Titelaufnahme

The advancement of automated driving technology promises a magnitude of benefits for society and individuals, such as increased safety, improved traffic efficiency, or mobility for the impaired. Still, the potentially greatest benefit for the individual is the possibility to engage in non-driving related tasks (NDRTs), such as office work (e.g., writing emails, performing video calls and chats) and entertainment activities (e.g., gaming, watching a movie). The novel opportunity to engage in NDRTs could be achieved by utilizing novel display interfaces such as windshield displays (WSDs), enabled with augmented reality visualization capabilities for assisting the driver with depth perception. A windshield display provides a larger display space as compared to head-up displays (HUDs), and covers the driver's field of view through the vehicle's windscreen. However, the different levels of vehicle automation must be considered when new driver-vehicle cooperation interfaces are introduced. In SAE level 3, drivers must be prepared to resume control of the vehicle at any time, and on short notice, while in SAE level 5, the vehicle is able to perform the entire dynamic driving task without any need of a human operator. This issues a number of challenges to automotive user interfaces (AUIs), such as increased workload or stress resulting from frequent task modality switching. For SAE level 3 and higher, WSDs can support the driver in performing NDRTs using visualization techniques with the aim that distraction becomes engagement. Therefore, new AUIs must be introduced and evaluated, or existing AUIs must be adapted to increase user experience (UX) in automated vehicles while maintaining driver situation awareness. Improved safety for vulnerable road users or drivers with cognitive impairments can be achieved with WSDs by showing potential hazards directly in the driver's field of view. However, little research has been conducted on how potential users would use these displays, which information they desire, or where content should be located, and how to safely interact with this user interface in an automated vehicle. Therefore, in our research, we explore WSD content visualization and placement techniques as well as interaction modalities to support the driver in NDRTs engagements to improve safety and in-vehicle user experiences. Our user-centered design process encompassed the development of a virtual reality driving simulator for conducting safe and visually immersive user studies. Our results highlight the potential of WSDs for automated driving, driver/passenger preference for personalized content presentations, novel interactions as well as safety considerations when performing visually and cognitively demanding NDRTs.

Der Fortschritt in der Technologie des automatisierten Fahrens verspricht eine Reihe von Vorteilen für die Gesellschaft und Individuen, wie z.B. erhöhte Sicherheit, verbesserte Verkehrseffizienz oder Mobilität für Menschen mit Beeinträchtigungen. Der potenziell größte Nutzen für Fahrer liegt jedoch in der Möglichkeit, fahrfremde Aufgaben (NDRTs) zu erledigen, wie z.B. Büroarbeit und Unterhaltungsaktivitäten (E-Mails schreiben, Videotelefonate durchführen, einen Film ansehen). Die neuartige Möglichkeit, NDRTs zu erledigen, könnte durch den Einsatz neuartiger Display-Schnittstellen wie Windschutzscheiben-Displays (WSDs) erreicht werden, die mit Augmented-Reality-Visualisierungsfunktionen kombiniert sind. Ein Windschutzscheiben-Display bietet im Vergleich zu Head-up-Displays (HUDs) einen erweiterten Anzeigebereich, der das Sichtfeld des Fahrers durch die Windschutzscheibe weitgehend oder vollständig abdeckt. Bei der Einführung neuer Benutzerschnittstellen für die Interaktion zwischen Fahrer/Passagieren und Fahrzeug müssen jedoch die verschiedenen Stufen der Fahrzeugautomatisierung berücksichtigt werden. In SAE Level 3 muss der Fahrer darauf vorbereitet sein, die Fahrzeugsteuerung jederzeit und kurzfristig wieder zu übernehmen, während in SAE Level 5 das Fahrzeug in der Lage ist, die gesamte dynamische Fahraufgabe zu übernehmen. Dies stellt eine Reihe von Herausforderungen an die Benutzerschnittstellen von Fahrzeugen, wie z.B. erhöhten Stress durch häufigen Wechsel der Aufgabenmodalität. Für SAE Level 3 und höher können WSDs den Fahrer bei der Durchführung von NDRTs durch Visualisierungstechniken unterstützen, mit dem Ziel, dass Ablenkung zum Engagement wird. Daher müssen neue Benutzerschnittstellen erforscht und evaluiert oder bestehende angepasst werden, um die Benutzererfahrung in automatisierten Fahrzeugen zu verbessern und gleichzeitig den Fahrer aufmerksam zu halten. WSDs können dabei helfen, potenzielle Gefahren direkt im Sichtfeld des Fahrers zu visualisieren, was die Sicherheit für schwächere Verkehrsteilnehmer oder Fahrer mit kognitiven Beeinträchtigungen erhöht. Bisher wurde jedoch nur wenig darüber geforscht, wie potenzielle Fahrer diese Displays nutzen würden, welche Informationen sie wünschen oder wo sich die Inhalte befinden sollten, und wie sie mit dieser Benutzeroberfläche in einem automatisierten Fahrzeug interagieren. Unsere Ergebnisse, basierend auf Benutzerstudien, unterstreichen das Potenzial von WSDs für das automatisierte Fahren, die Präferenz von Fahrern für personalisierte Inhaltsdarstellungen, neuartige Interaktionen sowie Sicherheitsüberlegungen bei der Durchführung von NDRTs.