Exigences en matière de vision pour les écrans de réalité étendue en aviation militaire

Possibilité de financement

Exigences en matière de vision pour les écrans de réalité étendue en aviation militaire.

Échéances et budget prévus

* Le financement de 95 000 $ pour la première année a été réaffecté à la deuxième année.

Aperçu

Les avions militaires modernes utilisent la technologie d’écran de réalité étendue (XR) fixé au casque pour fournir des renseignements sur le vol, l’avion et les tactiques à l’équipage. Toutefois, certains utilisateurs de ces écrans présentent des symptômes liés à la vision (p. ex. fatigue visuelle, diplopie et nausées), qui peuvent nuire aux performances et à l’état de préparation opérationnelle. Des recherches empiriques sont nécessaires pour déterminer les différences individuelles en matière de vision qui contribuent aux performances et à la compatibilité avec les écrans de réalité étendue et pour déterminer les outils cliniques et les normes qui peuvent être utilisés pour améliorer l’efficacité de la sélection des équipages pour les fonctions qui utilisent ces écrans.

Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC) étudie ce sujet à l’appui des Services de santé des Forces canadiennes (SSFC) et de l’Aviation royale canadienne (ARC). Dans ce cadre, RDDC fait la promotion d’une possibilité de financement visant la recherche pour :

• déterminer empiriquement les liens entre les différences individuelles en matière de vision binoculaire et la performance et la compatibilité avec les écrans de réalité étendue dans l’aviation militaire;
• cibler les outils cliniques qui peuvent être utilisés pour sélectionner des personnes dans ce contexte;
• élaborer des lignes directrices cliniques afin d’optimiser le nombre de personnes pouvant utiliser ces systèmes de manière sûre et efficace.

Contexte

Les SSFC sont tenus d’évaluer la santé visuelle des membres de l’ARC pour s’assurer qu’ils respectent les normes de sécurité militaire, qui doivent être revues périodiquement à mesure que de nouveaux avions, de l’avionique et de nouvelles tâches pour les équipages sont introduits. L’aviation militaire moderne utilise de plus en plus l’affichage tête haute fixée au casque pour alléger la charge cognitive des pilotes qui doivent surveiller et contrôler plusieurs fonctions de l’avion. Ces éléments d’affichage tête haute peuvent être affichés avec transparence afin que le pilote puisse voir à travers l’écran et observer le poste de pilotage et la verrière, ou dans d’autres cas, l’affichage tête haute peut être superposé à des images de scènes synthétiques présentées dans l’écran fixé à la tête. Ces écrans d’aviation fixés à la tête peuvent être considérés comme des écrans de « réalité augmentée » (RA), entrant dans la catégorie de la réalité étendue sur le marché des consommateurs.

Les applications des écrans de réalité étendue dans le domaine civil ont révélé d’importants problèmes de convivialité. Un problème bien documenté lié aux applications civiles est le « mal du virtuel », où l’utilisateur peut ressentir un ensemble de symptômes négatifs qui s’apparentent à la nausée et au mal des transports. Ce problème a été associé aux simulations immersives, notamment les simulateurs de vol et les simulateurs et les écrans de réalité virtuelle (RV), mais on signale également qu’il touche d’autres types d’écrans dans le spectre de la réalité étendue, tels que la réalité augmentée (RA). Le mal du virtuel a également une composante visuelle, notamment la fatigue oculaire et la fatigue visuelle. Par conséquent, certains aspects du mal du virtuel devraient être considérés comme pertinents dans le contexte de l’évaluation de la vision aéromédicale.

L’aviation militaire représente un contexte très différent pour les écrans de réalité étendue par rapport au domaine civil, en raison des différences au niveau de la population d’utilisateurs, des tâches et de l’environnement. Les pilotes militaires effectuent des manœuvres aériennes qui imposent des forces extrêmes sur le corps et qui peuvent provoquer le mal de l’air chez les personnes inexpérimentées. Ces manœuvres peuvent également être effectuées dans des conditions atmosphériques hypobares et potentiellement hypoxiques. Si le mal du virtuel peut être prévisible dans ces conditions, des rapports anecdotiques font état de problèmes visuels tels que la fatigue oculaire, la vision floue et la diplopie, les principaux symptômes négatifs. Ces symptômes sont soupçonnés d’être liés à la vision binoculaire; par exemple, les utilisateurs peuvent avoir des difficultés à fusionner les images affichées de la réalité étendue pour chaque œil, et ils peuvent ressentir une tension liée à une mauvaise coordination vergence-accommodement ou à des déplacements fréquents du plan focal. Si certains des problèmes d’utilisation des écrans de réalité étendue peuvent être résolus par des améliorations technologiques, il est essentiel, du point de vue de la sélection du personnel, de savoir s’il existe des différences individuelles en matière de vision binoculaire qui influencent la capacité d’une personne à utiliser ces dispositifs au maximum de leur potentiel et pendant une période prolongée (p. ex. des heures) au cours d’opérations militaires.

Portée et objectifs de la recherche

• Concevoir et mener une étude empirique sur les besoins potentiels en matière de vision binoculaire pour l’utilisation d’écrans de réalité étendue en aviation militaire.
• Intégrer une tâche simulée d’aviation militaire qui constitue une utilisation écologiquement valable de la capacité d’écran de réalité étendue. En particulier, la simulation de tâches devrait comprendre un écran de réalité augmentée fixé à la tête ou sur le casque qui présente de manière binoculaire des éléments superposés tels que la vitesse, les renseignements sur l’avion et les renseignements sur les tactiques, tandis que l’utilisateur visualise les instruments du poste de pilotage et le paysage à l’extérieur de l’aéronef.
• Utiliser cette simulation de tâche dans le cadre d’une recherche sur les différences individuelles afin d’établir un lien entre les variables de la vision binoculaire, la performance de la tâche de vol et la rétroaction subjective des participants. Ce travail permettra d’élaborer des normes de vision pour la sélection du personnel, en ciblant le grand public canadien à la recherche de service militaire.
• Les principales questions guidant ce travail sont les suivantes :
  1. Quels sont les aspects de la vision binoculaire qui sont essentiels ou qui permettent la performance et l’utilisation des écrans de réalité étendue en aviation militaire?
  2. Quelles mesures cliniques ou quels essais peuvent quantifier ces fonctions visuelles de manière précise et fiable, et donc être utilisés pour l’évaluation médicale des équipages?
  3. Existe-t-il des limites ou des seuils raisonnables pour ces mesures qui permettraient de maximiser l’inclusion de personnes capables d’utiliser de manière sûre et efficace les écrans de réalité étendue en aviation militaire?

Extrants attendus

• Conception de l’étude et protocole d’éthique : Le récipiendaire élaborera la conception de l’étude en collaboration avec le promoteur de RDDC afin d’assurer qu’elle est conforme aux objectifs du programme. Le récipiendaire préparera et soumettra également le ou les protocoles d’éthiques appropriés pour examen et approbation, qui portent sur les activités de collecte de données de l’étude.
• Examens des progrès réalisés : Le récipiendaire fournira des mises à jour régulières au promoteur de RDDC pour lui faire part des progrès accomplis en vue de la réalisation des principales étapes. Ces mises à jour peuvent prendre la forme de rapports, de réunions ou d’autres modes de communication convenus.
• Rapport final : Une fois le projet terminé, le récipiendaire soumettra un rapport final détaillant la méthodologie, les résultats et les conclusions de l’étude. Ce rapport visera à établir un lien entre les mesures cliniques de la vision, d’une part, et les performances des utilisateurs et leur expérience de l’utilisation des écrans de réalité étendue, d’autre part, et à fournir des indications ou des lignes directrices sur la façon dont ces mesures pourraient améliorer l’utilisation sûre et efficace des écrans de réalité étendue dans le domaine de l’aviation.
• Échange de données : Le récipiendaire mettra à la disposition du promoteur de RDDC des ensembles de données anonymes découlant de l’étude, dans le respect des considérations éthiques et des accords d’échange de données.
• Publication des résultats : Le récipiendaire est encouragé à collaborer avec le promoteur de RDDC pour publier les résultats de l’étude dans des revues à comité de lecture ou d’autres publications pertinentes, contribuant ainsi à l’élargissement de la communauté scientifique et à l’avancement des connaissances dans le domaine.

Qualifications des candidats et exigences de sélection

• L’équipe candidate sera dirigée par un chercheur principal titulaire d’un doctorat dans un domaine pertinent (psychologie perceptuelle, optométrie et sciences de la vision, etc.).
• L’équipe candidate comprend une expertise substantielle sur les facteurs humains visuels des écrans de réalité étendue, démontrée dans des publications scientifiques à comité de lecture.
• L’équipe candidate a une expérience de la recherche sur les exigences en matière de vision pour l’aviation militaire, démontrée par des publications scientifiques à comité de lecture.
• L’équipe candidate est spécialisée dans les différences individuelles en matière de perception visuelle et de mesure clinique de la vision, avec un accent particulier sur la vision binoculaire (p. ex. la stéréopsie, la fusion, l’alignement oculaire).

Présentation des demandes

Veuillez télécharger et soumettre le formulaire de demande de financement de la recherche.

Demandes de renseignements

Si vous avez des questions sur cette possibilité de financement, envoyez un courriel au bureau de recherche d’ACC.

Références

Kennedy, R. S., Lane, N. E., Berbaum, K. S. et Lilienthal, M. G. (1993). « Simulator sickness questionnaire: An enhanced method for quantifying simulator sickness. » The International Journal of Aviation Psychology, vol. 3, n^o 3, p. 203-220.

Saredakis, D. et Szpak, A., Birckhead, B., Keage, H. A. D., Rizzo, A. et Loetscher, T. (2020). « Human factors associated with virtual reality sickness in head-mounted displays: A systematic review of meta-analysis. » Frontiers in Human Neuroscience, vol. 14, n^o 96, p. 1-17, doi : https://doi.org/10.3389/fnhum.2020.00096

Stanney, K., Lawson, B. D., Rokers, B., Dennison, M., Fidopiastis, C., Stoffregen, T., Weech, S. et Fulvio, J. M. (2020). « Identifying causes of and solutions for cybersickness in immersive technology: Reformulation of a research and development agenda. » International Journal of Human-Computer Interaction, vol. 36, n^o 19, p. 1783-1803, doi : 10.1080/10447318.2020.1828535