Entwicklung einer Darstellung von topographischen Daten in Mixed Reality unter Nutzung der HoloLens 2 zur Steigerung des Situationsbewusstseins von Luftfahrzeugführenden

Abstract

In der Luftfahrt gilt der Verlust des Situationsbewusstseins nachweislich als Hauptursache für Flugunfälle, die in einer tödlichen Kollision mit dem Gelände oder Hindernissen enden. Zur Vermeidung dieser Unfallkategorie ist der Einbau eines Terrain Awareness and Warning System (TAWS) in bestimmten Luftfahrzeugen verpflichtend. Die Entwicklung von Mixed Reality (MR) eröffnet die Möglichkeit der Nutzung von MR-Brillen in Luftfahrzeugen. Daher wird in der vorliegenden Arbeit die Umsetzung einer Darstellung topographischer Daten unter Nutzung der MR-Brille HoloLens 2 untersucht. Das Vorgehen wird anhand einer nutzerorientierten Anforderungsanalyse strukturiert. 18 Luftfahrzeugführer wurden in Interviews befragt, welche Eigenschaften eine MR-Darstellung von topographischen Daten aufweisen muss. Dazu wurde das Kano-Modell der Kundenzufriedenheit verwendet. Die aufgestellten Anforderungen wurden anhand der Game Engine Unreal Engine in eine dreidimensionale und mehrfarbige Darstellung des Geländes in der HoloLens 2 umgesetzt. Zur Analyse der Veränderung des Situationsbewusstseins und der Validierung der Anforderungen wurde ein Simulatortest entworfen. Der Simulatortest fand in einem Kampflugzeug Simulationssystem des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) statt und fünf Luftfahrzeugführern nahmen teil. Während des Simulatortests wurde die dreidimensionalen Geländedarstellung in der HoloLens 2 mit einer zweidimensionalen Geländedarstellung auf einem traditionellen Heads-Down-Cockpitdisplay bezüglich des Situationsbewusstseins verglichen. Dazu wurden die Bewertungsmethoden SAGAT, SART und SASHA-Q verwendet. Das Situationsbewusstsein stieg bei drei Luftfahrzeugführern an, während es bei einem konstant blieb und sich bei einem verringerte. Die Umsetzung und die Nutzbarkeit der MRDarstellung des Geländes in der HoloLens 2 wurde von den Probanden positiv bewertet. Weiterführende Forschung in diesem Bereich könnte auf die Weiterentwicklung der MRDarstellung von topographischen Daten oder auf eine umfangreichere Bewertung des Situationsbewusstseins unter Nutzung einer MR-Brille ausgerichtet sein.