Head-Up-Displays in Kraftfahrzeugen: Nachweis und Analyse von Einstellungseffekten bei der Navigationsunterstützung

• Antragsteller: Dr. Dietmar Gude
• Fachliche Zuordnung: Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 27603257

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen der zweiten Förderungsphase des Projektes wurde die Frage nach potentiellen negativen Auswirkungen von Handlungsvorbereitungsprozessen zum zentralen Gegenstand der durchgeführten Experimentalserien gemacht. Es wurde angenommen, dass Handlungsvorbereitungsprozesse in drei verschiedenen Situationen zu einem „Cognitive Tunneling“ führen können: a) in Situationen, die nur die Modifikation eines bestehenden Handlungsprogrammes erfordern; b) in Situationen, in denen ein vorbereitetes Handlungsprogramm gestoppt werden muss und schließlich c) in Situationen, in denen ein vorbereitetes Handlungsprogramm durch ein alternatives Handlungsprogramm ersetzt werden muss. Zu jeder dieser Situationsklassen wurden je drei Experimente geplant und durchgeführt (bis auf die letzte Situationsklasse, in welcher das letzte Experiment nicht zeitgerecht durchgeführt werden konnte). Die Ergebnisse der durchgeführten Experimentalserien zeigen, dass Handlungsvorbereitungsprozesse die Durchführung eines spezifischen Fahrmanövers, eines Spurwechsels, erleichtern. Diese Erleichterung zeigt sich in aus der Grundlagenpsychologie bekannten Reaktionszeiteffekten wie dem positiven Einfluss zeitlicher Vorbereitung, dem Movement Precuing Effekt und dem Validitätseffekt, die alle in einer anwendungsnahen Fahraufgabe nachgewiesen werden konnten. Darüber hinaus zeigen sich Veränderungen der kinematischen Aspekte der Spurwechsellenkbewegung in Abhängigkeit vom Ausmaß der Handlungsvorbereitung. Insbesondere in der Experimentalserie Modifikation wurden diesbezügliche Befunde des ersten Förderungszeitraumes repliziert, die eine Optimierung der Lenkbewegung in Form kürzerer Phasendauern des Geschwindigkeitsprofils der Lenkbewegung rund um den ersten Umkehrpunkt der Spurwechsellenkbewegung vermuten lassen. Darüber hinaus zeigen ebenfalls durchgeführte Zusatzuntersuchungen, dass sich altersbezogene Unterschiede im Geschwindigkeitsprofil der Spurwechsellenkbewegung nachweisen lassen. Diese können als eine mit dem Alter abnehmende Integration der einzelnen Bewegungsphasen interpretiert werden. Im Hinblick auf das untersuchte Phänomen eines „Cognitive Tunneling“ sind die Ergebnisse der drei Experimentalserien nicht eindeutig. Es zeigten sich zunächst in der Experimentalserie Modifikation deutliche Kosten einer Änderung der geplanten Spurwechselrichtung in Form erhöhter Reaktionszeiten und deutlicher initialer Ausschläge der Lenkbewegung in die falsche Richtung. Die beiden folgenden Experimentalserien Inhibition und Austausch führten jedoch unerwartet nicht zu Kosten in Form erhöhter Reaktionszeiten, wenn ein vorbereitetes Handlungsprogramm gestoppt oder durch ein Bremsmanöver ersetzt werden musste. Kosten zeigten sich nur in Form erhöhter Fehlerraten in der Experimentalserie Austausch. Die Ergebnisse stützen insgesamt die Annahme, dass eine Unterstützung des Fahrers durch handlungsvorbereitende Informationen als sinnvoll, da leistungssteigernd, betrachtet werden können. Aus den Ergebnissen lassen sich Hinweise für die zeitliche und inhaltliche Gestaltung solcher Vorinformationen ableiten. Darüber hinaus ist bei der Umsetzung zu beachten, dass sich bei nichtvaliden Informationen gegenteilige Effekte einstellen können. Ein bedeutsames „Cognitives Tunneling“ durch solche Informationen konnte nicht grundsätzlich bestätigt werden, sondern muss für den jeweiligen konkreten Anwendungsfall separat untersucht werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2008). Einflüsse der Dimensionalität der Informationsdarstellung im Head-Up-Display auf die Fahrleistung. In M. Grandt & A. Bauch (Eds.), Beiträge der Ergonomie zur Mensch-System-Integration (pp. 217-231). Bonn: DGLR, 2008
  Hofmann, P., Gude, D., & Rinkenauer, G.
  
• (2008). Head-Up-Displays Support Response Preparation in a Lane Change Task. In Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 52nd Annual Meeting - 2008 (pp. 1233-1237). Santa Monica, CA: Human Factors and Ergonomics Society
  Hofmann, P., Rinkenauer, G., & Gude, D.
  
• (2008). Visuelle Informationsverarbeitung im Kontext von Head-Up-Displays: Vorbereitungseffekte auf kinematische Eigenschaften der Lenkbewegung in einer Spurwechselaufgabe. In G. f. Arbeitswissenschaft (Ed.), Produkt- und Produktions-Ergonomie - Aufgabe für Entwickler und Planer: Bericht zum 54. Kongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft vom 9.-11. April 2008 an der Technischen Universität München (pp. 717-720). Dortmund: GfA-Press
  Hofmann, P., Gude, D., & Rinkenauer, G.
  
• (2009). Die Gewichtung von Heading und lateraler Position bei der Spurhaltung. In A. Lichtenstein, C. Stößel, C. Clemens (Eds.), Der Mensch im Mittelpunkt technischer Systeme: 8. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme; 7. bis 9. Oktober 2009 (pp. 214-220). Düsseldorf: VDI- Verlag
  Hofmann, P., Getzmann, S., & Rinkenauer, G.
  
• (2009). Handlungsvorbereitung zwischen Reaktionszeit und Spurwechsel: ein einfacher VR-Simulator als Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. In A. Lichtenstein, C. Stößel, C. Clemens (Eds.), Der Mensch im Mittelpunkt technischer Systeme: 8. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme; 7. bis 9. Oktober 2009 (pp. 50-55). Düsseldorf: VDI-Verlag
  Rinkenauer, G., Hofmann, P., Tönnes, M. & Stark, M.
  
• (2009). Head-Up-Displays in Kraftfahrzeugen: Effekte vorbereitender Reize auf die Handlungsausführung bei einer Spurwechselaufgabe. In G. f. Arbeitswissenschaften (Ed.), Arbeit, Beschäftigungsfähigkeit und Produktivität im 21. Jahrhundert: Bericht zum 55. Kongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft vom 4.-6. März 2009, Dortmund (pp. 109-112). Dortmund: GfA-Press
  Gude, D., Hofmann, P., & Rinkenauer, G.
  
• (2009). Von den Grundlagen zur Anwendung: kognitionspsychologische Forschung mit einem fixed-base Fahrsimulator. In G. f. Arbeitswissenschaften (Ed.), Arbeit, Beschäftigungsfähigkeit und Produktivität im 21. Jahrhundert: Bericht zum 55. Kongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft vom 4.-6. März 2009, Dortmund (pp. 73-76). Dortmund: GfA-Press
  Hofmann, P., Rinkenauer, G., Gude, D., & Tönnes, M.
  
• (2010). Preparing lane changes while driving in a fixed-base simulator: Effects of advance information about direction and amplitude on reaction time and steering kinematics. Transportation research. Part F, Traffic psychology and behaviour, 13, 255–268
  Hofmann, P., Rinkenauer, G., & Gude, D.
  
• (2010). Präsenz in virtuellen Umgebungen: Nachweis realitätsnaher Haltungsänderungen beim Spurwechsel in einer Fahrsimulation. In G. f. Arbeitswissenschaften (Ed.), Neue Arbeits- und Lebenswelten gestalten: Bericht zum 56. Arbeitswissenschaftlichen Kongress vom 24.-26. März 2010, Darmstadt (pp. 139-142). Dortmund: GfA-Press
  Gude, D., Hofmann, P., & Rinkenauer, G.
  
• (2010). Response Priming in einer Spurwechselaufgabe. In G. f. Arbeitswissenschaften (Ed.), Neue Arbeits- und Lebenswelten gestalten: Bericht zum 56. Arbeitswissenschaftlichen Kongress vom 24.-26. März 2010, Darmstadt (pp. 147-150). Dortmund: GfA-Press
  Hofmann, P., & Rinkenauer, G.
  
• (2011). A simple model to detect age-related individual differences in steering movements. In D. de Waard, N. Gérard, L. Onnasch, R. Wiczorek, and D. Manzey (Eds.), Human Centred Automation (pp. 1 - 12). Maastricht: Shaker Publishing
  Rinkenauer, G., & Hofmann, P.
  
• (2011). Fahrleistung depressiver Patienten unter Einwirkung von Escitalopram. In Golka, K., Hengstler, J. G., Letzel, S., Nowak, D. (Eds.), Verkehrsmedizin - arbeitsmedizinische Aspekte: Orientierungshilfe für Praxis, Klinik und Betrieb; Schwerpunktthema Jahrestagung DGAUM 2010 (S. 335-339). Heidelberg [u.a.]: Ecomed Sicherheit
  Hofmann, P., Rinkenauer, G., Golka, K., & Conrad, R.
  
• (2011). Kognitionspsychologische Grundlagenmodelle zur Nutzererkennung: Detektion von Alters- und Vorbereitungseffekten mit Hilfe modellbasierter Bewegungsanalyse bei simulierten Fahraufgaben. In S. Schmid et al. (Eds.), Reflexionen und Visionen der Mensch-Maschine-Interaktion - Aus der Vergangenheit lernen, Zukunft gestalten (pp. 489-494). Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 22, 23. Düsseldorf: VDI-Verlag
  Rinkenauer, G., Hofmann, P. & Puca, R. M.
  
• Steering performance in a lane change task: on the influence of action preparation. Saarbrücken: Südwestdeutscher Verlag für Hochschulschriften, 2011
  Hofmann, P.