GUIDELINE Technologie für automatisiertes Fahren nutzergerecht optimiert - Design Guidance und Methoden Review - Universität Stuttgart
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GUIDELINE
Design Guidance und Methoden Review
Technologie für automatisiertes Fahren
nutzergerecht optimiert
Herausgeber
Florian Reichelt - Paula Laßmann - Thomas Maier
IMPRESSUM TANGO Guideline - Design Guidance und Methoden Review Herausgeber: Florian Reichelt (IKTD - Universität Stuttgart), Paula Laßmann (IKTD - Universität Stuttgart), Thomas Maier (IKTD - Universität Stuttgart) Autoren: Philipp Alt (Robert Bosch GmbH), Arnd Engeln (Hochschule der Medien), Rainer Erbach (Robert Bosch GmbH), Svenja Escherle (MAN Truck & Bus SE), Sebastian Hinzmann (Volkswagen Aktiengesellschaft), Andreas Korthauer (Robert Bosch GmbH), Paula Laßmann (IKTD - Universität Stuttgart), Thomas Maier (IKTD - Universität Stuttgart), Britta Michel (MAN Truck & Bus SE), Ina Othersen (Volkswagen Aktiengesellschaft), Florian Reichelt (IKTD - Universität Stuttgart), Michael Schulz (Robert Bosch GmbH), Anna Sprung (MAN Truck & Bus SE), Dominique Stimm (Hochschule der Medien), Elizabeth Wögenbauer (Hochschule der Medien) DOI: OPUS, Stuttgart, 2021 © TANGO-Konsortium 2021 Das TANGO Konsortium wird vertreten durch die Konsortialpartner (siehe “Das TANGO Konsortium”). Alle Inhalte der Guideline wurden im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsprojekts “TANGO - Technologie für automatisiertes Fahren nutzergerecht optimiert“ erarbeitet. © Titelblatt: rasica @ https://de.fotolia.com/p/204061295 Alle dargestellten Abbildungen in der Guideline sind eigene Darstellungen, an denen das TANGO Konsortium alle Rechte hält. Layout und Design: Florian Reichelt, Franziska Kern (IKTD - Universität Stuttgart)
INHALTE Disclaimer������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1 Abkürzungsverzeichnis ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2 Projektbeschreibung ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3 Einführung in die Guideline������������������������������������������������������������������������������������������������������������������5 Design Guidance ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������6 Definitionen���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6 Methodisches Vorgehen������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7 Gestaltungsempfehlungen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8 Transfer auf den Pkw-Bereich ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 44 Methoden Review������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 45 Definitionen�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 45 Methodisches Vorgehen����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 46 Im Projekt angewandte Makromethoden������������������������������������������������������������������������������������������ 46 Methodenbewertung����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 52 Literaturverzeichnis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 75 TANGO Veröffentlichungen ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 75 Literatur zur Guideline�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 76 Das TANGO Konsortium��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 79
DISCLAIMER
Die in dieser Guideline vorgestellten Ergebnisse stellen die wesentlichen Erkenntnisse aus dem
vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsprojekt TANGO
(Laufzeit 2016 - 2020) dar. Die hier präsentierten Inhalte basieren auf zahlreichen Studien und Ent-
wicklungsleistungen innerhalb des Projekts. Auf Grund der Vielzahl an Projektergebnissen werden
ausschließlich die vom Konsortium für relevant befundenen Ergebnisse in dieser Guideline kurz
und kompakt zusammengefasst. Eine detaillierte Übersicht über die Projektergebnisse steht in
den jeweiligen Partnerberichten (bei der TIB Hannover einsehbar) sowie den Publikationen und
Informationen auf der TANGO-Website (https://projekt-tango-trucks.com/) zur Verfügung.
Die hier vorgestellten Inhalte basieren weiterhin auf den Erkenntnissen, die im Projektzeitraum
von Dez. 2016 - Sept. 2020 generiert wurden. Des Weiteren entstammen alle Studiensettings,
Entwicklungsschritte und das Ergebnis - der virtuelle Beifahrer - selbst dem zielgerichteten For-
schungsauftrag des Projekts. Alle Studien orientierten sich an dieser Zielvorgabe, sodass ein Über-
trag der TANGO-Ergebnisse auf ein anderes Projekt in jedem Fall überprüft werden muss.
1
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
AAA Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistent
HMI Human Machine Interface
NHTSA National Highway and Traffic Safety Association
SAE Society of Automotive Engineers
FFT Fahrfremde Tätigkeiten
FPK Frei programmierbares Kombiinstrument
Take Over Request: Aufforderung des Systems an den Fahrer die Fahrzeug-
TOR
steuerung zu übernehmen
2
PROJEKTBESCHREIBUNG
Der Name TANGO steht für „Technologie für automatisiertes Fahren nutzergerecht optimiert“.
Auf dem Weg zur Automatisierung der Fahrzeugführung im Lkw stellt die sichere Fahrzeugführ-
ung durch Aufrechterhaltung der Vigilanz des Fahrers eine wesentliche Anforderung dar. Ziel von
TANGO war es diese Aufrechterhaltung zu untersuchen und darüber hinaus den Nutzen für den
Fahrer und den Fuhrunternehmer durch die Ermöglichung von fahrfremden Tätigkeiten (FFT) zu
gestalten. Hierzu zielte das Projekt auf die Kombination bewährter Umfeldsensorik mit neuer In-
nenraumsensorik und neuen Konzepten für das Human Machine Interface (HMI) ab. Fahrer und
Fahrzeug kooperierten dynamisch, indem die FFT auf die Kritikalität der Fahrsituation unter Be-
rücksichtigung der Fahreraufmerksamkeit sowie der möglichen Automatisierungsstufe adaptiert
wurden.
Als zentrales Element wurde der „Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistent“ (AAA) entwickelt,
welcher dem Fahrer unter Berücksichtigung des aktuellen Fahrerzustandes, der Fahrsituation, der
Automatisierungsstufe und des verwendeten Interaktionskanals unterschiedliche FFT zur Verfü-
gung stellte. Dieser virtuelle Beifahrer wurde sowohl für die teilautomatisierte Fahrt (SAE Level 2)
als auch die hochautomatisierte Fahrt (SAE Level 3) entwickelt.
Das Forschungsprojekt TANGO verfolgte ein nutzerzentriertes Vorgehen (DIN EN ISO 9241-210,
2010) bei der Entwicklung des AAA. Aus diesem Grund ist es wichtig, die entstehenden Konzept-
ideen im Projektverlauf iterativ mit den Bedürfnissen der Nutzer abzugleichen und ggf. anzupas-
sen. Dazu wurde nach einer Planung des gesamten nutzerzentrierten Prozesses der Nutzungs-
kontext erforscht, um ein möglichst genaues Verständnis der Nutzung und somit die wesentlichen
Anforderungen an das System zu erhalten.
Auf Basis dieser Anforderungen wurden erste Lösungsideen mittels sogenannter Low-Fidelity-
Prototypen1 aufgebaut und evaluiert. Im nächsten Schritt wurden mithilfe des „Rapid Prototy-
ping Ansatzes“ die als tragfähig beurteilten Low-Fidelity-Prototypen zu Mid-Fidelity-Prototypen2
weiterentwickelt und iterativ Nutzertests unterzogen. Auf Basis dieser Evaluation wurden die Er-
kenntnisse sowohl technisch als auch gestalterisch innerhalb eines funktionsfähigen High-Fidelity-
Prototypen3 umgesetzt. Dieser wurde abschließend in einer möglichst naturalistischen Umgebung
getestet.
Zur Realisierung wurden innerhalb der Projektlaufzeit vier Meilensteine definiert, zu denen jedes
Arbeitspaket Ergebnisse beisteuerte. Im Laufe des Projekts wurden die notwendigen Absprachen
und Festlegungen für die Übergabe der Ergebnisinhalte zwischen den einzelnen Arbeitspaketen
definiert. Diese Zusammenhänge des Projektablaufs sind in Abbildung 1 dargestellt.
Die einzelnen Meilensteinziele, bzw. die daraus resultierenden Inhalte der Iterationen werden im
Folgenden genauer beschrieben:
• Anforderungsanalyse (MS0): Die Zusammenfassung der Ergebnisse der Anforderungsana-
lyse stellte den Abschluss der ersten Iteration und den Übergang von der Vorbereitungsphase
in die Konzeptionierungs- und Umsetzungsphase dar. Als Ergebnisse der Anforderungsana-
lyse lagen identifizierte Handlungsfelder für die Konzeption inklusive Nutzeranforderungen
vor.
1 Low-Fidelity Prototypen stellen Lösungsideen der Funktion, Interaktion und äußeren Gestaltung mittels einfacher Mittel, z. B. in
Form von Kurzgeschichten dar, und erlauben erste Designbeurteilungen und Nutzerfeedbacks.
2 Mid-Fidelity Prototypen bedeuten in diesem Projektkontext das Simulieren einzelner Funktionen, so dass der Nutzer bereits
mit einem System interagieren kann, z. B. Fahrsimulation, VR, Clickdummies.
3 High-Fidelity Prototypen stellen technisch funktionsfähige Prototypen dar (z. B. Versuchsfahrzeug), die in realen Umgebungen
erprobt werden können.
3
PROJEKTBESCHREIBUNG
Abbildung 1: Projektübersicht und Meilensteile
• Iteration 1 – Frühevaluierung (MS1): Die Frühevaluierung hatte zum Ziel, bereits in frühen
Phasen der Konzeptentwicklung sicherzustellen, dass Nutzerbedürfnisse und -anforderungen
angemessen umgesetzt werden. Auf diese Weise wurde sichergestellt, dass sich die Produkt-
ausrichtung eng an den Nutzerbedürfnissen ausrichtet. Dazu wurden die in TANGO entwickel-
ten Innovationsideen mittels Low-Fidelity-Prototypen in Fokusgruppen mit Nutzern diskutiert.
• Iteration 2 – statischer Simulator (MS2): Basierend auf den Ergebnissen der Frühevaluie-
rung wurden diejenigen Ideen ausgewählt, die im Folgenden realisiert werden sollten. Dazu
wurden die entsprechenden Ideen zu detaillierteren Mid-Fidelity Prototypen ausgearbeitet,
die mittels Fahrsimulatorstudien getestet wurden.
• Iteration 3 – dynamischer Simulator (MS3): Auf Basis der in den statischen Simulator-
studien erarbeiteten Ergebnisse wurde das System kontinuierlich zu einem High-Fidelity
Prototypen weiterentwickelt. Im Vorfeld zu den Realfahrzeug-Studien, zur Evaluierung des
Systems, wurde eine Simulatorstudie im dynamischen Simulator durchgeführt. Dynamische
Simulatoren bilden durch die Beweglichkeit der Fahrerkabine die realen Fahrzeugbewegung-
en im Vergleich zu statischen Simulatoren besser ab und bilden somit einen idealen Übergang
zwischen statischen Simulatoruntersuchungen und Realfahrzeugstudien ab.
• Iteration 4 – Realfahrzeug (MS4): Die in vorherigen Iterationen weiterentwickelten Kompo-
nenten des TANGO-Systems wurden als Gesamtsystem in einem Versuchsfahrzeug implemen-
tiert und mit Lkw-Fahrern auf der Teststrecke sowie mit Experten in einer Standdemo evaluiert.
Weitere Informationen, v. a. zu den durchgeführten Studien finden Sie auch auf der Projekt-Website:
https://projekt-tango-trucks.com/
4
EINFÜHRUNG IN DIE GUIDELINE
Alle detaillierten Projektergebnisse, die im Verlauf von TANGO erarbeitet wurden, sind in einer
umfassenden Projektdokumentation zusammengefasst. Diese Dokumentation enthält alle Daten
und Fakten, die während der iterativen Entwicklung des virtuellen Beifahrers gesammelt wurden.
Da die Projektdokumentation sehr detailliert ist und nur den direkt beteiligten Projektpartnern zur
Verfügung steht, findet sie für andere Projekte und Entwickler im Allgemeinen keine Anwendung.
Diese Guideline soll hingegen einen leichteren Zugang zu den im Rahmen von TANGO gewonnenen
Erkenntnissen ermöglichen.
Zur besseren Einordnung der Ergebnisse ist die Guideline in zwei wesentliche Inhaltspunkte
untergliedert:
• Design Guidance
• Methoden Review
Die Guideline spiegelt innerhalb dieser beiden Gliederungspunkte einerseits eine kompakte Zu-
sammenfassung der Projektinhalte wider. Andererseits werden diese Ergebnisse interpretiert,
um dem Leser dieser Guideline Hilfestellung für die zukünftige Gestaltung der Mensch-Maschine-
Interaktion für automatisierte Fahrfunktionen zu geben.
Während die Design Guidance speziell auf die Gestaltungsmöglichkeiten eines virtuellen Beifahrers
eingeht, bietet der Methoden Review einen detaillierten Überblick über die in TANGO angewand-
ten Methoden, die sowohl für die Entwicklung als auch für die Evaluierung eines virtuellen Bei-
fahrers verwendet werden können. Die Zusammenhänge zwischen der Projektdokumentation
und der Guideline sowie der grobe inhaltliche Aufbau dieser Guideline sind in Abbildung 2 dar-
gestellt. Dazu werden im Folgenden zuerst weitere allgemeine Informationen zu dieser Guideline
dargestellt. Anschließend werden die Ergebnisse von TANGO mittels der beiden Kapitel Design
Guidance und Methoden Review kurz und kompakt zusammengefasst.
METHODISCHER ANSATZ
DER GUIDELINE
Entwicklung des AAA
Prototyping Evaluation
Zahlen,
Daten,
Fakten
Nutzer-
anforderungen
Nutzerzentrierter-
Entwicklungsprozess
Abbildung 2: Struktur der Guideline, Verbindungen zur Projektdokumentation und Entwicklungsschritte.
5
DESIGN GUIDANCE Im Vorfeld dieser Gestaltungsempfehlungen werden zuerst notwendige Definitionen eingeführt, bevor näher auf das methodische Vorgehen bei der Entwicklung dieser Design Guidance einge- gangen wird. Abschließend werden die wesentlichen Erkenntnisse und Ergebnisse mittels Empfehlungen und sogenannter Top Findings vorgestellt. DEFINITIONEN Für die korrekte Anwendung dieser Design Guidance ist ein einheitliches Verständnis verschie- dener Begrifflichkeiten notwendig. Diese werden im Folgenden definiert. Auf Basis dieser projekt- bezogenen Definitionen wurden die Empfehlungen abgeleitet und formuliert. Ableitungen Alle für TANGO relevanten Ergebnisse einer Untersuchung wurden in Ableitungen zusammenge- fasst. Die formulierten Ableitungen beschreiben eindeutig, welches Ergebnis aus welcher Stu- die abgeleitet wird und verlinkt diese Aussage zu der entsprechenden Studie. Teilweise wurden einzelne Ableitungen auch durch später im Projektverlauf durchgeführte Studien bestätigt, sodass eine Ableitung auf zwei oder mehrere Studien referenzieren kann. Diese Ableitungen dienten als Zwischenschritt zur Kondensierung der Top Findings und Empfehlung und sind nur in der Pro- jektdokumentation enthalten. Top Findings Ein Top Finding beschreibt ein wesentliches Ergebnis, welches innerhalb von Untersuchungen herausgefunden wurde. Die Basis eines Top Findings bildet mindestens eine Ableitung, welche Rückschlüsse auf die Studie geben. Es kann sich dabei auch um eine Interpretation mehrerer Ablei- tungen handeln, die in einem Konsens zusammengefasst werden können. Für jede Studie wurde ein Poster erstellt. Auf diesem sind die wichtigsten Informationen der jeweiligen Studie dargestellt. Die Poster werden auf der Projekt-Homepage zur Verfügung gestellt: https://projekt-tango-trucks.com/publikation/ Empfehlungen Die Empfehlungen sind im Rahmen des TANGO-Projekts entstanden und gelten als Ratschläge für zukünftige Projekte, um eine sinnvolle Gestaltung eines virtuellen Beifahrers, basierend auf den Ergebnissen und Erkenntnissen von TANGO, zu ermöglichen. Der Bezug zu den jeweiligen Studien wird durch die Auflistung der zugehörigen Top Findings ermöglicht. Wichtig: Eine Empfehlung stellt eine Meinung dar, die auf den Erkenntnissen von Studien basiert und damit nachvollziehbar ist. Die getroffenen Empfehlungen gelten als Hilfsmittel für zukünftige Entwicklungen und stellen keine Anforderungen dar. Die Übertragung auf ein anderes System muss in jedem Fall geprüft werden! 6
DESIGN GUIDANCE
METHODISCHES VORGEHEN
Die zentralen Ergebnisse der TANGO-Studien wurden in Workshops innerhalb des Projektkonsor-
tiums diskutiert und kategorisiert, um wesentliche Ableitungen aus TANGO zu identifizieren, die
potenziell für die Kondensierung von Empfehlungen geeignet sein können. Nicht jedes Ergebnis
konnte allerdings als valide Grundlage für diese Ableitung herangezogen werden, sodass mittels
einer anschließenden Clusterbildung die wesentlichen Ableitungen aus den TANGO-Studien identi-
fiziert wurden. Im Anschluss wurden diese Ableitungen inhaltlich in vier Kategorien unterteilt: HMI,
Anforderungen an das Gesamtsystem, FFT und Übernahme. Innerhalb dieser Kategorien wurden
anschließend die zentralen Kernergebnisse, die Top Findings, herausgearbeitet. Diese basieren
auf mindestens einer Ableitung und stellen die wichtigsten Projektergebnisse aus TANGO dar.
Auf Basis dieser Top Findings wurden letztlich die Empfehlungen abgeleitet und formuliert, sodass
für jede der vier Kategorien sowohl eine Empfehlung als auch die wesentlichen Projektergebnisse,
die diese Kategorie tangieren, zur Verfügung gestellt werden.
Abbildung 3 stellt diese Zusammenhänge sowie den Aufbau einer Empfehlung dar. Somit stehen
in der Guideline neben den Projektempfehlungen ebenfalls die Top Findings zur Verfügung, so-
dass auf Basis dieser Erkenntnisse eigene Rückschlüsse gezogen und Vorgehensweisen entwickelt
werden können.
Abbildung 3: Zusammenhänge und Aufbau der Empfehlungen
7DESIGN GUIDANCE
GESTALTUNGSEMPFEHLUNGEN
Das Gesamtziel des Vorhabens TANGO war die Verbesserung des Nutzererlebnisses und der
Akzeptanz von automatisierten Fahrfunktionen im LKW. Dazu wurde ein neuartiges nutzerzen-
triertes HMI- und Cockpitkonzept entwickelt, welches sowohl die eigentliche Automatisierung, den
AAA sowie alle fahrzeugspezifischen Funktionen miteinander kombiniert.
Auf Basis der vielfältigen Untersuchungen und Nutzertests wurden Empfehlungen für die Gestal-
tung eines virtuellen Beifahrers für folgende Kategorien formuliert:
1. Gestaltung des HMI eines virtuellen Beifahrers
2. Anforderungen an ein Gesamtsystem eines virtuellen Beifahrers
3. Fahrfremde Tätigkeiten während einer teil- bzw. hochautomatisierten Fahrt
4. Übernahmesituationen von einer automatisierten zu einer manuellen Fahrt
Weitere Informationen zu den jeweils genannten Studien erhalten Sie auch auf unserer Projekt-
Homepage: https://projekt-tango-trucks.com/inhalte/
Gestaltung des HMI eines virtuellen Beifahrers
a. Layout
Erlebbar ist das holistische HMI über eine Kombination aus visuellen, akustischen und haptischen
Elementen, die dem Fahrer transparent und in Echtzeit den aktuellen Systemstatus und fahrzeug-
spezifische Informationen vermittelt.
Das grundsätzliche Layout des TANGO-HMI ist um den Fahrerarbeitsplatz angeordnet (siehe
Abbildung 4).
LED-Leiste
1 Kombi-Instrument
1 2 2 Head-Unit
3
3 Tablet
Tasten Töne und Sprache
Abbildung 4: Schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus des TANGO-HMI in der Lkw-Kabine
8DESIGN GUIDANCE
Abbildung 5: LKW Cockpit mit TANGO Bedien- und Anzeigeeinheiten
Das umgesetzte TANGO-HMI wird in Abbildung 5 beispielhaft dargestellt. Das so entstandene
Lkw-Cockpit besteht aus:
• einer LED-Leiste an der Scheibenwurzel,
• Aktivierungstasten am Lenkrad für SAE L3: Auto-Pilot,
• einer Aktivierungstaste in der Mittelkonsole für SAE L2: Assistenz Plus,
• einem Kombi-Instrument (FPK),
• einer Head-Unit und
• einem Tablet (Freischaltung nur in SAE L3).
In der SAE L3-Phase dürfen Fahrer FFT durchführen und dabei kann das Tablet auch aus der Hal-
terung genommen werden.
LED-Leisten:
Die LED-Leiste dient als zentrales visuelles HMI-Element um dem Fahrer die aktuelle Automati-
sierungsstufe oder auch die notwendigen Handlungsbedarfe zu signalisieren. Die LED-Leiste
wurde in die Scheibenwurzel und das Lenkrad integriert.
Abhängig von der aktuellen Stufe leuchten diese in unterschiedlichen Farben: Ist Assistenz Plus
aktiv leuchtet die Leiste vollflächig blau; beim Auto-Pilot leuchtet sie vollflächig türkis. Bei ver-
fügbarer Automatisierungsstufe leuchtet die LED-Leiste partiell im zentralen Sichtbereich des
Fahrers. Sind spezielle Reaktionen des Fahrers notwendig leuchtet oder blinkt die LED-Leiste in Or-
9DESIGN GUIDANCE
ange oder Rot. Eine solche Reaktion kann z. B. ein Take Over Request, also eine Aufforderung des
Systems an den Fahrer die Fahrzeugsteuerung zu übernehmen sein. Die genaue Ansteuerung wird
im Kapitel szenariobasierte Beschreibung des TANGO-HMI dargestellt.
Aktivierungstaste SAE L2 (Assistenz Plus):
Zur Aktivierung der Assistenz Plus (SAE L2) muss eine Aktivierungstaste betätigt werden. Diese
befindet sich im Tastenfeld der Mittelkonsole und wird für das Aktivieren und Deaktivieren der Funk-
tion verwendet. Nach entsprechender Betätigung zeigt das HMI die jeweilige Automatisierungs-
stufe an. Die Beleuchtung der Aktivierungstaste erfolgt in Abhängigkeit des aktuellen Automati-
sierungsstatus und kann zwischen dauerhaftem Leuchten (Assistenz Plus aktiv) und Blinken (Betä-
tigung notwendig) unterschieden werden. Die hier gewählte Farbe ist blau.
Aktivierungstasten SAE L3 (Auto-Pilot):
Um den Auto-Pilot zu aktivieren und zu deaktivieren sind zwei Aktivierungstasten links und rechts
auf den Speichen des Lenkrades angebracht. Diese beiden Tasten müssen zur Aktivierung und
Deaktivierung gleichzeitig gedrückt werden. Die Beleuchtung der Aktivierungstasten erfolgt in
Abhängigkeit des aktuellen Automatisierungsstatus und kann zwischen dauerhaftem Leuchten
(Auto-Pilot aktiv) und Blinken (Betätigung notwendig) unterschieden werden. Die hier gewählte
Farbe ist türkis.
Frei programmierbares Kombi-Instrument (FPK):
Als „klassisches“ HMI-Element wird ein voll-digitales FPK verwendet. Dieses stellt die klassischen
Fahrzeuginformationen, wie Drehzahl und Geschwindigkeit in bekannter Weise dar.
Für die speziellen Anzeigen beim automatisierten Fahren wird der Raum zwischen den beiden
virtuellen Rundinstrumenten genutzt (Abbildung 6).
In diesem Bereich werden verschiedene Aufforderungen via Text und Bild-Messages sowie Status-
informationen zum Fahrzeug und der Automation dargestellt. Die verschiedenen Anzeigemöglich-
keiten sind im Kapitel szenariobasierte Beschreibung des TANGO-HMI abgebildet.
Abbildung 6: Kombi-Instrument mit Anzeige der TANGO-Funktionen im mittleren Bereich
10DESIGN GUIDANCE
Head-Unit:
Als weiteres „klassisches“ HMI-Element wird die Head-Unit des Infotainment-Systems verwendet.
Die Anzeige der Head-Unit ist permanent verfügbar und erlaubt Zugriff insbesondere auf Funk-
tionalitäten, die während einer manuellen Fahrt und einer Fahrt bei SAE L2 notwendig sind. Erweit-
erte Infotainment Funktionen sind erst bei einer SAE L3-Fahrt verfügbar. Der Informationsgehalt
und Funktionsumfang der Features wird automatisch an die aktuelle Automatisierungsstufe ange-
passt und nimmt mit steigendem Level zu.
Abbildung 7 zeigt den Aufbau des Displays. Das Kachel-Design soll eine einfache Bedienbarkeit
während der Fahrt ermöglichen. Wichtig ist die Statusleiste im unteren Bereich, die eine Art
Kontrolldisplay für die fahr- und automatisierungsrelevanten Informationen darstellt. Links befin-
det sich der Indikator für Assistenz Plus und Auto-Pilot sowie anstehende Übernahmen (der Kreis
ist animiert und läuft ähnlich einer Uhr ab). Um dem Fahrer vor einer Übernahme einen raschen
Überblick der geltenden Verkehrsregeln zu ermöglichen, werden außerdem die aktuelle erlaubte
Geschwindigkeit sowie eventuell geltende Überholverbote angezeigt. Außerdem ist permanent die
verbleibende Lenkzeit sowie ganz rechts der Avatar des AAA zu sehen.
Abbildung 7: Head-Unit mit unterer Statusleiste für TANGO-Funktionen
Tablet:
Als neues HMI–Element wird ein Tablet verwendet. Die Hauptfunktionen des Tablets aktivieren
sich erst ab aktivem Auto-Piloten (SAE L3). Dann sind zusätzliche Entertainment Features, wie z. B.
die Mediathek, freigeschaltet. Für eine bessere Bedienbarkeit kann es aus der Halterung genom-
men werden. Abbildung 8 zeigt den Displayinhalt des Tablets. Er ist ähnlich aufgebaut wie bei der
Head-Unit nur, dass hier zusätzliche Features, wie beispielsweise Multimedia-Inhalte, möglich sind
– allerdings nur bei L3 Fahrten. Um den Bildschirm voll auszunutzen, wird die untere Statusleiste
automatisch oder manuell ein-/ausgeklappt. Die Inhalte des Tablets können situationsbedingt
gesperrt werden, wenn eine erhöhte Aufmerksamkeit oder eine Handlung des Fahrers notwendig
ist.
11DESIGN GUIDANCE
Abbildung 8: Tablet mit zusätzlichen Funktionen und einklappbarer Statusleiste
Avatar:
Für eine Interaktion mit dem TANGO-HMI wurde ein Avatar implementiert. Dieser stellt die direkte
Schnittstelle zwischen dem System und dem Nutzer dar. Alle wesentlichen, nicht fahrspezifischen
Informationen, werden mithilfe des Avatars dargestellt. So schlägt der Avatar beispielsweise FFT
vor oder informiert über routenspezifische Informationen.
Als Visualisierung dieses virtuellen Beifahrers wurde die Form eines Unendlichkeitszeichens
gewählt.Die Gestalt wird in der Statusleiste dargestellt. Darüber hinaus wird das Unendlichkeits-
zeichen auf der Head-Unit animiert und verändert sich je nach Information (s. Abbildung 9),
um mittels eines Piktogramms die jeweilige Sprachausgabe visuell zu untermauern. Auf dem
Tablet wird der Avatar nicht visualisiert, sondern ergänzende Textnachrichten für den Fahrer
bereitgestellt.
Abbildung 9: Visualisierungsformen des Avatars im TANGO-HMI (oben: in der Head-Unit; unten: Darstellung in der Statusleiste)
12DESIGN GUIDANCE
b. Szenariobasierte Beschreibung des TANGO-HMI
Nachfolgend werden die einzelnen Funktionen und Anzeigen des TANGO-HMI detaillierter dar-
gestellt. Die Darstellung erfolgt jeweils anhand eines Szenarios. Die Szenarios bilden die gängig-
sten Situationen bei der bei der automatisierten Fahrt und den Transitionen verschiedener Auto-
mationsstufen ab. Sie beinhalten:
1. Manuelles Fahren
2. Verfügbarkeit Assistenz Plus in x Km
3. Verfügbarkeit Assistenz Plus
4. Assistenz Plus aktiviert
5. Assistenz Plus nicht verfügbar
6. Ablenkungswarnung
7. Assistenz Plus Take Over Request
8. Verfügbarkeit Auto-Pilot in x Km
9. Verfügbarkeit Auto-Pilot
10. Auto-Pilot kurz nach Aktivierung
11. Auto-Pilot aktiv
12. Auto-Pilot Fehlerhafte Aktivierung
13. Auto-Pilot nicht verfügbar
14. Auto-Pilot – Take Over Request (Warnstufe 1)
15. Auto-Pilot – Take Over Request (Warnstufe 2)
16. Auto-Pilot – Take Over Request (Warnstufe 3)
17. Auto-Pilot – Take Over Request (Safe-Stop)
18. Monotonie
19. Müdigkeit
20. Lenkzeit
21. Routenanpassung
131. Manuelles Fahren
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Während der manuellen Fahrt (SAE L0) sind nur die Basisfunktionalitäten verfügbar.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
Aus keine akustische Ausgabe
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung aus
1415
DESIGN GUIDANCE 2. Verfügbarkeit Assistenz Plus in x Km
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
In Abhängigkeit der Distanz bis zur Verfügbarkeit von Assistenz Plus füllt sich der Kreis im FPK und in der Head-Unit.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
Aus keine akustische Ausgabe
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung aus3. Verfügbarkeit Assistenz Plus
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei verfügbarer Assistenz Plus ist der Kreis vollständig gefüllt und im FPK werden Informationen zur Aktivierung
dargestellt. Über die LED-Leiste, die beleuchtete Assistenz Plus Taste und eine akustische Ansage erhält der Fahrer
weitere Hilfestellungen bei der Aktivierung.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet partiell blau (fahrerzentriert) Assistenz Plus verfügbar. Drücke die A+ Taste im
Tasterfeld zur Aktivierung.
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Taste blinkt blau-weiß Beleuchtung aus
1617
DESIGN GUIDANCE 4. Assistenz Plus aktiviert
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
Nach der Aktivierung von Assistenz Plus wird die Aufgabe des Fahrers auf dem Tablet angezeigt.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig blau Assistenz Plus aktiviert
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Taste leuchtet blau Beleuchtung aus5. Assistenz Plus nicht verfügbar
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Sollte die Aktivierungstaste für Assistenz Plus ausversehen betätigt werden und Assistenz Plus nicht verfügbar sein,
erhält der Fahrer über das FPK (visuell) und über einen Ton (akustisch) einen Hinweis.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
Aus Hinweiston
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung aus
1819
DESIGN GUIDANCE 6. Ablenkungswarnung
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei erkannter Ablenkung wird der Fahrer akustisch und visuell gewarnt. Bei zu langer Ablenkung wird ein Take Over
Request getriggert und eine Übernahme durch den Fahrer muss erfolgen.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig blau Überwache das Fahrgeschehen!
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Taste leuchtet blau Beleuchtung aus7. Assistenz Plus Take Over Request
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei einer zeitkritischen systemseitigen Übernahmeaufforderung erhält der Fahrer eine kurze und prägnante akustische
und visuelle Warnung.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig rot Jetzt übernehmen!
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Taste blinkt blau-weiß Beleuchtung aus
2021
DESIGN GUIDANCE 8. Verfügbarkeit Auto-Pilot in x Km
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
In Abhängigkeit der Distanz bis zur Verfügbarkeit vom Auto-Pilot füllt sich der Kreis im FPK und in der Head-Unit.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
Aus keine
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung Aus9. Verfügbarkeit Auto-Pilot
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei verfügbarer Auto-Pilot ist der Kreis vollständig gefüllt und im FPK werden Informationen zur Aktivierung dargestellt.
Über die LED-Leiste, die beleuchteten Auto-Pilot Tasten und eine akustische Ansage erhält der Fahrer weitere Hilfestel-
lungen bei der Aktivierung.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet partiell türkis (fahrerzentriert) Auto-Pilot verfügbar. Drücke beide Lenkradtaste zur
Aktivierung
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Tasten leuchten türkis
2223
DESIGN GUIDANCE 10. Auto-Pilot kurz nach Aktivierung
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
In den ersten 10 Sekunden nach der Aktivierung der Auto-Pilot Funktion wird ein Hinweis auf dem Tablet eingeblendet,
um auf die mögliche Verwendung des Tablets hinzuweisen.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig türkis Auto-Pilot aktiviert.
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Tasten leuchten türkis11. Auto-Pilot aktiv
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Nach der Aktivierung der Auto-Pilot Funktion erfolgt ein Hinweis über die Verwendung des Tablets. Der Hinweis wird
nach 10 Sekunden ausgeblendet und das Tablet mit zusätzlichen fahrfremden Tätigkeiten kann verwendet werden.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig türkis keine
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Tasten leuchten türkis
2425
DESIGN GUIDANCE 12. Auto-Pilot Fehlerhafte Aktivierung
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei einem fehlerhaften Versuch den Auto-Pilot zu aktivieren, wird zusätzlich eine akustische Ausgabe ausgegeben,
dass beide Lenkradtasten gleichzeitig zu betätigen sind.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet partiell türkis Bitte beide Lenkradtasten gleichzeitig betätigen.
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Tasten blinken türkis-weiß13. Auto-Pilot nicht verfügbar
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Sollten die Aktivierungstasten für den Auto Pilot ausversehen betätigt werden und der Auto-Pilot nicht verfügbar sein,
erhält der Fahrer über das FPK (visuell) und über eine Ton (akustisch) einen Hinweis.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
Aus Hinweiston
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung aus
2627
DESIGN GUIDANCE 14. Auto-Pilot – Take Over Request (Warnstufe 1)
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
Im Fall eines Take Over Request wird das Tablet mit der aktuellen fahrfremden Tätigkeit gesperrt und ein Hinweis
ausgegeben. Im FPK wird ein Countdown mit der verbleibenden Zeit zur Übernahme angezeigt. Erfolgt innerhalb der
vorgesehenen Zeit keine aktive Übernahme durch den Fahrer wird ein systemseitiger Safe Stop eingeleitet.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig türkis Jetzt Übernehmen! Drück beide Lenkradtasten
zur Übernahme.
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung blinkt türkis-weiß15. Auto-Pilot – Take Over Request (Warnstufe 2)
1 2
3
1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
In der zweiten Warnstufe wechselt die Farbgebung auf Orange und über einen Beep-Countdown wird die Dringlichkeit
verschärft. Der Countdown im FPK zählt weiter runter.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig orange Beep-Countdown (Frequenz Mittel)
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung blinkt türkis-weiß
2829
DESIGN GUIDANCE 16. Auto-Pilot – Take Over Request (Warnstufe 3)
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1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
In der dritten Warnstufe wechselt die Farbgebung auf Rot und der Beep-Countdown wird schneller. Der Countdown im
FPK zählt weiter runter.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig rot Beep-Countdown (Frequenz Hoch)
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung blinkt türkis-weiß17. Auto-Pilot – Take Over Request (Safe-Stop)
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1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Nach Ablauf der dritten Warnstufe wird ein Safe Stop aktiviert.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig rot Achtung Safe-Stop aktiviert
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Beleuchtung blinkt türkis-weiß
3031
DESIGN GUIDANCE 18. Monotonie
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1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei erkannter Monotonie wird dem Fahrer eine Auswahl an Nebentätigkeiten vorgeschlagen. Wird der Vorschlag abge-
lehnt oder ignoriert erfolgt zeitnah ein wiederholter Vorschlag.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
LED leuchtet vollflächig türkis Möchtest du jetzt einer Nebentätigkeit nachgehen?
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
Beleuchtung aus Tasten leuchten türkis19. Müdigkeit
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1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei erkannter Müdigkeit wird der Fahrer gewarnt und eine Pause auf dem Rastplatz empfohlen.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
nicht relevant Deine Müdigkeit ist kritisch. Möchtest du dir jetzt einen
Rastplatz suchen und Pause machen?
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
nicht relevant nicht relevant
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DESIGN GUIDANCE 20. Lenkzeit
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1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
Beschreibung des HMI-Szenarios
Nähert sich die Lenkzeit der gesetzlichen Grenze an, wird der Fahrer auf dies hingewiesen und ihm empfohlen eine Pause
auf einem Rastplatz. Sollte der Fahrer die Empfehlung ignorieren und die Lenkzeit eine kritische Grenze unterschreiten, wird
der Hinweis mit einer erhöhten Intensität wiederholt. Die Farbgebung wie auch die Tonansage des Assistenten verschärfen
sich.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
nicht relevant Deine Lenkzeit ist kritisch. Suche dir jetzt einen Rastplatz.
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
nicht relevant nicht relevant21. Routenanpassung
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1 FPK-Detail 2 Head-Unit Detail 3 Tablet Detail
DESIGN GUIDANCE
Beschreibung des HMI-Szenarios
Bei einem bevorstehenden Stau empfiehlt der virtuelle Beifahrer in Abhängigkeit der Rahmenbedingungen (z. B. Lenk-
zeit, Stauverzögerung) eine Pause oder eine Anpassung der Route.
LED-Leisten Akustische Ausgabe
nicht relevant Stau in 18km. Möchtest du jetzt deine Route anpassen?
Assistenz Plus Taste Auto-Pilot Tasten
nicht relevant nicht relevant
34DESIGN GUIDANCE
Anforderungen an ein Gesamtsystem
a. Empfehlung
Aufgrund des Wunsches von Lkw-Fahrern nach Interaktion scheint die Integration eines virtuel-
len Beifahrers in ein automatisiertes System sinnvoll. Dieser Assistent kann unter anderem Emp-
fehlungen für Beschäftigungen und Pausen während der Fahrt aussprechen. Die Modalität (vi-
suell oder akustisch) und Häufigkeit von Empfehlungen sollte individuell einstellbar sein, damit der
Fahrer das System nicht als bevormundend wahrnimmt (Assistent statt Manager). Sicherheitsrele-
vante Systemwarnungen sollten nicht beeinflusst werden können.
Der Assistent sollte den aktuellen Fahrerzustand (Aufmerksamkeit und Ermüdung) bei der Aus-
gabe von Empfehlungen und Warnungen berücksichtigen. Für diesen Zweck kann eine integrierte
Fahrerzustandserkennung hilfreich sein, die beispielsweise den Müdigkeitszustand des Fahrers
erfasst. Bei erhöhter Müdigkeit kann der Assistent entsprechende Maßnahmen vorschlagen.
Beschäftigungen, wie FFT, die der Assistent anbietet, sollten unter anderem eine soziale Interak-
tion (Social Media, Chat, o. ä.) mit Freunden, Familien und Kollegen ermöglichen (für mehr Infor-
mationen zu Beschäftigung während der Fahrt s. „Fahrfremde Tätigkeiten während einer teil- bzw.
hochautomatisierten Fahrt“).
Bei Verfügbarkeit mehrerer Automatisierungsstufen in einem System (bspw. SAE L2 und L3) soll-
te das System dem Fahrer zu jeder Zeit vermitteln, welche Verantwortlichkeiten beim Fahrer lie-
gen, wie bspw. die Überwachung des Verkehrsgeschehens und des Systems in SAE L2, damit keine
Mode bzw. Task Confusion entstehen kann.
b. Top Findings
Top Finding 1: Soziale Interaktion
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass die so-
ziale Interaktion für die Lkw-Fahrer einen hohen Stellenwert besitzt.
Verwendete • HdM2017 – Ethnographische Interviews: „Erforschen der
Studienergebnisse Wahrnehmungen und Bedürfnisse von Lkw-Fahrern“
Top Finding 2: Speditionsaufgaben als fahrfremde Tätigkeit
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass die
Durchführung von Speditionsaufgaben tendenziell nicht als fahr-
fremde Tätigkeiten während der Fahrt gewünscht wird.
Verwendete • VW2017a – Experteninterviews mit Stakeholdern
Studienergebnisse • VW2017b – Automatisierung im Lkw aus Sicht der Fahrzeug-
beschaffer und Speditionsmitarbeiter
35DESIGN GUIDANCE
Top Finding 3: Individualisierung
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass die Häu-
figkeit der Systeminteraktionen mit dem Fahrer individuell einstell-
bar gestaltet werden sollte.
Verwendete • HdM2018a – Fokusgruppen: „Frühevaluation erster Konzeptideen
Studienergebnisse mit Lkw-Fahrern“
• HdM2020c – Evaluation des TANGO-Gesamtsystems aus Sicht von
Stakeholdern
Top Finding 4: Nutzerprofile
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass das
Systemdesign unterschiedlichen Nutzerprofilen entsprechen sollte
(z. B. Fernfahrer und Werksverkehr).
Verwendete • HdM2020c – Evaluation des TANGO-Gesamtsystems aus Sicht von
Studienergebnisse Stakeholdern
Top Finding 5: Erfassung Fahrerzustand
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass der As-
sistent den Fahrerzustand (Aufmerksamkeit und Ermüdung) erfas-
sen und diesen Zustand bei Warnungen und Empfehlungen berück-
sichtigen sollte.
Verwendete • MAN2018a – Der Effekt von aktivierenden Nebenaufgaben auf
Studienergebnisse den müden Fahrer (SAE L3)
Top Finding 6: Fahrerbeobachtung
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass die
Mehrheit der Lkw-Fahrer einer Fahrerbeobachtung aufgrund
der Erhöhung der Sicherheit positiv gegenübersteht. Dabei soll
gewährleistet werden, dass die Daten nicht an Dritte gelangen.
Verwendete • HdM2018a – Fokusgruppen: „Frühevaluation erster Konzeptideen
Studienergebnisse mit Lkw-Fahrern“
• MAN2018b – HMI-Evaluation und Nutzererleben bei der Interak-
tion mit dem Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistenten
• HdM2019b – HMI-Evaluation und Nutzererleben bei der Interak-
tion mit dem Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistenten aus
Sicht von Lkw-Fahrern im Realfahrzeug
36DESIGN GUIDANCE
Top Finding 7: Warnungen
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass die War-
nungen und Empfehlungen des Systems als positiv bewertet und
tendenziell auch befolgt wurden.
Verwendete • MAN2018b – HMI-Evaluation und Nutzererleben bei der Interak-
Studienergebnisse tion mit dem Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistenten¬
• HdM2019b – HMI-Evaluation und Nutzererleben bei der Interak-
tion mit dem Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistenten aus
Sicht von Lkw-Fahrern im Realfahrzeug
Top Finding 8: Avatar Gestaltung
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass die Mehr-
heit der Lkw-Fahrer einen abstrakten Avatar mit weiblicher Stimme
bevorzugen würden.
Verwendete • MAN2018b – HMI-Evaluation und Nutzererleben bei der Interak-
Studienergebnisse tion mit dem Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistenten
c. Diskussion
Durch die Automatisierung entstehen neue Möglichkeiten zur Gestaltung der Fahrzeit mit FFT. Eine
zentrale Frage ist dabei die Aufrechterhaltung der Fahrer-Vigilanz (Winter et al., 2014; Carsten et
al., 2012). Somit soll gewährleistet werden, dass der Fahrer seinen Automatisierungsstufen-spezi-
fischen Aufgaben und Pflichten nachkommt und notfalls die Fahrzeugsteuerung übernehmen und
mit einer ausreichenden Güte weiterführen kann (vgl. Vogelpohl et al., 2016; Manstetten, 2017).
Dazu kann eine Fahrerbeobachtung zur Überwachung der Übernahmefähigkeit des Fahrers
ratsam sein (Manstetten, 2014).
Neben der Erfassung der Fahrerkonstitution kann auch eine aktive Beeinflussung der Vigilanz
durch fahrfremde Nebentätigkeiten sinnvoll sein. Verschiedene Studien zeigen, dass bei verfüg-
barer Automation die Fahrer zur Ausübung fahrfremder Tätigkeit neigen, um u. a. der Monoto-
nie entgegenzuwirken (z. B. Llaneras, Salinger & Green, 2013; Naujoks, Puruker & Neukum, 2016).
Dass die Ausübung von FFT einen Einfluss auf die Vigilanz des Fahrers hat und was bei der Auswahl
bzw. dem Vorschlag von Tätigkeiten zu beachten ist, wird im Folgenden näher beleuchtet.
Um den Fahrer während der automatisierten Fahrt adäquat zu unterstützen und eine Mode Con-
fusion zu verhindern, sollte das HMI stetig und konsequent die notwendigen Informationen be-
reitstellen und Hinweise mitteilen. Die Verwendung von fahrzeuginternen Systemen ermöglicht
eine deutliche, schnelle und direkte Kommunikation von Warnungen. Die Sicherstellung dieser
Informationsbereitstellung kann auf „nomadic Devices“ aufgrund des schnellen technologischen
Fortschreitens schwierig umzusetzen sein. (Naujoks et al., 2019; Campbell et al., 2018)
37DESIGN GUIDANCE
Fahrfremde Tätigkeiten während einer teil- bzw. hochautomatisierten Fahrt
a. Empfehlung
Im Rahmen einer automatisierten Fahrt (SAE L2 oder SAE L3) sollten dem Fahrer FFT angeboten
werden, da eine Fahrt ohne Nebentätigkeiten tendenziell zur Ermüdung (relevant für SAE L3) und
zu einer Reduktion der Überwachungsleistung (relevant für SAE L2) führen kann. Die Modalität
und Komplexität der fahrfremden Tätigkeit hängt dabei von der Automatisierungsstufe ab.
Für die teilautomatisierte Fahrt (SAE L2) sollte visuelle Ablenkung des Fahrers durch FFT vermieden
werden. Auditive fahrfremde Tätigkeiten führen potenziell zu einer Steigerung der Überwachungs-
leistung und zu einer Stressreduktion.
Während der hochautomatisierten Fahrt (SAE L3) kann unabhängig von Komplexität und Modal-
ität der Nebenaufgabe eine Reduktion der Müdigkeit erreicht werden. Somit kann es dem Fahrer
freigestellt werden, welche Tätigkeit er ausführen möchte.
FFT sollten nur auf fahrzeuginternen Anzeige- und Bedienelementen angeboten werden, um die
Automatisierungsstufe angemessene Tätigkeiten anzubieten, sodass eine ungewollte Ablenkung
potenziell vermieden werden kann. Des Weiteren könnten somit eine Unterbrechbarkeit der Auf-
gabe, z. B. im Rahmen einer Übernahme, gewährleistet und Statusinformationen und Warnungen
gezielt dem Fahrer angezeigt werden.
Beispielhafte Nebentätigkeiten für SAE L2:
• Auditiv: Hörbuch, Radio, Podcast, geistiges Training auditiv mit Sprachsteuerung
Beispielhafte Nebentätigkeiten für SAE L3:
• Siehe SAE L2-Beispiele
• Filme
• Sport: Einfache Sportübungen
• Bewegungsspiele
• Chat
b. Top Findings
Top Finding 1: Ermüdung bei SAE L2 und L3
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass eine
teil- oder hochautomatisierten Fahrt potenziell zu Ermüdung führen
kann, wenn der Fahrer keiner fahrfremden Tätigkeit nachgeht.
Verwendete • MAN2018a – Der Effekt von aktivierenden Nebenaufgaben auf
Studienergebnisse den müden Fahrer (SAE L3)
• UniS2018a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
aufgaben (SAE L2)
• TUM2019a - Auswirkungen des AAA auf die Müdigkeitsenwicklung
und deren langfristige Folgen (SAE L3)
38DESIGN GUIDANCE
Top Finding 2: Entgegenwirken Müdigkeit
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass einer
möglichen Ermüdung des Fahrers mittels verschiedener fahrfrem-
der Tätigkeiten entgegengewirkt werden kann:
• auditive Tätigkeiten
• motorisch beanspruchende Tätigkeiten
Verwendete • MAN2017a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
Studienergebnisse aufgaben & Automatisierungsleveln
• UniS2018a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
aufgaben (SAE L2)
• Expertendiskussion – VW2017a
• TUM2019a – Auswirkungen des AAA auf die Müdigkeitsenwicklung
und deren langfristige Folgen (SAE L3)
Top Finding 3: Aufrechterhaltung Überwachungsleistung
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass fahr-
fremde Tätigkeiten einen unterschiedlichen Einfluss auf die Überwach-
ungsleistung besitzen:
• auditive Tätigkeiten führen zur Stressreduktion
• motorisch beanspruchende Tätigkeiten reduzieren die
Überwachungsleistung
Verwendete • MAN2017a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
Studienergebnisse aufgaben & Automatisierungsleveln
• UniS2018a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
aufgaben (SAE L2)
Top Finding 4: Visuelle Ablenkung bei SAE L2
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass visuelle
fahrfremde Tätigkeiten in SAE L2 (unabhängig vom Beanspruchungs-
grad) potenziell zu einer Ablenkung führen, durch die die Überwach-
ungsleistung reduziert werden kann.
Verwendete • UniS2018a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
Studienergebnisse aufgaben (SAE L2)
• MAN2017a – Fahrerbeanspruchung bei unterschiedlichen Neben-
aufgaben & Automatisierungsleveln
39DESIGN GUIDANCE
Top Finding 5: Interferenz fahrfremde Tätigkeit und Hauptaufgabe
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass fahr-
fremde Tätigkeiten nur dann angeboten werden sollten, wenn die
Benutzung nicht mit der Hauptaufgabe (z. B. Überwachung des
Fahrgeschehens) interferiert, da das Angebot zu einer ungewollten
Ablenkung führen kann.
Verwendete • UniS2018b – Mode Confusion und Situation Awareness bei häu-
Studienergebnisse figen Transitionen
Top Finding 6: Verwendung fahrzeuginterner Anzeige- und Bedienelemente
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass fahrfrem-
de Tätigkeiten idealerweise nur auf fahrzeuginternen Devices ange-
boten werden sollten, um ungewollte Ablenkung zu vermeiden und
eine Unterbrechbarkeit der Aufgabe, z. B. im Rahmen einer Über-
nahme, zu gewährleisten.
Verwendete • VW2017a – Experteninterviews mit Stakeholdern
Studienergebnisse
Top Finding 7: Maßnahmen bei schlafbedingter Müdigkeit
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Befragungen hat sich gezeigt, dass
Lkw-Fahrer bei starker schlafbedingter Müdigkeit ausschließlich die
folgenden Maßnahmen als hilfreich empfinden: Schlafen, an der
frischen Luft laufen, Tageslicht.
Verwendete • HdM2018a – Fokusgruppen: „Frühevaluation erster Konzeptideen
Studienergebnisse mit Lkw-Fahrern“
Top Finding 8: Art der fahrfremden Tätigkeiten
Top Finding Auf Basis der durchgeführten Studien hat sich gezeigt, dass folgende
fahrfremden Tätigkeiten gewünscht sind: soziale Interaktion, Filme,
Musik, Hörbücher und Nachrichten, wobei sich die Antworten bei
einer theoretischen Befragung von denen während der System-
nutzung unterscheiden.
Verwendete • HdM2017 – Ethnographische Interviews: „Erforschen der Wahrneh-
Studienergebnisse mungen und Bedürfnisse von Lkw-Fahrern“
• HdM2018a – Fokusgruppen: „Frühevaluation erster Konzeptideen
mit Lkw-Fahrern“
• HdM2019b – HMI-Evaluation und Nutzererleben bei der Interak-
tion mit dem Aufmerksamkeits- und Aktivitätenassistenten aus
Sicht von Lkw-Fahrern im Realfahrzeug
40DESIGN GUIDANCE
Top Finding 9: Nutzung fahrfremder Tätigkeiten
Top Finding Auf Basis durchgeführten Studie hat sich gezeigt, dass die Nutzer das
Angebot von fahrfremde Tätigkeiten in jedem Automatisierungslevel
nutzen. Es zeigte sich eine Abhängigkeit der Nutzungsintensität vom
aktuellen Automatisierungslevel.
Verwendete • UniS2018b – Mode Confusion und Situation Awareness bei häu-
Studienergebnisse figen Transitionen
c. Diskussion
Um der Monotonie entgegenzuwirken zeigen mehrere Studien, dass sich Fahrer derzeit schon ver-
schiedenen fahrfremden Tätigkeiten zuwenden und dass eine Zunahme dieser Beschäftigung mit
dem automatisierten Fahren erwartet werden kann (z.B. Llaneras, Salinger & Green, 2013; Nau-
joks, Puruker & Neukum, 2015; Müller, 2020).
Ein direkter Einfluss von der Ausübung fahrfremder Tätigkeiten auf die Abnahme der Vigilanz der
Fahrer konnte in einer TANGO-Studie nachgewiesen werden.
Hinsichtlich des Angebots der fahrfremden Tätigkeiten muss eine Unterscheidung der Automati-
sierungsstufen berücksichtigt werden, da die Ausprägungen der notwendigen Fahreraufmerk-
samkeit sich hinsichtlich der permanenten Überwachungsaufgabe in SAE L2 und der Übernahme-
bereitschaft in SAE L3 unterscheiden (Manstetten, 2014; Manstetten, 2017).
Insbesondere der Einfluss visueller fahrfremder Tätigkeiten auf die Überwachungsleistung führt
dazu, dass diese Art von Tätigkeiten nicht für SAE L2 empfohlen werden können (Lassmann et al.,
2019).
Durch die intensive Forschung in den letzten Jahren existieren zahlreiche Sammlungen von
Vorschlägen für fahrfremde Tätigkeiten. Diese spiegeln meist den Wunsch der Nutzer wider. Eine
Unterscheidung in die verschiedenen Automationslevel bzw. Berücksichtigung entsprechender
Aufgaben und Pflichten der Fahrer wird nicht immer Sorge getragen. Als beispielhafte Samm-
lungen wird auf folgende Veröffentlichungen verwiesen:
• Feldhütter, Hecht, & Bengler, 2017
• Large et al., 2017
• Marberger et al., 2015
• Müller, 2020
• Naujoks et al., 2016
• Nordhoff et al., 2020
• Stevens et al. 2019
Eine der zentralen Aufgaben des HMI ist die Kommunikation von Informationen, Warnungen
und Anweisungen hinsichtlich der automatisierten Fahrt. Um diese Informationen deutlich und
schnell bereitzustellen eigenen sich v. a. fahrzeuginterne Devices, sog. IVIS – In-Vehicle Informa-
tion Systems. Eine Einbindung von externen oder „nomadic“ Devices ist prinzipiell möglich. Aller-
dings kann auf Grund des schnellen technologischen Fortschritts eine kontinuierlich ausreichende
Informationsbereitstellung nicht sichergestellt werden. (Naujoks et al., 2019; Campbell et al., 2018)
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