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Die Kommunikation zwischen Autonomen Fahrzeugen und Fußgängern in unklaren Situationen

By 9. Januar 2020 No Comments

Die Kommunikation zwischen Autonomen Fahrzeugen und Fußgängern in unklaren Situationen

Zusammenfassung: In diesem Artikel diskutiert Sebastian Stadler die Kompensation der fehlenden Kommunikation zwischen Autonomen Fahrzeugen (AV) und Fußgängern in unklaren Situationen mit externen Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMS).  Da in realen Experimenten möglicherweise Sicherheitsrisiken für Teilnehmer auftreten können, wird zur quantitativen und qualitativen Datenerhebung die Virtual Reality (VR) eingesetzt. Die wichtigsten Aspekte sind:

  1. Studienkontext: Die fehlende Kommunikation zwischen AVs und Fußgängern
  2. Der Einsatz von VR für Usability-Tests
  3. Studienaufbau in VR
  4. Einsichten und Implikationen

von Sebastian Stadler, Januar 2020


Studienkontext: Die fehlende Kommunikation zwischen AVs und Fußgängern

Die Kommunikation zwischen Fußgängern und Autofahrern erfolgt derzeit hauptsächlich über Blickkontakt und Gesten. Dies gilt insbesondere für uneindeutige Situationen wie an Zebrastreifen oder auf Parkplätzen. Da in Level 5 autonomen Fahrzeugen (AV) kein Fahrer mehr anwesend ist, kann diese Kommunikation nicht in der gleichen Art und Weise erfolgen. Diese Tatsache kann zu potenziell unklaren Situationen und damit zu Sicherheitsrisiken führen. Die Entwickler von TUMCREATE haben daher explizite Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMS) mit Hilfe von Usability-Tests evaluiert. Die Konzepte bestanden aus display-basierten MMS, die an der Vorderseite des AVs angebracht wurden, sowie aus Laser-Projektionen vor dem AV und auf der Fahrbahn oder auf dem Gehweg.

Virtual-Reality Anwendungen für Usability-Tests

Da Tests unter realen Bedingungen ein hohes Sicherheitsrisiko für Teilnehmer darstellen kann, wurden die Tests mit VR durchgeführt. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von VR für diese Studie war die Möglichkeit, immersive und realistische Szenarien zu erstellen, die zu authentischem Verhalten der Teilnehmer führten. Darüber hinaus stellt VR eine kostengünstige und zeitsparende Alternative zu Studien unter realen Bedingungen dar.

Studienaufbau in Virtual Reality

Die Designer verwendeten eine VR Brille (d.h. Head-Mounted Display) mit sechs Freiheitsgraden (HTC Vive Pro). So konnten neben den Kopfbewegungen auch räumliche Bewegungen verfolgt werden. Diese Tatsache erhöhte die Immersion der Teilnehmer erheblich, da die Bewegungen der Teilnehmer im realen Umfeld den Bewegungen in der virtuellen Umgebung entsprachen. Die Aufgabe für die Teilnehmer bestand während des Tests darin, wiederholt eine Einbahnstraße mit Hilfe eines Zebrastreifens zu überqueren. Jedes Mal, wenn sich die Teilnehmer der Straße näherten, näherte sich ein AV mit einem spezifischen MMS-Konzept. So konnten zehn MMS-Konzepte ausgewertet werden. Zusätzlich wurden die Teilnehmer einmal mit einem AV konfrontiert, das nicht mit einer expliziten MMS ausgestattet war. Dies stellte das Basisszenario für die anschließende Datenanalyse dar. Durch den Vergleich des Basisszenarios mit den MMS-Konzepten konnten die Entscheidungszeiten für die Teilnehmer zum Überqueren der Straße sowie die Fehlerraten abgeleitet werden. Darüber hinaus bewerteten die Teilnehmer im Anschluss an den VR Test jedes MMS-Konzept subjektiv.

Einblicke und Implikationen

Die quantitative und qualitative Datenerhebung der VR Studie führte zu folgenden Erkenntnissen:

  • Die Entscheidungszeiten verkürzen sich, wenn die AV mit einem expliziten MMS-Konzept ausgestattet ist
  • Die Fehlerraten sinken, wenn das AV mit einem expliziten MMS-Konzept ausgestattet ist
  • Die Teilnehmer fühlen sich durch explizite MMS unterstützt, wenn sie versuchen, die Straße zu überqueren
  • Explizite Kommunikationskanäle sind zur Klärung unklarer Situationen erforderlich
  • Klare Symbole mit roter und grüner Farbkodierung verringern das Gefahrenpotenzial für Fußgänger
  • Im Vergleich zu Laserprojektionen führen display-basierte MMS zu einem erhöhten Bewusstsein für die Verkehrssituation

Das Gesamtziel des Projekts war es, zu zeigen, dass die Implementierung von expliziten Kommunikationskanälen auf AVs die Sicherheit für Fußgänger, aber auch für Passagiere in AVs erhöhen kann. Fragen zu einer möglichen Standardisierung sowie zu Schulungsmaßnahmen für die Bürger bleiben zu klären. Diese Fragen werden in zukünftigen Studien bearbeitet.

References

Stadler, S., Cornet, H. and Frenkler, F. (2020), “Towards User Acceptance of Autonomous Vehicles : A Virtual Reality Study on Human-Machine Interfaces”, International Journal of Technology Marketing, Vol. 13 No. 3, available at: https://doi.org/10.1504/IJTMKT.2019.10025612 (in press).

Stadler, S., Cornet, H., Novaes Theoto, T. and Frenkler, F. (2019), “A Tool, not a Toy: Using Virtual Reality to Evaluate the Communication Between Autonomous Vehicles and Pedestrians”, in tom Dieck, M.C. and Jung, T.H. (Eds.), Augmented Reality and Virtual Reality, Springer Nature Switzerland AG, Cham, available at: https://doi.org/10.1007/978-3-030-06246-0_15.

Stadler, S., Cornet, H., Kong, P. and Frenkler, F. (2017), “How can communication between Autonomous Vehicles & Humans be improved by using Virtual Reality?”, Asia – Design Engineering Workshop 2017, Seoul, Korea.

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Our suggested citation is:

Stadler, Sebastian (2020): The Communication between Autonomous Vehicles and Pedestrians in Ambiguous Situations; xrealitylab-article from Jan. 09, 2020; URL: http://xrealitylab.com/virtual-reality-autonomous-vehicles-human-machine-interfaces/

 

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