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000817292 245__ $$aUser and system within the context of use - how users cope with partial automation$$cvorgelegt von Johanna Josten$$honline
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000817292 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2021
000817292 502__ $$aDissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020$$bDissertation$$cRheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen$$d2020$$gFak07$$o2020-11-20
000817292 5203_ $$aBeim teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die aktive Ausführung der Fahraufgabe innerhalb des definierten Nutzungskontextes, der Fahrer bleibt jedoch verantwortlich für die Überwachung des Umfelds und des Systemverhaltens innerhalb der aktuellen Fahrsituation. Aktuell muss der Fahrer bei der Überwachung des Systems die Hände am Lenkrad behalten. Während die haptische Rückmeldung über das Lenkrad einerseits als hilfreich für die Einbindung des Fahrers in die Fahraufgabe erachtet wird, wurde andererseits für eine Überwachung mit Händen am Lenkrad bereits eine Verringerung des Nutzungskomforts nachgewiesen. Diese Diskrepanz zwischen einer angenommenen Erhöhung der Gebrauchssicherheit und einer zufriedenstellenden Systemgestaltung aus Nutzersicht motivierte Untersuchungen zur Überprüfung des Vorteils einer kontinuierlichen Überwachung mit Händen am Lenkrad während der Nutzung von Teilautomation. Diese Arbeit verfolgt das Ziel einer umfassenden Analyse der Nutzerinteraktion mit Teilautomation vom ersten Kontakt bis zur wiederholten Bewältigung von Kontrollübergaben, mit einem Fokus auf die Rolle haptischer Rückmeldung. Durch die Variation von Nutzungskontexten, Nutzererfahrung, dem Abstraktionsniveau der Fahraufgabe sowie durch separate Analysen der verschiedenen Interaktionsphasen mit Teilautomation wurde die Rolle haptischer Rückmeldung und die Stabilität ihres Einflusses bewertet. Zusätzlich zur Bewältigungsleistung nach Übernahmeaufforderungen wurde als explorativer Fokus dieser Arbeit die Fahrleistung nach Automationsnutzung betrachtet. Den Ergebnissen einer Umfrage zur Bewertung von Automation vor der Nutzung und der Interaktion mit Automation in insgesamt vier Fahrsimulationsstudien wurden die Einschätzung nach Automationsnutzung sowie die Interaktion in einer Teststreckenstudie gegenübergestellt. Insgesamt wurde eine freihändige Überwachung als komfortabler bewertet. Jedoch verbesserte eine Überwachung mit Händen am Lenkrad die Überwachungsgüte und resultierte überwiegend in schnelleren, besser kontrollierten Übernahmen. Die Unterschiede zwischen den beiden Handhaltungsbedingungen waren jedoch insgesamt gering. Nur die Überwachungsgüte, nicht aber die Übernahmeleistung unterschied sich zwischen Nutzungskontexten. Die Fahrleistung nach Automationsnutzung erreichte das Leistungsniveau manueller Fahrten bereits kurz nach einer Kontrollübernahme wieder. Die Unterschiede zwischen Untersuchungsbedingungen waren auf der Teststrecke im Vergleich mit Studien im Fahrsimulator geringer und Übernahmen verliefen kontrollierter. Generell überwogen die Effekte der Automation im Vergleich zum manuellen Fahren den Einfluss haptischer Rückmeldung während der Nutzung sowohl in den subjektiven Daten als auch in der Analyse von Blickbewegung und Fahrerleistung. In zukünftigen Studien könnte vor allem die Untersuchung der freien Entscheidung für eine freihändige Überwachung und eine Aufnahme von Nebentätigkeiten unter Berücksichtigung der mentalen Modelle von Nutzern weitere Einsichten in die Bedeutung haptischen Feedbacks in der Interaktion mit Teilautomation liefern.$$lger
000817292 520__ $$aIn partial automation, the system takes over the active execution of the driving task in defined contexts of use, but relies on the driver to supervise both the environment and the system’s behaviour within the current driving situation. Currently, the driver has to supervise automation with hands on the steering wheel. While haptic feedback from the system has been considered beneficial for staying in the loop during automation use, hands-on supervision of automation has also been shown to reduce the comfort of use. This discrepancy between an assumed increase in the safety of use and a satisfying system design from a user perspective gave rise to investigations verifying the benefit of continuous hands-on supervision during automation use. A comprehensive analysis of users’ interaction with partial automation from initial contact to the repeated handling of control transitions was pursued in this work, with a focus on the role of haptic feedback. By variation of contexts of use, levels of user experience, abstraction levels of the driving task and in separate analyses for different interaction phases, the relevance of haptic feedback and the stability of its influence were assessed. In addition to performance after takeover requests, the investigation of post-automation driving performance constituted an exploratory focus in this work. Results from the a priori assessment of automation in a survey and automation use in four driving simulator studies were contrasted with a posteriori assessments and automation use in a test track study. Overall, hands-off monitoring was perceived as more comfortable. However, hands-on monitoring benefitted the supervision of automation and resulted predominantly in faster, more controlled transitions. The differences between the two feedback conditions were however small. Only monitoring quality, but not takeover timing differed between driving contexts. Post-automation driving performance reached manual performance levels shortly after control transitions. Differences between conditions were smaller on the test track and performance in transitions was more controlled than in the simulator studies. In general, the effects of automation in comparison to manual driving outweighed the influence of haptic feedback during automation use for subjective, gaze and performance metrics. For future studies, the voluntary choice for hands-off supervision and secondary task engagement under consideration of users’ mental models might provide further insights into the relevance of haptic feedback during use of partial automation.$$leng
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