liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The use of structural equation modeling to describe the effect of operator functional state on air-to-air engagement outcomes
Linköping University, Department of Management and Engineering. Linköping University, The Institute of Technology.
2009 (English)Doctoral thesis, monograph (Other academic)
Abstract [en]

Computational evidence of the operative usefulness of a new system is crucial in large system development processes concerning billions of euros or dollars. Although it is obvious that the human often is the most important and critical component of many systems, it has often been hard for Human Factors researchers to express human aspects in a computational and strict way. The thesis describes, through data based statistical modeling, how the concepts or constructs of sensor effectiveness, usability of information, mental workload, situation awareness and teamwork relates to each other and to the operative performance in a fourship of fighter pilots. Through the use of structural equation modeling, ad modum LISREL, a statistical model that describes how the operators’ functional state mediates the effects between technical system oriented variables, was developed.

The constructs used in the modeling process have received widespread scientific and operational attention. They have also been identified as multi-dimensional. Many different ways of measuring them have been developed in the scientific community, and the thesis focuses on the next step, i.e. how do these higher order constructs relate to each other in something as multi-dimensional as human activity in real situations?

A comprehensive human factors related dataset was collected in a large simulation based acquisition study that examined the requirements and properties of aircraft radar systems. The dataset contains 308 simulated engagements with data from four pilots each, i.e. 1232 cases in a database with 24 variables, generated by 37 pilots. The collected data and the resulting models thus summarizes more than 700 hours of experienced pilots’ complex behavior in an operationally valid environment, and in a way that is of theoretical interest as well as of importance in system development processes. The data thus comes from a real world study of complex processes in a dynamic context, although from a simulator. The thesis is a case example of modern ecologically valid experimental psychology. The data collection does not represent a classical experimental setup, but instead demonstrates methodological needs and considerations for human factors practitioners when working in system development studies. The fact that parts of the used data are classified has not affected the models and scientific conclusions, although the practical findings have been partly circumscribed in the presentation.

As a result of the statistical modeling effort, a structural equation model of how the chosen constructs relate to each other, and mediate effects between technical measures by a model of the operator, is proposed. Simplicity of the model was the goal, and based on former experiences and findings, a simplex structure was hypothesized. The final model shows that the covariances between the 24 measures can be explained by a quasi-simplex structure of seven factors.

Abstract [sv]

Statistiskt och matematiskt underbyggda slutsatser kring ett systems operativa användbarhet är kritiska i systemutvecklingsprocesser i mångmiljardklassen. Även om det är uppenbart att människan är den viktigaste och mest kritiska komponenten i många system har det ofta varit svårt för forskare inom området Människa System Interaktion (MSI) att uttrycka mänskliga faktorer på ett statistiskt och matematiskt strikt sätt. Den här avhandlingen visar och kvantifierar hur koncepten sensoreffektivitet, användbarhet hos information, mental arbetsbelastning, situationsmedvetande, samarbete och operativ prestation relaterar tilll varandra i en fyrgrupp militära flygförare genom modellering baserad på empiriska data. Genom att använda strukturella ekvationsmodeller, här m.h.a. LISREL, visas en statistisk modell av hur variabler som beskriver operatörernas förmåga att prestera medierar effekter mellan mer systemorienterade variabler.

De koncept eller faktorer som används i modelleringsprocessen har rönt stor vetenskaplig och operativ uppmärksamhet. De har också identifierats som mångdimensionella och inom forskningsområdet har en stor mängd olika mätmetoder utvecklats. Avhandlingen fokuserar på vad som sker i steget efter datainsamling, d.v.s. hur kan dessa faktorer relateras till varandra i något så mångdimensionellt som mänsklig aktivitet i verkliga situationer?

En omfattande beteendevetenskaplig datamängd samlades in under en stor simuleringsbaserad anskaffningsstudie som studerade krav för en ny flygplansradar. Databasen innehåller data från 308 simulerade flygföretag, med data från fyra flygförare per företag, d.v.s. 1232 rader i databasen med 24 variabler på varje rad, vilka genererats av 37 flygförare. Den insamlade datamängden sammanfattar mer än 700 timmar av erfarna flygförares arbete och prestation i en operativt relevant miljö på ett sätt som är både teoretiskt intressant och användbart i en systemutvecklingsprocess. Data kommer från en studie i verkligheten – även om verkligheten var simulerad – som handlade om komplexa processer i en dynamisk kontext. Avhandlingen är i sig ett exempel på en modern experimentalpsykologisk ansats som är giltig och användbar för tillämpade studier. Datainsamlingen representerar inte en klassisk experimentalpsykologisk ansats utan beskriver istället metodologiska behov och avvägningar som en MSI-forskare möter under arbete med systemutveckling. En delmängd av den insamlade datamängden är sekretessbelagd, vilket inte har påverkat modellerna eller de vetenskapliga slutsatserna, men vissa praktiska slutsatser har dock utelämnats.

Resultatet från modellutvecklingen är en strukturell ekvationsmodell som beskriver hur de utvalda koncepten relaterar till varandra och därigenom beskrivs relationen mellan tekniska mått m.h.a. en modell av flygförarna. Enkelhet och överblickbarhet i modellen var en del av målsättningen och baserat på tidigare erfarenheter användes en simplex struktur under modellkonceptualiseringsfasen. Den slutgiltiga modellen visar att kovarianserna mellan de 24 variablerna i databasen kan förklaras m.h.a. en kvasi-simplex struktur med sju faktorer.

Place, publisher, year, edition, pages
Linköping: Linköping University Electronic Press , 2009. , 119 p.
Series
Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations, ISSN 0345-7524 ; 1251
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-17224ISBN: 978-91-7393-657-6 (print)OAI: oai:DiVA.org:liu-17224DiVA: diva2:207559
Public defence
2009-04-17, A2, A-huset, korridor B, plan 2, Campus Valla, Linköpings universitet, Linköping, 10:15 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2009-03-11 Created: 2009-03-11 Last updated: 2009-04-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

The use of structural equation modeling to describe the effect of operator functional state on air-to-air engagement outcomes(1318 kB)3152 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1318 kBChecksum SHA-512
ae02925001673c041875d861b60faef60e54b8f56451f07bde3eda38b7f66a95d8b4f88770c130e1e4b36b81ff54b978796c17b2ef87281c6a310d01733d7825
Type fulltextMimetype application/pdf
Cover(342 kB)83 downloads
File information
File name COVER01.pdfFile size 342 kBChecksum SHA-512
3e5361a402e8f737c227d92957a544c20069f60816f9eae4cd1527395b414d54a0300d3b9bfba6bdf371cd9e1c66d31fc905ea0d6946cb23211f7b589917f10c
Type coverMimetype application/pdf

Authority records BETA

Castor, Martin

Search in DiVA

By author/editor
Castor, Martin
By organisation
Department of Management and EngineeringThe Institute of Technology
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3152 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 2640 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf