Verbesserung der Kommunikation zwischen autonomen und menschlich gesteuerten Fahrzeugen

Autonome Fahrzeuge (AVs) werden auf den Strassen immer häufiger. Diese Fahrzeuge können sich selbst fahren und könnten dadurch die Strassen sicherer machen, indem sie Unfälle, die durch menschliche Fehler verursacht werden, reduzieren. Allerdings müssen AVs ihre Absichten effektiv an andere Verkehrsteilnehmer kommunizieren, besonders an herkömmliche Fahrzeuge (CVs), die von Menschen gesteuert werden. Diese Kommunikation ist besonders wichtig an stark frequentierten Kreuzungen, wo die Entscheidungsfindung entscheidend ist.

#Die Notwendigkeit der Kommunikation

In einer Welt, wo AVs und CVs die Strasse teilen, ist es entscheidend, dass Fahrer in CVs wissen, was das AV macht. Dieses Bewusstsein hilft, sicherzustellen, dass beide Fahrzeugtypen sicher und effizient interagieren können. Wenn ein AV sich einer Kreuzung nähert, muss es seine Absichten klar anderen Fahrern signalisieren, um Unfälle zu verhindern.

Forschungen haben gezeigt, dass verschiedene Kommunikationswege der AV-Absichten dabei helfen können, die Sicherheit zu verbessern. Diese Kommunikationsstrategien können visuelle Hinweise, wie Lichter oder Schilder, und akustische Signale, wie Pieptöne, umfassen. Dennoch haben sich die meisten Studien darauf konzentriert, wie AVs mit verletzlichen Verkehrsteilnehmern wie Fussgängern und Radfahrern kommunizieren, während der Kommunikation mit CVs nicht viel Beachtung geschenkt wurde. Dieses Wissensdefizit muss angegangen werden.

#Fokus auf Kreuzungen

Kreuzungen sind oft hochriskante Bereiche für Unfälle. Sie erfordern schnelles Entscheiden von Fahrern. Die Komplexität, wie AVs mit menschlich gesteuerten Autos in diesen Bereichen interagieren, macht effektive Kommunikation noch wichtiger. Es ist wichtig herauszufinden, wie CV-Fahrer die Aktionen von AVs besser verstehen können, besonders in Situationen, in denen traditionelle Fahrersignale, wie Handgesten oder Blickkontakt, möglicherweise nicht möglich sind.

Diese Studie konzentriert sich darauf, zu verstehen, wie speziell gestaltete Schnittstellen die Kommunikation zwischen AVs und CVs verbessern können. Indem wir verschiedene Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) untersuchen, können wir sehen, wie diese Designs das Bewusstsein und das Vertrauen der CV-Fahrer in AVs stärken.

#Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs)

Um effektive HMIs zu schaffen, müssen wir zuerst die Bedürfnisse der Fahrer verstehen. Durch die Untersuchung bestehender Forschung und Gespräche mit Studenten, die sich mit menschzentriertem Design beschäftigen, haben wir zentrale Herausforderungen für die Kommunikation zwischen AVs und CVs identifiziert. Diese Herausforderungen umfassen:

1. Sichtbarkeit: Die Schnittstelle muss klar und einfach zu sehen sein.
2. Verständlichkeit: Informationen sollten leicht verständlich sein, ohne den Fahrer zu überfordern.
3. Erkennbarkeit: Die Nachricht muss klarstellen, an wen sie gerichtet ist.

Mit diesen Herausforderungen im Hinterkopf haben wir verschiedene Designideen für die Schnittstellen gesammelt. Schliesslich haben wir unsere Konzepte eingegrenzt und die vielversprechendsten Designs in realen Szenarien getestet.

#Tests der Designs

Wir führten Experimente mit virtueller Realität (VR) durch, um zu testen, wie gut die verschiedenen Schnittstellen funktionierten. Die Tests beinhalteten CV-Fahrer, die in verschiedenen Szenarien mit AVs interagierten. Die Teilnehmer fuhren ein simuliertes Fahrzeug und trafen an einer Kreuzung auf ein AV, bei der die Ampeln nicht funktionsfähig waren.

Wir testeten drei Arten von Bedingungen:

1. Eine Kontrollbedingung ohne Kommunikation vom AV.
2. Eine externe HMI (eHMI), die Nachrichten an der Vorderseite des AVs anzeigte.
3. Eine interne HMI (iHMI), die Nachrichten auf der Windschutzscheibe des CVs anzeigte.

Während dieser Tests sammelten wir Daten darüber, wie gut die Teilnehmer die Situation verstanden, ihr Vertrauen in die AVs, ihre Akzeptanz der Schnittstellendesigns und ihre mentale Belastung.

#Ergebnisse des Experiments

#Situationsbewusstsein

Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl die eHMI als auch die iHMI das Situationsbewusstsein der CV-Fahrer im Vergleich zur Kontrollbedingung erheblich verbesserten. Wenn die Fahrer klare Nachrichten vom AV darüber erhielten, was an der Kreuzung geschah, konnten sie angemessener reagieren. Sie verstanden, wer Vorfahrt hatte, und reagierten schneller.

#Vertrauen in autonome Fahrzeuge

Vertrauen ist entscheidend für die Akzeptanz von AVs. Unsere Studie stellte fest, dass die gestalteten HMIs einen positiven Einfluss auf das Vertrauen der Teilnehmer in AVs hatten. Die Fahrer fühlten sich sicherer in den Absichten des AVs, wenn klare Kommunikation bereitgestellt wurde. Die iHMI-Bedingung führte speziell zu einem höheren Vertrauensniveau im Vergleich zur eHMI.

#Akzeptanz von HMIs

Bei der Akzeptanz bewerteten die Teilnehmer die iHMI höher als sowohl die Kontrollbedingung als auch die eHMI. Dies deutet darauf hin, dass Schnittstellen, die aus der Perspektive des Fahrers gestaltet sind, effektiver sind. Die Teilnehmer fanden die Nachrichten zugänglicher und hatten das Gefühl, schnell auf die gegebenen Informationen reagieren zu können.

#Mentale Belastung

Wir bewerteten auch, wie die verschiedenen Schnittstellen die mentale Belastung der Fahrer beeinflussten. Mit Hilfe von Eye-Tracking-Technologie massen wir Veränderungen in der Pupillengrösse und der Augenöffnung. Die Ergebnisse zeigten, dass die iHMI-Bedingung von den Fahrern weniger kognitive Anstrengung erforderte. Im Gegensatz dazu führte die Kontrollbedingung oft zu höherem mentalem Aufwand, da die Fahrer auf ihr Urteil angewiesen waren, ohne jegliche Unterstützung.

#Zusammenfassung der Ergebnisse

Insgesamt zeigte die Studie, dass effektive Kommunikation zwischen AVs und CVs die Fahrzeugsicherheit und -effizienz erheblich verbessern kann, besonders an Kreuzungen. Wichtige Punkte sind:

• Sowohl eHMIs als auch iHMIs verbessern das Situationsbewusstsein der CV-Fahrer.
• Das Vertrauen in AVs steigt, wenn Fahrer klare und direkte Informationen erhalten.
• iHMI-Designs werden im Allgemeinen bevorzugt und sind effektiver als eHMIs.
• Klare Kommunikation reduziert die mentale Belastung für Fahrer und ermöglicht bessere Entscheidungen.

#Implikationen für zukünftige Forschung

Diese Forschung hebt die Bedeutung hervor, effektive Kommunikationsstrategien zwischen AVs und CVs zu entwickeln. Mit dem weiteren Fortschritt der Technologie ist es entscheidend, Standards für diese HMIs festzulegen, um sicherzustellen, dass alle Verkehrsteilnehmer die Informationen, die von AVs bereitgestellt werden, verstehen und darauf vertrauen können.

Zukünftige Forschung sollte verschiedene Verkehrsszenarien über Kreuzungen hinaus erkunden und eine vielfältige Bevölkerung einbeziehen, um zu bewerten, wie unterschiedliche Gruppen auf diese Schnittstellen reagieren. Das Verständnis der Bedürfnisse aller Verkehrsteilnehmer, einschliesslich Fussgängern und Radfahrern, wird entscheidend sein, um in Zukunft eine sicherere Fahrumgebung zu schaffen.

#Fazit

Mit dem Wachstum der autonomen Fahrtechnologie wächst auch die Notwendigkeit klarer Kommunikation zwischen AVs und CVs. Diese Studie zeigt, dass gut gestaltete HMIs bessere Interaktionen ermöglichen und somit die Sicherheit und das Vertrauen auf der Strasse erhöhen können. Entwickler müssen weiterhin Kommunikationsstrategien priorisieren, die die Bedürfnisse und Perspektiven der menschlichen Fahrer berücksichtigen, um die erfolgreiche Integration von AVs in den Alltag zu gewährleisten.