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Thèse Elzbieta Pinska

Jeudi 18 December 2008 at 10.30  2008 à 10h00

Elzbieta Pinska soutiendra sa thèse de doctorat intitulée "Analysis of Visual Attention in Augmented Reality Environments for Airport Tower Control". 

Membres du jury :

  • Corinne Roumes – Professeur agrégé du Val de Grâce, Chef du Département de Sciences cognitives de l’Institut de médecine aérospatiale du Service de santé des armées
  • Adam Reeves – Professor of Northeastern University, Boston
  • Brian Hilburn - Guest Professor Lund University School of Aviation
  • Patrice Terrier - Professeur, Université Toulouse 2.
  • François Jouen - Directeur d'Etudes a L'EPHE
  • Charles Tijus - Professor University Paris 8

 

Résumé :

Les contrôleurs aériens, qui sont en charge de gérer le trafic sur l'aéroport, doivent prendre en compte des avions ou des véhicules localisés à de grande distance de la tour de contrôle. Outre es strips de vol, les informations météorologiques et la représentation du radar, l’information uisuelle en provenance de l’aéroport est une source d'information primordiale.
 
Pour être en mesure d'accomplir leurs tâches, les contrôleurs doivent traiter de nombreuses informations provenant de sources dites « tête basse » lorsqu’ils penchent la tête pour prendre l’information portée sur les strips, les écrans radars ou météorologiques, et de sources dites « tête haute » lorsqu’ils lèvent la tête pour inspecter l’aéroport, à travers les fenêtres de la Tour de contrôle.
 
L'affichage « tête haute » des informations habituellement « tête basse » à été reconnu bénéfique en aviation : il a comme effet de rendre la navigation plus précise et plus sûre (meilleur surveillance de la tenue de trajectoire de vol en phase d'atterrissage par faible visibilité par exemple), en réduisant le nombre d'aller-retour « tête haute/ tête basse ». Les dispositifs RA pour la tour de contrôle pourraient être une solution qui apporterait les bénéfices de l'affichage « tête haute » au domaine du trafic aérien. Présenter des informations graphiques virtuelles, comme les labels, les trajectoires d'avions, ou encore « sur illuminer » les taxiways ou les pistes occupées en temps réel, directement dans le champ de vision du contrôleur, permettrait de réduire le balayage  tête basse » et ainsi de maintenir une surveillance constante de la surface d'aéroport.

L'objectif de cette thèse est d’étudier l'utilisation et l'utilité des applications de la RA pour les tours de contrôles d'aéroport du point de vue des sciences cognitives, et d’étudier en quoi la RA peut favoriser le traitement des informations et la prise de décision adéquate du contrôleur aérien. 
 
La thèse comprend pour cela un état de l'art de la technologie RA et de son application à la tour de contrôle d'aéroport. Nous fournissons également une revue des futurs outils pour le contrôle aérien et une revue de questions sur les modèles centrés sur l'humain pour l'application de la réalité augmentée dans la tour de contrôle. 
 
Elle comprend également une description et une analyse des activités du contrôleur aérien en situation d’observation naturelle. L’analyse empirique de l'activité des contrôleurs révèle, entre autres, l'importance de la variété des sources d'informations. Ainsi, en condition de visibilité normale, le contrôleur passe près de 65% de temps à balayer (scanner) la vue extérieure, 23% à scanner les strips de vol, et environ 7% à examiner son radar. Ces balayages visuels, ou « scanning» , diffèrent ainsi selon leur type « tête haute » ou « tête basse » : la surveillance de l'aire de l'aéroport est effectuée en long scans tandis que les activités « tête basse », comme la surveillance radar ou la lecture des strips de vol sont des scans courts.
 
Les résultats montrent aussi que les contrôleurs peuvent réduire le nombre de transitions « tête haute/ tête basse » lorsque la technologie RA est utilisée. Cependant, les dispositifs d'affichage doivent être bien réglés afin d'éviter une mise au point visuelle seulement sur la vision proche ou seulement sur la vision éloignée. Les résultats montrent encore que la technique de collimateur simulé sur écran de projection transparent augmente significativement la performance de recherche visuelle.

Enfin, la thèse comprend une étude du guidage de l'attention visuelle dans les environnements de réalité augmentée en projection transparente. Deux expériences ont été menées pour définir une manière efficace d'attirer l'attention visuelle d'un observateur vers les cibles désirées. Dans une expérience, nous avons vérifié des prédictions qui découlent de la segmentation hiérarchique modèle (HSM). Les résultats confortent l’hypothèse d’une augmentation de l’attention portée aux informations importantes, en influençant la répartition de l'attention entre tous les objets de la scène visuelle. Ainsi, des indices visuels, comme les labels ou les trajectoires, peuvent guider avec succès l'attention de l'observateur vers les cibles; ce qui est important d'un point de vue opérationnel, pour éviter qu’elles soient négligées. 

Une autre expérience a porté sur le guidage de l'attention visuelle, en utilisant la couleur et la profondeur stéréoscopique, d'une façon systématique. Conformément aux résultats déjà obtenus, la couleur apparaît être un signal très efficace pour guider l'attention, améliorant d'une façon significative le temps de recherche. De plus, les signaux de couleur ont donné des résultats de 100% en termes de performance. La profondeur stéréoscopique n'a pas été assez efficace pour permettre un traitement visuel en parallèle de la scène, sans toutefois affecter les performances des opérateurs. Il s’ensuit que les signaux de profondeur peuvent être recommandés pour la manipulation d'objets standard, mais pas pour des avertissements de sécurité ou des alertes. 
 
Les résultats présentés dans cette thèse contribue à la recherche dans le domaine du trafic aérien et du modèle d'interface homme-machine. Cette thèse fournit également des indications pour les futures recherches sur la réalité augmentée appliquée aux tours de contrôle.


Lieu : Eurocontrol Experimental Centre, Centre de Bois des Bordes, 91222 Brétigny-sur-Orge, France - salle AE42 Emanuel SWEDENBORG