Adaptation du design des visualisations de type supervisions pour optimiser la transmission des notifications classées par niveau d’intérêt

Visualisations design adaptation to optimize the transmission of notifications sorted by relevance

• Auteur / Autrice : Jean-Paul Imbert
• Direction : Frédéric Dehais, Christophe Hurter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Neurosciences, comportement et cognition
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École Nationale de l'Aviation Civile (Toulouse ; 1968-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe d'accueil doctoral Commande des systèmes et dynamique du vol (Toulouse, Haute-Garonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neuroergonomie

Saillance visuelle

Circulation aérienne -- Contrôle

Mots clés libres

Contrôle aérien

Saillance

Notifications

Adaptabilité

Oculométrie

Neuroergonomie

Air traffic control

Saliency

Notifications

Adaptability

Eye tracking

Neuroergonomics

Résumé

Le contrôle aérien rentre dans une phase de profondes mutations liées à l’augmentation du trafic età l’évolution des outils permettant d’assurer le service. L’augmentation du nombre d’avions gérés parle contrôleur implique un nombre beaucoup plus important qu’auparavant d’informations à traiter etmémoriser ; or une part importante des causes d’incidents est déjà due à des problèmes de perception et demémorisation des informations amplifiées par la taille des écrans de contrôle. Ceux-ci sont particulièrementcritiques dans le cas de la perception des alarmes et des avertissements donnés par le système surla visualisation radar. Le design actuel de ce type d’alertes en France qui n’utilise que la couleur, faitaujourd’hui débat et il a été recommandé dans un bulletin de sécurité aérienne de le faire évoluer. Laperception des informations nécessaires à l’établissement d’une bonne conscience de la situation aériennedes contrôleurs est au centre de cette thèse. L’objet principal de ce travail est d’améliorer la conscience dela situation des contrôleurs en s’assurant que les éléments pertinents à leur disposition dont les alarmessont perçus dans des délais conformes à leur importance et que les actions nécessaires qui en découlentsont bien réalisées. Pour répondre à cette problématique, notre travail s’est porté sur deux axes. Le premierconsiste à étudier la tâche des contrôleurs de façon à analyser les informations nécessaires à la réalisationde certains objectifs et proposer un agent de suivi de la tâche qui pourrait les épauler. Le second porte surla perception des notifications, plus particulièrement en vision périphérique, et la conception de designspropres à améliorer leur perception ainsi que l’étude de leur impact sur la réalisation de la tâche. Grâceà une approche holistique basée sur l’utilisation d’un micro-monde ATC (Laby) et l’utilisation de capteursphysiologiques, nous avons pu évaluer plusieurs designs de notifications. Deux expérimentations ont étéconduites, la première utilisant de l’oculométrie, visait à mesurer le pouvoir attentionnel de cinq designs etleur impact sur la réalisation de la tâche. La seconde, en utilisant des données neurophysiologiques, visaità mesurer l’impact de deux designs sur la charge de travail. Les designs évalués ont servi à concevoir unsystème de notification intégré dans une nouvelle supervision radar qui a été couplé à l’agent de suivi dela tâche. La dernière expérimentation conduite durant ces travaux avait pour objectif d’évaluer l’impact decette nouvelle position de contrôle dont le design est orienté conscience de la situation sur la détection deproblèmes critiques. Les résultats obtenus montrent l’intérêt de ces nouveaux outils et leur impact positifsur la réalisation de la tâche des contrôleurs ainsi que la nécessité d’évaluer dans un contexte expérimentalcontrôlé les caractéristiques des designs de notifications pour les visualisations de supervision.

Air traffic control is undergoing a great change due to the increase of traffic and the evolution of thecontrol tools. The greater number of aircrafts managed by the controller implies a much greater load ofinformation to deal with and memorize than before. A significant part of accidents’ causes is already dueto the problem of information perception and memorization which is worsened by the size of the controlscreens which are particularly critical concerning the perception of alarms and warnings displayed onthe radar image. The current design in France of those types of alerts which rely on color is controversialand an Aviation Safety bulletin recommended it should be improved. The perception of informationcontributing to a satisfactory situation awareness by the air traffic controllers is central to this thesis whichaims at making sure alarms and relevant information are detected early enough and according to prioritiesand that the corresponding actions are actually performed. To answer the issue at stake our first work focusdealt with the study of the controllers’ task so as to analyze the required information in order to achievecertain objectives and provide a task monitoring agent that could support them. The second work focusdealt with the notifications perception, more specifically in the peripheral vision and the conception ofdesigns such as to improve their perception and the study of their impact on the performance of the task.Thanks to a holistic approach based on the use of an ATC microworld (Laby) and the use of physiologicalsensors we managed to assess several notification designs. Several experiments have been conducted,one using eye-tracking aimed at measuring attention capacity of five designs and their impact on theperformance of the task. The second used neurophysiologic data and aimed at measuring the impact oftwo designs on the work load. The assessed designs enabled to conceive a notification system integratedin a new radar supervision together with the task monitoring agent. The last experiment conducted in thecourse of this work aimed at measuring the impact of this new position of control whose design is situationawareness oriented, on the detection of critical problems. The obtained results show the relevance ofthese new tools and their positive impact on the performance of the task by controllers as well as the needto assess, in a controlled experimental context, the characteristics of notification designs for supervisionvisualization.