Anzeigenoptimierung von Fahrerassistenzsystemen zur Unterstützung des vorausschauenden Fahrens im PKW

 Forschungsarbeit Philipp Steinmetz

 


Januar 2015

Endlich ist meine Arbeit fertig und abgegeben. Vielen Dank an meinen Lehrstuhl und besonders an meinen Betreuer für die tolle Unterstützung.

Alle, die etwas mehr über meine Arbeit erfahren wollen, können hier oder unten das Abstract einsehen:

With more and more cars on the road and increasing energy prices the topic of „energy efficiency“ has come to the forefront. Because of this, new systems have been designed to consume less fuel. On the other hand, these systems are used to assist drivers in anticipatory driving.

Head-up Displays (HUD) are the most common means of displaying an advanced driver assistance system (ADAS). Although there are many ADAS on the market, they are usually cluttered and confuse drivers because of a redundancy in the use of common symbols. In addition, almost every car manufacturer has its own icon and task field for the ADAS.

Therefore, the aim of this research is to display only the ADAS which give drivers feedback and at the same time unifying the symbols. This raises the question: How can the systems be combined to easier present the relevant information, have a cleaner appearance, and to minimise drivers distraction?

First, it should be researched which ADAS are to be displayed in the HUD. Using the software package SILAB the best possible display will be modelled and implemented in the Static Driving Simulator. The test subjects have to master different traffic situations on a predetermined test route. The diversion of the test drivers is evaluated through various measuring methods.

According to the questionnaire given to the test subjects, the display was rated as helpful, supportive and very useful. The display did not unsafely divert the individuals’ attention and many of the test subjects would use a HUD in their vehicle in order to increase safety while driving.

 


November 2014

Der Probandenversuch verlief sehr gut, jedoch musste 1 Person den Versuch vorher abbrechen. Nach der Auswertung der Fragebögen, wurde folgende Bewertung festgestellt:

Bewertung HUD

Bewertung HUD

Als Nächstes habe ich die Verbesserungsvorschläge der Probanden in die Arbeit mit aufgenommen.


Oktober 2014

Am 1. Oktober implementierte ich mit Hilfe meines Betreuers mein optimiertes Fahrerassistenzsystem in den großen Fahrsimulator, in dem auch der Probandenversuch stattfinden wird. Dabei gab es jedoch Probleme. Die verschiedenen Symbole und deren Skalierung wurden nicht richtig auf den Beamern angezeigt, sodass ich für jede Anzeige die Koordinatenpositionen ändern muss.

Ich hoffe, dass ich diese Probleme nächste Woche lösen werde, da der Versuch bereits in 2 Wochen stattfindet. Dazu erstellte ich einen Aushang, in dem ich um Probanden für den Versuch werbe. Diesen werde ich am nächsten Mittwoch in der Uni aufhängen, in der Hoffnung genug Probanden (10) zu finden.

 


September 2014

Nachdem ich in den Sommerferien schon ein wenig an meiner Forschungsarbeit geschrieben hatte, arbeitete ich nun weiter an meinem Fragebogen. Nach Beratung mit meinem Betreuer verkürzte ich die erste Fassung des Fragebogens um eine Fragen, sodass es für die Probanden einfacher wird, ihre Beurteilung und Meinung zum Fahrerassistenzsystem abzugeben. Aufgrund der Studienfahrt findet das nächste Treffen erst wieder am 1.Oktober statt. Jedoch wurde schon der Termin für den Probandenversuch auf den 15. Oktober gelegt.


August 2014

In der ersten Augustwoche entwarf ich die erste Fassung des Fragebogens. Zudem habe ich die Anzeige der Abstandsanzeige hinsichtlich der Entfernung zum Vorderauto verbessert, so dass die Balken erst dann angezeigt werden, wenn der Fahrer nah genug am nächsten Auto ist. Nach den Sommerferien werde ich Probandenstrecke auf den großen Fahrsimulator im Lehrstuhl übertragen, da ich bisher die Strecke an einem kleinen Computer getestet habe.


Juli 2014

Aufgrund des 3-wöchigen Auslandspraktikum konnte ich nur am letzten Mittwoch in die Uni kommen. Nachdem ich eine Vorlage von einem Fragebogen aus einer früheren Semesterabreit bekommen hatte, überlegte ich mir Fragen zur Benutzbarkeit und zur möglichen Ablenkung durch die Assistenzsysteme. Der Test mit den Probanden findet wahrscheinlich Ende September oder Anfang Oktober statt, sodass mir noch genügend Zeit für die Auswertung und das Schreiben der Forschungsarbeit bleibt.


Juni 2014

In diesem Monat implementierte ich die verschiedenen Geschwindigkeitsbegrenzungen. Wenn ein Fahrzeug z.B. bei der Autobahn in wenigen hundert Metern an einem Verkehrschild vorbeifährt erscheint das jeweilige Schild und „wandert“ in Richtung des aktuell noch gültigen Verkehrschild und ersetzt es dann. Damit sieht der Fahrer die nächste Geschwindigkeitsbegrenzung auf dem HUD bevor er es auf der Autobahn sieht. Gleichzeitig wird er bei zu hoher Geschwindigkeit anhand eines Symbols dazu aufgefordert, den Fuß vom Gas zu nehmen. Als Nächstes implemenierte ich die verschiedenene Richtungspfeile für die Navigation, damit die Probanden wissen, welche Strecke sie fahren müssen. Als letztes Assistenzsystem wird die automatische Abstandsanzeige zum Vorderauto anhand von Balken, die sich je nach Abstand füllen, in die Simulation eingefügt. Nach dem Auslandspraktikum ist es meine Aufgabe einen Fragebogen für den Probandenversuch zu entwerfen.


Mai 2014

Nachdem ich meine Teststrecke skizziert hatte, musste ich nun diese in SILAB implementieren. Die Strecke ist aus drei verschiedenen Teilstücken aufgebaut, nämlich Autobahn, Lanstraße und Stadt. Dadurch werden möglichst viele Szenarien im Probandenversuch abgedeckt. Nach dem Aneinanderreihen der einzelnen Module beschäftigte ich mich den Verkehrschildern und dem Verkehr. Dabei ist es wichtig, dass man die Verkehrschilder ale 1000 m wiederholt, damit der Proband jederzeit weiß, wie schnell man fahren darf. Danach machte ich mich an den eigentlichen Teil der Forschungsarbeit, nämlich die Anzeige der Fahrerassistenzsysteme im HUD. Dabei wird in die Simulation eine straßenähnliche Form implementiert, auf der die jeweiligen Assistenzsystem angezeigt werden. Nachdem ich die aktuelle Geschwindigkeit in die HUD eingefügt hatte, durfte ich die Teststrecke auf dem großen Fahrsimulator ausprobieren. Dabei setzt man sich in ein echtes Fahrzeug und man sieht seine Strecke auf mehreren Beamern vor sich. Das ist ein ganz anderes Erlebnis als vor dem Computer, bei dem man das Fahrzeug mit den Pfeiltasten lenkt. In den nächsten Treffen werde ich die automatische Anzeige der Verkehrsschilder implementieren, sodass der Fahrer, bevor er das Schild sieht, eine Meldung bekommt.


April 2014

Anfang  April lieh ich mir in der Teilbibliothek das Buch „Handbuch Fahrerassistenzsysteme“ von Hermann Winner und weiteren Autoren aus. In diesm Handbuch sind die Funktionsweisen und die Entwicklung verschiedenster Assistenzsysteme aufgeführt, die mir sehr geholfen haben, welche Systeme wirklich auf dem HUD abgebildet werden müssen. Mithilfe der Grafiken im Buch skizzierte ich erste Anordnungen der verschiedenen Symbole im HUD. Nach den Osterferien widmete ich mich zunächst dem Computerprogramm SILAB, einem Fahrsimulator , bei dem man selber eigene Strecken und Anzeigen programmieren kann. Am Anfang war es natürlich schwer, sich in dem neuen Programm zurechtzufinden , doch andere Studenten, die auch mit SILAB arbeiten, halfen mir bei den auftauchenden Problemen. Nach mehreren Stunden Herumprobieren und Programmieren konnte ich mithilfe der Pfeiltasten auf meiner zuvor selbst programmierten Landstraße mit Höhenprofil, Landschaft und ersten Verkehrsschildern fahren. Für meinen Probandenversuch werde ich in den nächsten Wochen eine eigenen Teststrecke mit möglichst vielen unterschiedlichen Verkehrsszenarien programmieren. Für mein nächstes Treffen werde ich erstmal die mögliche Teststrecke skizzieren, um dann Area2-Module in SILAB zu implementieren für einen flüssigen Überganz z.B. zwischen Landstraße und Autobahn, da diese unterschiedliche Querschnittsprofile haben.


März 2014

Nach der Besichtigung der Fakultätender TUM bis Januar, machte ich mich alsbald auf die Suche nach einer passenden Fakultät. Da ich mich sehr für Autos interessiere vorallem in der Entwicklung neuartiger, umweltfreundlicheren Autos stand für mich schon früh fest, dass ich meine Forschungsarbeit in der Fakultät für Maschinenbau absolvieren werde. Meine erste Anlaufstation war der Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik, bei dem ich aber eine Absage nach 4 Wochen erhielt. Gleichzeitig hatte ich mich schon für alternative Lehrstühle umgeschaut. Ich stellte daraufhin Anfragen für die Lehrstuhle für Produktentwicklung und für Ergonomie. Für den 12. März konnte ich endlich ein Treffen mit Christoph Rommerskirchen, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter am Lehrstuhl für Ergonomie, vereinbaren. Ich war natürlich ein bisschen angespannt vor dem Gespräch , aber dies löste sich sehr schnell, als mir Christoph das Du anbot. Er stellte sich und seinen Lehrstuhl vor und präsentierte auch einer seiner neuesten Arbeiten, um den Kraftstoffverbrauch mittels Fahrerassistenzsysteme zu senken. Da mich dieses Thema sehr interessierte einigten wir uns auf  mein letziges Forschungsthema: „Vereinfachung der Anzeige von Fahrerassistenzsystemen zur Unterstützung des vorausschauenden Fahrens im PKW“ (der Titel wird sich wohl noch im Laufe meiner Arbeit verändern). Wir vereinbarten unser nächstes Treffen für 2 Wochen später, da am darauffolgenden Mittwoch der Wissenschaftstag der TUM12 war.

Als Erstes recherchierte ich im Internet , um herauszufinden , welche Assistenzsysteme es überhaupt gibt. Für meine Forschungsarbit benötige ich nur die Systeme, die in einem Bildschirm, vorzugsweise einem  Head-Up-Display (HUD),  im Auto dem Fahrer eine Rückmeldung geben. Als Nächstes musste ich einen einseitigen Bericht über mein Forschungsthema schreiben, in dem ich meine Schritte erläutere, um am Ende eine übersichtlichere und einfachere Darstellung der Assistenzsysteme zu erhalten.