Interaktionskonzept Überwachung des Fahrers per Kamera.

Überwachung des Fahrers sowie von dessen Reaktionen per Kamera. (Bild: Continental)

Damit automatisiertes Fahren zur Wirklichkeit werden kann, kommt neben der Fahrzeugtechnik auch dem Faktor Mensch und dem Interaktionskonzept eine entscheidende Rolle zu. Um für die aufkommenden Fragen in diesem Bereich passende Antworten für die Automobilhersteller zu finden, ist eine intensive Erforschung von Anzeige-, Bedien- und Übernahmekonzepten für das Automatisierte Fahren sowie anschließendes Testen erforderlich. Wenn das Auto immer mehr Fahraufgaben übernimmt, wird der Fahrer schrittweise vom Lenker zum Beobachter. Für die Interaktion zwischen Mensch und Fahrzeug ergeben sich so ganz neue Frage- und Aufgabenstellungen. Wie genau muss der Fahrer noch über das Verkehrsgeschehen Bescheid wissen? Wie informiert das Fahrzeug den Fahrer am besten, wenn er ins Fahrgeschehen eingreifen soll? Wie interagiert der Fahrer mit dem Fahrzeug bei der Ausführung bestimmter Manöver? Mit welchen fahrfremden Tätigkeiten werden sich Fahrer zukünftig in automatisierten Fahrphasen beschäftigen? Oberste Priorität haben dabei die Wünsche und der Schutz des Fahrers sowie die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer um ihn herum.

Interaktionskonzept entwickeln

„Bei der Entwicklung zum vollautomatisierten Fahren ist unsere größte Herausforderung der Rollenwechsel des Fahrers und die daraus resultierenden neuen Bedürfnisse und Anforderungen“, erklärt Dr. Karsten Michels, Leiter System- und Vorentwicklung der Division Interior bei Continental. War der Fahrer bislang ausschließlich mit der Fahraufgabe beschäftigt, wird er nun zum kritischen Nutzer und Überwacher im Cockpit. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, muss er jederzeit darüber Bescheid wissen, wie das Fahrzeug agiert und in welchem Fahrmodus es sich gerade befindet.

„Transparenz und Situations-Bewusstsein sind für uns deshalb die bedeutenden Schlagworte bei der Entwicklung neuer Konzepte für den ganzheitlichen Dialog zwischen Mensch und Maschine“, erklärt Dr. Michels. „Nur so wird der Fahrer Vertrauen in vollautomatisiert fahrende Systeme fassen.“ Guido Meier-Arendt, leitender Experte Mensch-Maschine-Schnittstelle und Ergonomie in der Division Interior bei Continental ergänzt: „Dabei zählt das richtige Maß an Vertrauen: Überschätzt der Fahrer die Fähigkeiten des Systems, übernimmt er im Extremfall die Fahraufgabe am Ende eines automatisierten Fahrabschnitts womöglich nicht zurück, obwohl dies notwendig wäre.“

Die technischen Komponenten von Interaktionskonzepten für das Automatisierte Fahren müssen dafür nicht nur dynamisch und multimodal verknüpft werden, sondern gleichzeitig intuitiv bedienbar sein und den aktuellen Fahrerzustand jederzeit berücksichtigen. So benötigt der Fahrer womöglich mehr Zeit und Unterstützung bei der Rückübernahme der Fahraufgabe, wenn er sich nach einer längeren automatisierten Fahrphase anderweitig beschäftigt hat.

Mit Fahrsimulator und Testfahrzeug zu detaillierten Messergebnissen

Insbesondere für die sensible Übergabephase am Ende eines automatisierten Fahrabschnitts entwickelt Continental derzeit Konzepte, die vor ihrem Einsatz intensiv erprobt werden müssen – im Labor wie auch auf der Straße. Denn egal wie gut die Technik funktioniert, dem menschlichen Verhalten kommt in der Übergangsphase zum vollautomatisierten Fahren (Level 5) eine bedeutende Rolle zu. Eine realistische Einschätzung und Bewertung der Technik ermöglichen umfangreiche Tests mit Probanden, die keine gelernten Testfahrer sind.

Interaktionskonzept AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Chefredakteur Alfred Vollmer beim Probefahren in einem Quasi-Level-5-Testfahrzeug. Während der Fahrt trennt ein schwarzer Vorhang den beobachteten Testfahrer (links) vom tatsächlichen Fahrer, der rechts steuert.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Chefredakteur Alfred Vollmer beim Probefahren in einem Quasi-Level-5-Testfahrzeug. Während der Fahrt trennt ein schwarzer Vorhang den beobachteten Testfahrer (links) vom tatsächlichen Fahrer, der rechts steuert. Alfred Vollmer

Im realen Straßenbetrieb kommt bei Continental ein Verfahren zum Einsatz, das dem Probanden das Gefühl vermittelt, mit einem hochautomatisierten System zu arbeiten. Das speziell präparierte Testfahrzeug erfasst den Nutzer mit einer Vielzahl an Sensoren und analysiert seine Reaktionen. Der Proband sitzt dafür hinter einer Lenkradattrappe auf der linken Seite des Fahrzeugs, am tatsächlichen Steuer sitzt für die Fahrten in Zentraleuropa ein speziell ausgebildeter, rechtslenkender Fahrer.

Während manuellen Fahrphasen wird dieser mithilfe eines Combiner Head-up-Displays über die Aktionen des Probanden informiert und setzt diese in die Tat um. In autonomen Fahrphasen übernimmt er das Steuer komplett, und die Illusion einer hochautomatisierten Fahrt entsteht. Auf diese Weise ist es möglich, bereits heute Elemente der Mensch-Maschine-Schnittstelle für das Automatisierte Fahren im realen Fahrbetrieb zu testen, da hochautomatisierte Testfahrten ohne geschulte Testfahrer auf öffentlichen Straßen gerade hinsichtlich der Interaktion zu einer Gefährdung der Probanden führen kann. Die Ergebnisse helfen den Entwicklern, die nötigen Regelalgorithmen für das vollautomatisierte Fahren zu entwickeln.

Im Fahrsimulator, bei Continental Ergonomie-Labor genannt, können die Forscher ihre Probanden noch genauer beobachten und analysieren – zum Beispiel durch die Messung der Herzfrequenz oder die exakte Aufzeichnung von Augenbewegungen. Diese Daten werden ohne Störeinflüsse von außen gesammelt und erlauben Rückschlüsse darauf, ob der Proband sich wohl fühlt oder ob ihm eine Situation Stress verursacht. Gleichzeitig ermöglicht es die Laborsituation, die Probanden deutlich mehr zu fordern und beispielsweise gefährliche Situationen oder kritische Fahrmanöver zu testen, was im echten Straßenbetrieb nicht möglich wäre.

Mehr über die Elemente einer ganzheitlichen Mensch-Maschine-Interaktion auf der nächsten Seite

Elemente der ganzheitlichen Mensch-Maschine-Interaktion

Continental setzt Lösungen ein, die Informationen multimodal, also über mehrere Sinne, an den Fahrer herantragen. Die visuelle Darstellung, über verschiedene Displays im Cockpit, Head-up-Displays oder Farbwechsel in einem LED-Leuchtband, wird ergänzt durch akustische Hinweise, die zum Beispiel über das Ende einer automatisierten Fahrphase informieren und die Aufmerksamkeit durch eine zielgerichtete Audio-Ausgabe lenken. Stellen die Innenraumkameras dennoch eine Unaufmerksamkeit des Fahrers fest, kommen außerdem haptische Elemente zum Einsatz, zum Beispiel in Form eines vibrierenden Sitzes oder ein Ziehen im Gurtstraffer.

Interaktionskonzept Innenraum-Kamera zur Fahrerüberwachung.

Innenraum-Kamera zur Fahrerüberwachung. Continental

Für die Steuerung automatisierter Fahrphasen hat Continental außerdem ein Bedienungselement entwickelt, um Verwechslungsmöglichkeiten der Fahrmodi ausschließen zu können und die Transparenz weiter zu erhöhen. Der Tier-1 arbeitet an einer „ganzheitlichen Mensch-Maschine-Schnittstelle, um für eine nahtlose Kommunikation zu sorgen und die Voraussetzungen zu schaffen, dass der Fahrer zu jeder Zeit weiß, welche Verantwortung er trägt und woran das System gerade arbeitet“, fasst Guido Meier-Arendt zusammen.

Alfred Vollmer

AlfredVollmer lr
Chefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

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