Nachtsicht

Forschungsschwerpunkt Fahrzeugergonomie

Ergonomieanalyse eines Nightvision-Systems (Nachtsichtsystem) im Fahrzeug

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Bild 1: Auswertung von Video- (oben links) Blickbeweguns- (oben rechts) und CAN-Daten (unten)

Hintergrund

Bei Fahrten in Dunkelheit werden die höchsten Anforderungen an das menschliche Auge gestellt. Die Sehschärfe reduziert sich bei einem gesunden Menschen von tagsüber 100% auf nur 20% bei Dunkelheit, in manchen Quellen wird sogar von nur 5 bis 10% ausgegangen (Schweizer Optiker Verband 2003). Dämmerungs- und Nachtsehvermögen verringern sich mit zunehmendem Alter. Diese oben genannten Charakteristiken des menschlichen visuellen Leistungsvermögens sind wohl eine Hauptursache für das bis zu 7-mal höhere Risiko nachts zu verunfallen (Sullivan & Flannagan, 2000). 88% der auf Landstraßen getöteten Fußgänger kommen bei Dunkelheit ums Leben (HÜLSEN 2003). Um diese Zahlen trotz steigendem Verkehrsaufkommen zu senken wurden in den letzten Jahren auch Nachtsichtsysteme (Night-Vision-Systeme) mit Fußgängermarkierung entwickelt. Diese erkennt Fußgänger selbstständig und hebt diese optisch hervor.

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Bild 2: Erkennungsdauer Te: Zeitdifferenz zwischen der ersten Fixation des Fußgängers und des Passierens des Fußgängers.

Fragestellung

Grundsätzlich wurde untersucht ob Nachtsichtsysteme die Sichtweite des Fahrers erhöhen können, wie sich ein solches System auf das Fahrverhalten auswirkt und welchen Einfluss solche Systeme auf die Aufmerksamkeitsverteilung des Fahrers haben.

Im Besonderen stellten sich folgende Fragen:

  • Worin unterscheiden sich Head-Up Displays (HUD) von Head-Down Displays (HDD) in den oben genannten Fragestellungen?
  • Wie wirken sich unterschiedliche Darstellungsvarianten einer Fußgängermarkierung im HUD auf oben genannte Fragestellungen aus.

Methodik

Im Rahmen der durchgeführten Studie wurde das Nutzungsverhalten eines Nachtsichtsystems vor allem in der Gewöhnungsphase analysiert. Hierbei wurde besonders auf die Aufmerksamkeitsverteilung des Fahrers geachtet. Zur Bestimmung der Ablenkung wurden die Blickbewegungen der Probanden während der Versuchsfahrten aufgezeichnet und anschließend analysiert. Weiterhin galt es, den potentiellen Sicherheitsgewinn durch ein früheres Entdecken von potentiellen Hindernissen und die Akzeptanz des eingesetzten Nachtsichtsystems zu untersuchen.

Die Versuche wurden sowohl im öffentlichen Straßenverkehr als auch im kontrollierten Feld, dem August-Euler Flugplatz in Griesheim durchgeführt. Als Probanden wurden für den Vergleich der HUD und HDD Displays vorwiegend ältere Personen mit einem Lebensalter über 61 Jahren eingesetzt, da vor allem dieses Kollektiv zum einen am meisten durch ein solches System profitieren könnte und zum anderen aber auch kritisch gegenüber diesen technischen Innovationen eingestellt sein könnten. Um Aussagen über den Einfluss des Fahreralters auf die Ergebnisse treffen zu können wurden für den Vergleich der verschiedenen HMI-Varianten der Fußgängermarkierung die Versuche mit 37 Probanden in zwei Altersklassen (25-40 Jahre und 50-65 Jahre) vorgenommen.

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Bild 3: Vergleich von objektiven (Blickbewegung) mit subjektiven (Fragebogen) Daten
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Bild 4: Prozentuale Häufigkeit der erkannten Fußgänger im Feldversuch in Abhängigkeit vom Ort der Informationsaufnahme

Ergebnisse

Exemplarisch sind die Ergebnisse der Blickbewegungsanalyse der Fahrten ohne Nachtsichtsystem in Abbildung 2 dargestellt. Hierzu wurde die mittlere Blickhäufigkeit bzw. Blickdauer auf verschiedene „Areas of Intrest" (AOI's) ausgewertet. Neben den Blickbewegungsdaten wurden unter anderem Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkradwinkel, Bremsdruck und die Mimik des Fahrers aufgezeichnet und ausgewertet, sowie Fragebögen zur Erhebung der subjektiven Daten eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass Fahrer welche geeignete Systemausführungen des Night-Vision-Systems mit Fußgängermarkierung nutzen können, signifikante Vorteile gegenüber Fahrern, welche ein konventionelles Nachtsichtsystem oder kein Nachtsichtsystem nutzen, haben. Durch das frühere Wahrnehmen der Fußgänger wird ein Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit geleistet.

Veröffentlichungen

  • FUCHS, K.; SCHRAMM, T.; ABENDROTH, B.; BRUDER, R.: Night Vision with pedestrian detection – improved range of vision for increased safety. International Symposium on Automotive Lighting (ISAL), 28.-30. September 2009, Darmstadt.
  • FUCHS, K.; ABENDROTH, B.; BRUDER, R.: Night Vision – Reduced Drivers Distraction, Improved Safety and Satisfaction. 13th International Conference on Human-Computer Interaction (HCI), 19. bis 24. Juli 2009, San Diego, USA.
  • BRUDER, R.; FUCHS, K.; ABENDROTH B.; SCHRAMM, Z.: Zur Aussagekraft menschbezogener Messgrößen in Fahrversuchen. In: Winner, H.; Bruder, R.; (Hg.): Wie realitätsnah lässt sich Fahrerverhalten messen? Neue Methoden und Werkzeuge. Stuttgart: Ergonomia, 2009, S. 1-15.
  • MEYER, O.: Einfluss eines Nachtsichtsystems auf das Fahr- und Blickverhalten älterer Fahrer: Vergleich eines Head-Up Displays mit einem Head-Down Display. Dissertation am Institut für Arbeitswissenschaft der TU Darmstadt. Stuttgart: Ergonomia 2008.
  • FUCHS, K.; ABENDROTH, B.; BRUDER, R.; LEUCHTENBERG, B.: Ergonomische Bewertung eines Night Vision Systems mit Fußgängermarkierung im Head-up-Display, In: Produkt- und Produktions-Ergonomie-Aufgabe für Entwickler und Planer; Bericht zum 54. Arbeitswissenschaftlichen Kongress vom 9.-11.4.2008 an der Technischen Universität München, herausgegeben von der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft e. V., Dortmund 2008, S. 121-124.