Design and Evaluation of Context-Based Adaptation Rules for an Adaptive Augmented Vision Based Assistance System for Air Traffic Control Towers

Kurzfassung

Die Arbeit von Fluglotsen in der Platz- und Rollkontrolle basiert auf zwei Haupt-Informationsquellen: der Sicht nach außen auf die Umgebung und die Flugzeuge (head up) und die Sicht auf Anzeigen, die zum Beispiel Radar- oder Flugplaninformationen enthalten (head down). Da beide Quellen für die Arbeit wichtig sind, müssen die Lotsen bei der Arbeit ständig zwischen ihnen hin- und herwechseln. Das erzeugt eine erhöhte Arbeitsbelastung und kann das Situationsbewusstsein der Lotsen negativ beeinflussen. Um dieses Problem zu verringern, sind head up-Displays vorgeschlagen worden. Sie sollen dem Losten ermöglichen, mehr Zeit in der head up-Sicht zu verbringen. Bisherige Prototypen zu diesem Zweck leiden allerdings unter einem Informationsüberfluss (display clutter). Um dieses Problem zu lösen, ist adaptive Automation vorgeschlagen worden. Dieser Begriff bezeichnet Mensch-Maschine-Systeme, bei denen die Automatik dynamisch zur Laufzeit sein Verhalten in Bezug auf Aufgabenallokation und -terminierung, sowie Informationsgehalt und Ausgabemodalität anpassen kann. Ziel dieses Design ist es, der Mensch-Maschine-Schnittstelle inhärente Probleme zu lösen. In dieser These wird ein bestehendes Konzept zum adaptiven Informationsmanagement zur Steuerung einer head up-Unterstützung für Towerlotsen weiterentwickelt. Dazu werden Regeln zur adaptiven Schaltung einer kontaktsensitiven Informationsdarstellung aufgestellt und in einen adaptiven Algorithmus überführt. Als Eingangsinformationen dienen Flugplaninformation, Flugzeugpositionsdaten und Informationen über die Flughafen-Topografie. Der adaptive Algorithmus ist in einer Vorstudie mit fünf Teilnehmern in der Simulationsumgebung ATS360 erprobt worden. Zur quantitativen Bewertung sind während der Simulationsläufe mittels eye tracking die Anteile von head up und head down am Blickverhalten ermittelt worden. Das display clutter ist durch spezielle Fragebögen erhoben worden. Weiterhin ist in den Nachbesprechungen die Rückmeldung der Teilnehmer erfasst worden, welche in die weitere Systementwicklung einfließen soll. Obwohl die Studie durch die begrenzte Teilnehmerzahl nur als Vorstudie zu werten ist, sind die Ergebnisse vielversprechend: durch den Einsatz des adaptiven head up-Displays steigt die durchschnittliche head up-Zeit auf 58% verglichen mit 35% ohne head up-Display. Auch die Rückmeldungen der Studienteilnehmer sind grundsätzlich positiv. Uneindeutig hingegen sind die Ergebnisse bezüglich display clutter: während die Fragebögen für die komplexe adaptive Lösung ungünstige clutter-Werte ergeben, sind die Rückmeldungen der Teilnehmer zu diesem System grundsätzlich positiv. Auch weist diese Konfiguration die durchschnittlich höchste head up-Zeit auf. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein adaptives Informationsmanagement grundsätzlich eine Lösung für die bisherigen Nachteile von head up-Displays (wie display clutter) darstellt und das Potential hat, die head up-Zeit von Fluglotsen in der Platzkontrolle zu steigern.