External Human-Machine Interfaces for Automated Vehicles – Evaluating the Effects of Augmented Reality and External Human-Machine Interfaces on Vehicle-Pedestrian Interaction

Abstract

Der Eintritt automatisierter Fahrzeuge in den Straßenverkehr bringt sowohl Vorteile als auch Herausforderungen mit sich. Während automatisierte Fahrzeuge die Verkehrssicherheit verbessern und das Stauaufkommen verringern könnten, verändern sie die Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmenden, insbesondere mit zu Fuß Gehenden. In Situationen, die durch niedrige Geschwindigkeiten und kurze Distanzen geprägt sind, verlassen diese sich aktuell auf explizite Kommunikation von den Menschen am Steuer. Externale Mensch-MaschineSchnittstellen (external human-machine interfaces, eHMIs) könnten diese Kommunikation ersetzen; es fehlen jedoch Studien über ihre Wirksamkeit in komplexeren Verkehrssituationen und einige Probleme sind bisher nicht gelöst. Augmented Reality (AR) bietet eine Möglichkeit, um die Nachteile herkömmlicher eHMIs zu umgehen, aber ist noch nicht ausreichend erforscht. Ziel dieser Abschlussarbeit war es, das Potenzial von lichtbasierten und AR-basierten eHMIs in komplexeren Verkehrssituationen zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden 45 Teilnehmende instruiert, in der virtuellen Realität eine Straße zu überqueren, während sich ihnen aus beiden Fahrtrichtungen automatisierte Fahrzeuge näherten. Die Fahrzeuge kommunizierten über einen lichtbasierten oder einen AR-basierten Prototypen, die Kombination aus beiden oder gar nicht und bremsten entweder für die zu Fuß Gehenden oder nicht. Die eHMIs, insbesondere jene mit ARElementen, verringerten die Zeit für Querungsentscheidungen und die wahrgenommene mentale Belastung signifikant und verbesserten die subjektive Sicherheit und die Vorhersagbarkeit des Verhaltens der Fahrzeuge. Die gleichzeitige Kommunikation über das lichtbasierte und das ARbasierte eHMI führte nicht zu Nachteilen. Der positive Einfluss der eHMIs und der AR-Elemente blieb weitgehend stabil, unabhängig davon, ob die AVs bremsten oder nicht. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit die Bedeutung von expliziter Kommunikation automatisierter Fahrzeuge, die Beständigkeit ihrer Vorteile und das Potenzial von AR in der Gestaltung von eHMIs.