Παρασκευή, 28 Ιουνίου 2024, ώρα 14:30 στο Μουσείο Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Την παρουσίαση θα ακολουθήσει επίδειξη του συστήματος.
Τριμελής επιτροπή: Χ. Θεοχάρης, Σ. Χατζηευθυμιάδης, Μ. Ρούσσου (επιβλέπουσα)
Design and Evaluation of a Co-Embodied Shared Virtual Reality Environment for Instructor-Student Flight Training Simulation
This thesis investigates the potential of utilizing a shared virtual reality (VR) environment in flight training simulation. Traditionally, flight training is carried out either in an actual aircraft or in a flight simulator. However, in scenarios involving primarily single-seater aircraft, such as fighter jets, effective communication between instructor and student can be hindered by the physical constraints of the cockpit. Typically, simulators offer limited space, accommodating only the student, while real aircraft are often twin-seaters with isolated cockpits. Consequently, instructor-student communication is restricted to voice interaction. The utilization of a shared VR environment aims to overcome these constraints by immersing both instructor and student in a shared virtual cockpit, enabling them to share a common perspective and engage in more natural interaction. In this co-embodied virtual environment, the instructor's and the trainee's hands are visualized by avatars visible to both users, allowing for enhanced collaboration and communication. A prototype system was designed and developed using the Unity engine, FlightGear flight simulation software, and Meta Quest 2 VR headset. The system was evaluated with four instructor-student pairs via a user study comparing its effectiveness with a VR flight simulation where instructor and student are not co-embodied.
The study indicated that the co-embodied shared VR setup enhanced instructor-student communication and reduced mental workload, resulting in more efficient training sessions compared to non-co-embodied VR environments. However, challenges such as the lack of haptic feedback in virtual controls and the reduced visual fidelity of the simulated environment were identified as limitations that impact its effectiveness. The findings suggest that shared VR environments have the potential to be an effective and cost-efficient flight training tool, especially for aircraft with communication constraints between instructor and student. Nonetheless, addressing the issues related to VR technology and user experience will be crucial for its successful implementation.
The contribution of this thesis lies in the design of co-embodiment and its demonstrated effectiveness as a cost-effective alternative to traditional pilot training methods.
--
Σχεδιασμός και Αξιολόγηση Συν-ενσωματωμένου Συνεργατικού Περιβάλλοντος Εικονικής Πραγματικότητας στην Προσομοίωση Πτητικής Εκπαίδευσης με Εκπαιδευτή-Εκπαιδευόμενο
Η παρούσα διπλωματική διερευνά τις δυνατότητες χρήσης ενός συνεργατικού περιβάλλοντος εικονικής πραγματικότητας (VR) στην προσομοίωση πτητικής εκπαίδευσης. Παραδοσιακά, η εκπαίδευση πτήσης πραγματοποιείται είτε σε πραγματικό αεροσκάφος είτε σε προσομοιωτή πτήσης. Ωστόσο, σε σενάρια που αφορούν κυρίως μονοθέσια αεροσκάφη, όπως μαχητικά αεροσκάφη, η αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ εκπαιδευτή και μαθητή μπορεί να παρεμποδιστεί από τους φυσικούς περιορισμούς του πιλοτηρίου. Συνήθως, οι προσομοιωτές προσφέρουν περιορισμένο χώρο, φιλοξενώντας μόνο τον μαθητή, ενώ τα πραγματικά αεροσκάφη είναι συχνά διθέσια με απομονωμένα πιλοτήρια. Κατά συνέπεια, η επικοινωνία εκπαιδευτή-μαθητή περιορίζεται στη φωνητική αλληλεπίδραση. Η χρήση ενός κοινόχρηστου περιβάλλοντος VR στοχεύει να ξεπεράσει αυτούς τους περιορισμούς τοποθετώντας τόσο τον εκπαιδευτή όσο και τον μαθητή σε ένα κοινόχρηστο εικονικό πιλοτήριο, επιτρέποντάς τους να μοιράζονται μια κοινή προοπτική και να συμμετέχουν σε πιο φυσική αλληλεπίδραση. Σε αυτό το συν-ενσωματωμένο εικονικό περιβάλλον, τα χέρια του εκπαιδευτή και του εκπαιδευόμενου οπτικοποιούνται με avatars ορατά και στους δύο χρήστες, επιτρέποντας βελτιωμένη συνεργασία και επικοινωνία. Σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο σύστημα χρησιμοποιώντας τη μηχανή Unity, το λογισμικό προσομοίωσης πτήσης FlightGear και το σύστημα VR Meta Quest 2. Το σύστημα αξιολογήθηκε με τέσσερα ζευγάρια εκπαιδευτών-μαθητών μέσω μιας μελέτης που συνέκρινε την αποτελεσματικότητά του με μια προσομοίωση πτήσης VR όπου ο εκπαιδευτής και ο μαθητής δεν συν-ενσωματώνονται.
Η μελέτη έδειξε ότι το συν-ενσωματωμένο εικονικό περιβάλλον ενίσχυσε την επικοινωνία εκπαιδευτή-μαθητή και μείωσε τον νοητικό φόρτο εργασίας, με αποτέλεσμα πιο αποτελεσματικές εκπαιδευτικές συνεδρίες σε σύγκριση με περιβάλλοντα VR χωρίς συν-ενσωμάτωση. Ωστόσο, προκλήσεις όπως η έλλειψη απτικής ανάδρασης στα εικονικά μέσα χειρισμού και η μειωμένη οπτική πιστότητα του προσομοιωμένου περιβάλλοντος αναγνωρίστηκαν ως περιορισμοί που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητά του. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα κοινά περιβάλλοντα VR έχουν τη δυνατότητα να είναι ένα αποτελεσματικό και οικονομικά αποδοτικό εργαλείο εκπαίδευσης πτήσης, ειδικά για αεροσκάφη με περιορισμούς επικοινωνίας μεταξύ εκπαιδευτή και μαθητή. Ωστόσο, η αντιμετώπιση των ζητημάτων που σχετίζονται με την τεχνολογία VR και την εμπειρία χρήστη θα είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχή εφαρμογή της.
Η συμβολή της διπλωματικής εργασίας έγκειται στον σχεδιασμό της συν-ενσωμάτωσης και την αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητά της ως μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές μεθόδους εκπαίδευσης πιλότων.