten via Skype mit dem Sekretariat vereinbart werden.

 

Ao.Univ.-Prof. Dr. Paul Jiménez

Dienstag 11:00 - 12:30 Uhr

Zusatzinfo

 

Univ.-Prof. i.R. DDr. K. Wolfgang Kallus

Sprechstunden auf Anfrage

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