Stücke des Puzzles hochautomatisiertes Fahren: H-Metapher und H-Mode Zwischenbericht 2006

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1 Stücke des Puzzles hochautomatisiertes Fahren: H-Metapher und H-Mode Zwischenbericht 2006 Dr.-Ing. Frank O. Flemisch, Dipl.-Ing. Johann Kelsch, Dipl.-Psych. Anna Schieben, Dipl.-Inform. Julian Schindler > 15. Oktober 2006 > Folie 1

2 Überblick: DLR Verkehr / Automotive Automation im Fahrzeug H-Metapher H-Mode Das Puzzle hochautomatisiertes Fahren Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 2

3 Überblick: DLR Verkehr / Automotive Automation im Fahrzeug H-Metapher H-Mode Das Puzzle hochautomatisiertes Fahren Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 3

4 Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v. in der Helmholtz-Gemeinschaft Forschungsbereiche Luftfahrt Raumfahrt Energie Verkehr Das DLR in Zahlen Gesamtbudget: Mio. Euro Mio. Euro Wissenschaftliche Kompetenz: über MitarbeiterInnen davon WissenschaftlerInnen H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 4

5 Schwerpunkt Verkehr Verkehrsinstitute des DLR Institut für Verkehrsforschung Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung DNW Hamburg Trauen Braunschweig Göttingen Köln-Porz Bonn St. Augustin Neustrelitz Berlin-- Adlershof Institut für Fahrzeugkonzepte Darmstadt Lampoldshausen Stuttgart Oberpfaffenhofen Weilheim H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 5

6 Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung Sitz: Braunschweig Seit: März 2001 Leitung: Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer Mitarbeiter: Momentan 61 Mitarbeiter aus verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen Aufgabenspektrum Grundlagenforschung Erstellen von Konzepten und Strategien Prototypische Entwicklungen Forschungsgebiete Automotive Bahnsysteme H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 6

7 Themenfelder im Bereich Automotive Mensch-Maschine-System Erfahrung, Wissen, Ziele Empfindung! Action Warning Fahrerin/Fahrer Aktion Grundlagen der Fahrerassistenz Fahrermodellierung Systemarchitektur Fahrer-Umwelt: Verkehrsführung Angewandte Fahrerassistenz Menschzentrierte Gestaltung Mensch-Maschine- Schnittstelle Anpassung an Fahrer und Situation Erprobung der Fahrerassistenz Fahrzeugdynamik Fahrzeugverhalten Verkehrssituation Wahrnehmung Fahrerassistenzsystemelabor Entwicklung von Untersuchungsmethodiken H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 7

8 Research infrastructure: Automotive Systems Experimental System H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 8

9 Research infrastructure: Automotive Systems Virtual Reality Laboratory Projectors Headtracker Screen Mirrors Control desk H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 9

10 Research infrastructure: Automotive Systems Driving Simulator H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 10

11 Research infrastructure: Automotive Systems Research vehicle ViewCar Driver s gaze direction Digital Video Traffic scenario and driver D-GPS Lane detection Digital Video Surrounding scenario Laser scanner Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 11

12 Überblick: DLR Verkehr / Automotive Automation im Fahrzeug H-Metapher H-Mode Das Puzzle hochautomatisiertes Fahren Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 12

13 Automation im Fahrzeug: Technology pushes H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 13

14 Background: Automation complexity Productivity Safety New forms of automation and interaction Conventional Automation Complexity today Automation Complexity Complexity today Automation Complexity (Onken 1999, modified) H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 14

15 Überblick: DLR Verkehr / Automotive Automation im Fahrzeug H-Metapher H-Mode Das Puzzle hochautomatisiertes Fahren Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 15

16 ? H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 16

17 H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 17

18 H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 18

19 H-Metapher für Fahrzeuge Halten Sie dies für eine gute Idee? Nein, gar nicht Ja, sehr Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 19

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21 Assistance Automation 100% Human 100% Machine The H-Metaphor as a guideline for vehicle automation and -interaction Frank O. Flemisch, Catherine A. Adams, Sheila R. Conway, Ken H. Goodrich, Michael T. Palmer, Paul C. Schutte Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 21

22 Überblick: DLR Verkehr / Automotive Automation im Fahrzeug H-Metapher H-Mode Das Puzzle hochautomatisiertes Fahren Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 22

23 From H-Metapher to H-Mode H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 23

24 Theatersystem zur Gestaltung haptischer MMI Versuchsperson Confederate Elektronische Stange Stick Controller Simulationsumgebung Datenaufzeichnung H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 24

25 Erwartungsbasiertes Gestalten von Automation H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 25

26 Exploratives Vorgehen bei der Gestaltung von FAS H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 26

27 Campaign1: Exploration for 1d guidance tasks Exploration Usability Assessment Debriefing/Replay Proto1d Recording Proto1d Teaching T1d Recording T1d Teaching T1d Expectations PreRuns Prototype WalkThr. Theater Scenario MovingStopped Speed Distance Tight/LooseRein H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 27

28 H-Mode 1d: MovingStopped H-Autom Person Move Deman d Move Stop Stop Dema nd Move Demand S M S M Move S M S M Stop Stop Demand S M S M S M S M Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 28

29 H-Mode 1d: Distanz, Eis Snippet P H Exploration Usability Assessment Debriefing/Replay Proto1d Recording Proto1d Teaching T1d Recording T1d Teaching T1d Expectations PreRuns Prototype WalkThr. Theater Scenario MovingStopped Speed Distance Tight/LooseRein Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 29

30 H-Mode 1d: Scheme Tight Rein Loose Rein H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 30

31 H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 31

32 H-Mode 2d: Lane Keeping / Lane Departure Längs- und Querführung sind mental eng gekoppelt! Wir brauchen auch Mechanismen zum Auflösen v. Konflikten! Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 32

33 Pferd und virtuelles Kiesbett Arbitration H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 33

34 Unterstützung bei der Geschwindigkeitsregelung H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 34

35 H-Mode 2d: Lane Keeping / Lane Departure Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 35

36 H-Mode 2d, Lane Keeping, Lane Departure Feature DLR Nein, gar nicht Ja, sehr Mittelwert Die Interaktion mit dem Prototyp war intuitiv. Die Interaktion mit dem Prototyp war konsistent. Die Interaktion mit dem Prototyp war leicht zu erlernen , ,67 Ich hatte das Gefühl, das H-Fahrzeug und ich waren Partner ,12 Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 36

37 Geschwindigkeit und Spurabweichung (Blau: Ohne Unterstützung Orange: Mit) 60 0,60 Mittelwert km/h Mittelwert Querabweichung in Metern 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0 ohne Unterstützung Gesamtdurchlauf Prototyp Gesamtdurchlauf ohne Unterstützung nur Kurven Prototyp nur Kurven 0,00 ohne Unterstützung Gesamtdurchlauf Prototyp Gesamtdurchlauf Fehlerbalken: +/- 1,00 SD ohne Unterstützung nur Kurven Prototyp nur Kurven Fehlerbalken: +/- 1,00 SD Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 37

38 Wechselspiel aus quantitativer u. qualitativer Analyse H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 38

39 Bsp. f. Einzeleffekt: Mittelinsel -Effekt H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 39

40 H-Mode 2d: Lane Keeping / Lane Departure Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 40

41 Orig: Norfolk VA, 6:33 am EST Dest: Orlando FL, 9:00 am EST USER PERFERNCES Speed Economy Comfort Min Distance Software/Hardware 1D 2D 3D Team(s)/Network Inspiration Knowledge H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 41

42 SPARC Secure Propulsion using Advanced Redundant Control Extended Emergency Brake and Curve warning system Inform Warn Support Intervene t i t w t u t e t c Strategy of Assistant Systems Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 42

43 EU IP CityMobil Call FP6 09/05, Project Sustainable Development, Global Change and Ecosystems 1.6.2: Sustainable Surface Transport Consortium: TNO, CRF, Inria, Frog, Robosoft etc Automated People Mover Cyber Cars Dual Mode Vehicles H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 43

44 Überblick: DLR Verkehr / Automotive Automation im Fahrzeug H-Metapher H-Mode Das Puzzle hochautomatisiertes Fahren Frank.Flemisch@DLR.de H-Mode > 15. Oktober 2006 > Folie 44

45 Stücke des Puzzles hochautomatisiertes Fahren: H-Metapher und H-Mode Zwischenbericht 2006 Frank O. Flemisch, Johann Kelsch, Anna Schieben, Julian Schindler > 15. Oktober 2006 > Folie 45