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Entwicklung und Evaluation eines Interaktionskonzepts zur manöverbasierten Führung von Fahrzeugen

Franz, Benjamin :
Entwicklung und Evaluation eines Interaktionskonzepts zur manöverbasierten Führung von Fahrzeugen.
[Online-Edition: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3963]
TU Darmstadt, Institut für Arbeitswissenschaft , Darmstadt
[Dissertation], (2014)

Offizielle URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3963

Kurzbeschreibung (Abstract)

In modernen Kraftfahrzeugen wird der Fahrer von einer Vielzahl an Fahrerassistenzsystemen unterstützt, die das Fahren sicherer und komfortabler machen sollen. Da die Systeme aus der Sicht des Fahrers als Einzelsysteme ausgeführt sind, muss der Fahrer allerdings mehrere Sys-teme parallel bedienen und überwachen. Um eine hieraus resultierende Überlastung des Fah-rers zu vermeiden, wird in der Literatur das Konzept der manöverbasierten Fahrzeugführung vorgeschlagen. Hierbei übergibt der Fahrer dem Fahrzeug Manöver- und Parameterkommandos (z.B. Fahrstreifenwechsel links und Wunschgeschwindigkeit), die anschließend vom Fahr-zeug selbstständig ausgeführt werden. Die Umsetzung dieses Konzepts setzt die Entwicklung und Evaluation geeigneter Interaktionskonzepte voraus. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher zunächst die Begriffe Interaktion und Interaktionskonzept für die manöverbasierte Fahrzeugführung definiert. Weiterhin werden auf Basis von Standards und Richtlinien Kriterien für die Gestaltung und Bewertung von Mensch-Maschine-Interaktion für die manöverbasierten Fahrzeugführung aufgestellt. In insgesamt drei Iterationen werden anschließend drei Interaktionskonzepte (taktiles Touchdisplay, Gestenerkennung und pieDrive) für die manöverbasierte Fahrzeugführung weiter bzw. neu entwickelt und in Probandenversuchen im Fahrsimulator evaluiert. Es zeigt sich, dass die zentralen Bewertungskriterien der Interaktion bei der manöverbasierten Fahrzeugführung die Blickverteilung sowie die Anzahl der Eingabefehler sind. Weiterhin konnte in den ersten zwei Iterationen bei Autobahnfahrten gezeigt werden, dass das taktile Touchdisplay gegenüber den anderen Konzepten Nachteile hinsichtlich der Blickverteilung, aber Vorteile bezüglich der Anzahl der Eingabefehler aufweist. Insgesamt schnitt das Interaktionskonzept pieDrive bei den Autobahnversuchen der zweiten Iteration am besten ab, sodass es für Überland- und Stadtfahrten weiterentwickelt wurde. In der dritten Iteration konnte in einer Langzeitstudie bei Stadt-, Überland- und Autobahnfahrten gezeigt werden, dass alle Anforderungen durch pieDrive weitgehend erfüllt wurden. Es zeigte sich aber auch, dass weiterer Entwicklungs- und Untersuchungsbedarf besteht, der im letzten Kapitel dieser Arbeit aufgezeigt wird.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2014
Autor(en): Franz, Benjamin
Titel: Entwicklung und Evaluation eines Interaktionskonzepts zur manöverbasierten Führung von Fahrzeugen
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

In modernen Kraftfahrzeugen wird der Fahrer von einer Vielzahl an Fahrerassistenzsystemen unterstützt, die das Fahren sicherer und komfortabler machen sollen. Da die Systeme aus der Sicht des Fahrers als Einzelsysteme ausgeführt sind, muss der Fahrer allerdings mehrere Sys-teme parallel bedienen und überwachen. Um eine hieraus resultierende Überlastung des Fah-rers zu vermeiden, wird in der Literatur das Konzept der manöverbasierten Fahrzeugführung vorgeschlagen. Hierbei übergibt der Fahrer dem Fahrzeug Manöver- und Parameterkommandos (z.B. Fahrstreifenwechsel links und Wunschgeschwindigkeit), die anschließend vom Fahr-zeug selbstständig ausgeführt werden. Die Umsetzung dieses Konzepts setzt die Entwicklung und Evaluation geeigneter Interaktionskonzepte voraus. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher zunächst die Begriffe Interaktion und Interaktionskonzept für die manöverbasierte Fahrzeugführung definiert. Weiterhin werden auf Basis von Standards und Richtlinien Kriterien für die Gestaltung und Bewertung von Mensch-Maschine-Interaktion für die manöverbasierten Fahrzeugführung aufgestellt. In insgesamt drei Iterationen werden anschließend drei Interaktionskonzepte (taktiles Touchdisplay, Gestenerkennung und pieDrive) für die manöverbasierte Fahrzeugführung weiter bzw. neu entwickelt und in Probandenversuchen im Fahrsimulator evaluiert. Es zeigt sich, dass die zentralen Bewertungskriterien der Interaktion bei der manöverbasierten Fahrzeugführung die Blickverteilung sowie die Anzahl der Eingabefehler sind. Weiterhin konnte in den ersten zwei Iterationen bei Autobahnfahrten gezeigt werden, dass das taktile Touchdisplay gegenüber den anderen Konzepten Nachteile hinsichtlich der Blickverteilung, aber Vorteile bezüglich der Anzahl der Eingabefehler aufweist. Insgesamt schnitt das Interaktionskonzept pieDrive bei den Autobahnversuchen der zweiten Iteration am besten ab, sodass es für Überland- und Stadtfahrten weiterentwickelt wurde. In der dritten Iteration konnte in einer Langzeitstudie bei Stadt-, Überland- und Autobahnfahrten gezeigt werden, dass alle Anforderungen durch pieDrive weitgehend erfüllt wurden. Es zeigte sich aber auch, dass weiterer Entwicklungs- und Untersuchungsbedarf besteht, der im letzten Kapitel dieser Arbeit aufgezeigt wird.

Ort: Darmstadt
Kollation: 276
Freie Schlagworte: manöverbasiertes Fahren, pieDrive, teilautomatisiertes Fahren, hochautomatisiertes Fahren, Conduct-by-Wire, Interaktionskonzept, Mensch-Maschine-Schnittstelle
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Institut für Arbeitswissenschaft (IAD)
Hinterlegungsdatum: 25 Mai 2014 19:55
Offizielle URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3963
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-39633
Referenten: Bruder, Prof. Dr. Ralph ; Winner, Prof. Dr. Hermann
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 23 April 2014
Schlagworte in weiteren Sprachen:
Einzelne SchlagworteSprache
maneuver-based driving, pieDrive, semi-automated driving, highly-automated driving, Conduct-by-Wire, interaction concept, human machine interfaceEnglisch
Alternatives Abstract:
Alternativer AbstractSprache
In modern motor vehicles, the driver is supported by a variety of driver assistance systems which should make driving safer and more comfortable. Since, from the driver’s point of view, the systems are designed as individual systems, the driver must operate and monitor multiple systems in parallel. In order to counteract the resulting mental overload of the driver, the concept of maneuver-based driving has been proposed. Within the concept of maneuver-based driving, the driver assigns maneuver and parameter commands to the vehicle (e.g. lane change left or desired velocity), which are then executed autonomously by the vehicle. The implementation of this concept requires the development and evaluation of appropriate interaction concepts. In this work, the terms interaction and interaction concept for maneuver-based vehicle guidance are defined. Furthermore, established criteria from norms and guidelines for the design and evaluation of man-machine interaction are adapted to maneuver-based vehicle guidance. Afterwards, in a total of three iterations, three interaction concepts (tactile touch display, gesture recognition and pieDrive) will be further or newly developed and then evaluated in driving simulator studies with test subjects. It turns out that the two key criteria for the evaluation of interaction concepts for maneuver-based vehicle guidance are gaze distribution and the number of input errors. Furthermore, it was shown during the first two evaluation phases on motorway scenarios that the tactile touch display has advantages in terms of input errors and disadvantages in terms of gaze distribution compared to the other two concepts. Overall, in the second iteration, the interaction concept pieDrive was evaluated as the best in motorway environments and was thereby chosen for further development to suit the requirements of inner city and country roads. In the third and last iteration, a long-term driving simulator study with city, country, and motorway driving environments showed that pieDrive was able to meet all requirements set forth. However, there is a need for further development and research in this area which is described in the last chapter of this work.Englisch
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