Kommunikation für autonome Fahrzeuge verbessern

Autonome Fahrzeuge (AVs) werden auf den Strassen immer häufiger und haben das Potenzial, das Reisen sicherer zu machen. Eine der grössten Herausforderungen bei AVs ist, wie sie mit Menschen, besonders mit Fussgängern, kommunizieren. Da AVs keine menschlichen Fahrer haben, die Signale geben, kann es für Fussgänger schwierig sein, zu wissen, was die Fahrzeuge vorhaben. Um dabei zu helfen, werden neue Technologien entwickelt, die externe Mensch-Maschine-Schnittstellen (eHMI) genannt werden. Diese Schnittstellen nutzen Lichter, Geräusche und andere Signale, um Informationen darüber zu vermitteln, was das AV gerade macht.

Während Forscher untersucht haben, wie EHMIs in einfachen Situationen mit einem Fussgänger und einem Fahrzeug funktionieren, brauchen wir noch mehr Informationen darüber, wie sie in belebten Umgebungen mit vielen Fussgängern und Fahrzeugen funktionieren. Dieser Artikel betrachtet Ergebnisse aus verschiedenen Studien, um die Hauptkommunikationsprobleme zu verstehen, die auftreten, wenn AVs mit mehreren Verkehrsteilnehmern interagieren.

#Der Bedarf an eHMIs

AVs sind so konzipiert, dass sie sicherer sind als menschliche Fahrer, weil sie schnell auf Gefahren auf der Strasse reagieren können. Es gibt jedoch noch Herausforderungen, die angegangen werden müssen, bevor AVs vollständig in unsere Verkehrssysteme integriert werden können. Eine grosse Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass AVs effektiv mit gefährdeten Verkehrsteilnehmern (VRUs), einschliesslich Fussgängern, Radfahrern und Motorradfahrern, kommunizieren können.

Normalerweise nutzen Fahrer Handzeichen, Augenkontakt und andere zwischenmenschliche Hinweise, um mit Fussgängern zu kommunizieren. In einer Welt, in der AVs unterwegs sind, fehlen diese Hinweise. Dieses Fehlen von Interaktionen kann Verwirrung und potenzielle Gefahren für Fussgänger schaffen, die versuchen, die Strasse zu überqueren. Um dieses Problem zu lösen, werden eHMIs als Möglichkeit erkundet, damit AVs wichtige Informationen an Fussgänger vermitteln können, wie zum Beispiel, ob sie warten oder überqueren sollten.

#Wachstum der eHMI-Forschung

Die Studie zu eHMIs hat in den letzten Jahren schnell zugenommen. Viele eHMI-Designs wurden vorgeschlagen, aber ein Grossteil der Forschung konzentrierte sich auf einfache Interaktionen zwischen einem einzelnen AV und einem Fussgänger. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Schnittstellen helfen können, Vertrauen aufzubauen und Unsicherheit zu reduzieren, wenn Fussgänger mit AVs interagieren.

Allerdings ist es wichtig, zu untersuchen, wie diese Schnittstellen in komplexen Situationen funktionieren, die mehrere Fussgänger und Fahrzeuge umfassen. Die bestehende Literatur zu eHMIs hebt mehrere Faktoren hervor, die die Kommunikation beeinflussen, aber es gibt noch keine umfassende Überprüfung der Herausforderungen, die bei der Skalierung dieser Lösungen auftreten.

#Identifizierung von Skalierungsproblemen

Um die Skalierbarkeit von eHMIs besser zu verstehen, wurde eine Überprüfung der Literatur durchgeführt, die von 2014 bis 2022 veröffentlicht wurde. Ziel war es, die wichtigsten Probleme im Zusammenhang mit der eHMI-Kommunikation in komplexen Verkehrssituationen zu bestimmen. Die Literatur konzentrierte sich auf zwei Hauptgruppen von Herausforderungen: solche, die sich aus der Anwesenheit vieler AVs auf der Strasse ergeben, und solche, die mit einer hohen Anzahl von Fussgängern zusammenhängen.

Während der Überprüfung wurden mehrere wichtige Probleme identifiziert. Die drängendsten Bedenken umfassten:

1. Klarheit der Empfänger: Sicherstellen, dass eHMI-Signale auf den richtigen Fussgänger gerichtet sind.
2. Informationsüberlastung: Situationen vermeiden, in denen Fussgänger zu viele Informationen auf einmal erhalten.
3. Sicherheit beim Überqueren mehrerer Spuren: Die Sicherheit von Fussgängern, die mehrere Fahrstreifen überqueren, verwalten.

Durch die Untersuchung dieser Herausforderungen können Forscher zukünftige Studien besser informieren und effektive eHMIs entwerfen.

#Klarheit der Empfänger

Eines der kritischsten Probleme mit eHMIs ist die Sicherstellung der Klarheit in der Kommunikation. Damit eHMIs effektiv funktionieren, müssen Fussgänger das Gefühl haben, dass die Informationen, die sie erhalten, für sie bestimmt sind. Wenn ein Fahrzeug beispielsweise ein Lichtsiegel verwendet, um anzuzeigen, dass es sicher ist, zu überqueren, müssen die Fussgänger wissen, dass sie die beabsichtigte Zielgruppe für diese Nachricht sind.

In belebten Umgebungen mit mehreren Fussgängern kann diese Klarheit leicht verloren gehen. Wenn ein Fussgänger ein Signal sieht, aber unsicher ist, ob es ihn betrifft, könnte er zögern, zu handeln. Diese Unsicherheit kann zu Verwirrung und gefährlichen Situationen führen. Studien haben gezeigt, dass die Anwesenheit anderer Fussgänger diese Kommunikation komplizieren kann, wodurch die Klarheit der eHMI-Signale verringert wird.

#Informationsüberlastung

Mit der zunehmenden Anzahl von AVs auf der Strasse wächst auch die Menge an Informationen, die Fussgänger verarbeiten müssen. Informationsüberlastung tritt auf, wenn Menschen mit mehr Informationen konfrontiert werden, als sie bewältigen können, was zu schlechten Entscheidungen führt. In Verkehrsszenarien mit vielen interagierenden Fahrzeugen können Fussgänger von mehreren Signalen überwältigt werden.

Wenn beispielsweise mehrere AVs mit unterschiedlichen eHMIs ausgestattet sind, die verschiedene Nachrichten anzeigen, kann es für Fussgänger schwierig werden, zu erkennen, welche Signale entscheidend sind, um sichere Entscheidungen beim Überqueren zu treffen. Das Risiko erhöht sich in belebten städtischen Umgebungen, wo visuelle Unordnung und konkurrierende Nachrichten Fussgänger ablenken und es ihnen erschweren können, die wichtigsten Informationen zu identifizieren.

#Sicherheit beim Überqueren mehrerer Spuren

In Situationen, in denen Fussgänger mehrere Fahrstreifen überqueren müssen, können die Sicherheitsrisiken multipliziert werden. Mischverkehrsumgebungen fügen eine weitere Komplexitätsebene hinzu, da AVs mit unterschiedlichen Automatisierungsgraden mit herkömmlichen Fahrzeugen interagieren. Fussgänger können in Situationen geraten, in denen sie unsicher sind, ob es sicher ist, zu überqueren, insbesondere wenn die Signale der Fahrzeuge an Klarheit fehlen.

Effektive eHMIs müssen genaue und zeitnahe Informationen bereitstellen, um Fussgängern zu helfen zu beurteilen, ob es sicher ist, mehrere Spuren zu überqueren. Wenn ein AV beispielsweise ein Signal gibt, dass ein Fussgänger überqueren darf, muss es den Status anderer Spuren berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der Fussgänger nicht in Gefahr gerät.

#Überprüfung der Ergebnisse

Die Analyse der bestehenden Literatur hat gezeigt, dass Forscher einige Fortschritte bei der Bewältigung dieser Schlüsselfragen gemacht haben, aber es bleibt erheblicher Aufwand. Von den 54 in die Überprüfung einbezogenen Studien konzentrierten sich eine bedeutende Anzahl auf die Klarheit der Empfänger als primäre Sorge beim Design von eHMIs. Danach kamen auch Probleme der Informationsüberlastung und der Sicherheit beim Überqueren mehrerer Spuren als kritische Themen zur Sprache, die weiterer Aufmerksamkeit bedürfen.

Die Überprüfung hat den Bedarf an mehr empirischen Studien hervorgehoben, um das Verständnis dieser Herausforderungen zu festigen. Forscher haben verschiedene Designkonzepte für eHMIs untersucht, aber viele dieser Konzepte sind in realen Szenarien noch ungetestet. Daher bieten die Ergebnisse eine Grundlage für zukünftige Forschung und helfen bei der Entwicklung skalierbarer eHMIs.

#Forschungsrichtungen

Um eHMIs für AVs zu verbessern, schlagen Forscher mehrere wichtige Richtungen für zukünftige Studien vor:

1. Fahrzeugbasierte Kommunikation: Dieser Bereich konzentriert sich darauf, wie Fahrzeuge besser mit Fussgängern kommunizieren können. Die Standardisierung von Signalen könnte es Fussgängern erleichtern zu verstehen, was AVs beabsichtigen. Es ist wichtig, klare Richtlinien für das Design von eHMIs festzulegen, um Verwirrung zu verringern.

2. Infrastruktur-basierte Kommunikation: Durch die Integration intelligenter urbaner Infrastruktur könnten eHMIs eine zentrale Kommunikation an Fussgänger bieten. Dieser Ansatz ermöglicht es Fussgängern, konsistente Nachrichten von bestehenden Verkehrselementen zu erhalten, was die mentale Belastung beim Verarbeiten mehrerer Signale von einzelnen Fahrzeugen verringert.

3. Fussgänger-basierte Kommunikation: Geräte wie Smartphones und tragbare Technologien könnten eine personalisierte Kommunikation ermöglichen, die auf die individuellen Bedürfnisse der Fussgänger zugeschnitten ist. Dieser Ansatz könnte das Verständnis der Absichten eines AVs verbessern und das Situationsbewusstsein erhöhen.

#Fazit

Da AVs einen grösseren Teil der Verkehrssysteme ausmachen, ist es entscheidend sicherzustellen, dass diese Fahrzeuge effektiv mit Fussgängern und anderen Verkehrsteilnehmern kommunizieren können. Die Implementierung von eHMIs ist ein wichtiger Schritt in diesem Prozess. Um ihre Effektivität zu maximieren, ist jedoch weitere Forschung erforderlich, um die in der bestehenden Literatur identifizierten Skalierungsprobleme anzugehen.

Indem Forscher sich auf die Klarheit der Empfänger, Informationsüberlastung und Sicherheit beim Überqueren mehrerer Spuren konzentrieren, können sie eHMIs entwickeln, die die Sicherheit und Effizienz in komplexen Verkehrssituationen erhöhen. Fortlaufende Innovation und Erforschung von fahrzeugbasierten, infrastrukturnahen und fussgängerbasierten Kommunikationsstrategien werden zu einem sichereren und zuverlässigeren Zusammenwirken zwischen AVs und Fussgängern beitragen.

Die Forschungsergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Interessengruppen, einschliesslich Automobilindustrie, Stadtplanern und Forschern, um effektive Lösungen zu schaffen, die den Bedürfnissen aller Verkehrsteilnehmer gerecht werden. Ziel sollte es sein, ein Verkehrssystem zu schaffen, in dem AVs und Fussgänger sicher und effizient koexistieren und den Weg für eine Zukunft mit verbesserten Mobilitätsoptionen ebnen.