Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Design for Human Behaviour and Automation: Development and Evaluation of a Holistic Warning Approach
KTH, School of Technology and Health (STH), Health Systems Engineering, Ergonomics.
2014 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Produktframtagning för mänskligt beteende och automation : Utveckling  och utvärdering av en holistisk varningsstrategi (Swedish)
Abstract [en]

A human-centered approach when developing new support systems in vehicles has the potential to enable the driver to make safe decisions in the transition between manual and automatic control. However, careful considerations have to be taken. Not only would the design of the systems, in terms of interface be important, but also what kind of activities the systems support. The aim of this study was to identify an appropriate activity to support the cognitive processes for truck drivers, develop an interface for this activity, and evaluate it in driving situations. This was executed in three sub-studies: the Pre-study, the Design-study, and the Evaluation study.

In the Pre-study, the aim was to investigate for what kind of driver-related activity distribution and long haulage truck drivers need a driver support and interface. This was investigated via contribution from truck drivers, HMI/Ergonomics experts, as well as engineers. The activity chosen to support was detecting objects around the vehicle. However, reconsiderations were made due to constrains in the simulator. Suggested by Scania’s Vehicle Ergonomics group a holistic system was chosen; an interface approach enabling for more technologies to be included within the same interface, reducing the amount of modalities a driver can be exposed to.

The Design-study addressed the aim of designing an interface for the Holistic system with truck drivers’ cognitive workload in focus. A LED-prototype was built running along the window edges inside the cab of Shania’s Vehicle Ergonomics groups’ simulator, to create warning signal concepts. Literature findings, the LED-prototype, and the simulator were used in an iterative process to design and improve warning signal concepts, until two final concepts were created. The holistic system informs of hazards around and near the vehicle by lighting the area risky objects occurs to guide drivers’ attention and this was done either with 1) the informative display or, 2) the directional display. The Informative display conveys information of a hazard location and type, and the Directional display exclusively conveys information of the hazard location.

The Evaluation study explored how drivers were affected by, and how they perceived, the holistic interface design regarding mental workload and hazard detection. A user simulator test was designed to collect data within the areas of ‘Event detection’, ‘Workload’, ‘Driving performance’ and ‘Subjective opinion’. Fourteen professional truck drivers assessed three conditions: 1) Baseline (driving without a system), 2) the Informative display, and, 3) the Directional display, while being exposed to potential hazards. To further increase workload, a secondary task was performed at the end of each condition.

The results showed that the Informative display did not only result in more ‘Detection hits’, instances when a driver responded to a present hazard, but also significantly decreased reaction time to detect a hazard. However, in terms of acceptance, the two concepts were considered equally preferred. As the Informative display showed to be more efficient in terms of hazard detection, this should be investigated further. A holistic interface enables for more systems to be included within the same interface, reducing the amount of alarms and modalities drivers are exposed to if designed skillfully. Thus, more support systems can be included in future vehicles, without causing unnecessary distraction when applying a holistic interface approach.

Abstract [sv]

Ett människocentrerat förhållningsätt vid utveckling av nya stödsystem i fordon möjliggör för förare att ta säkra beslut i övergången mellan manuell kontroll och automation. Men noggranna överväganden måste tas. Inte bara systemets utförande i form av gränssnittet är av stor vikt, utan även vilken typ av aktivitet som stöds. Syftet med denna studie var att identifiera en lämplig aktivitet att stödja lastbilsförares kognitiva processer, utveckla ett gränssitt för denna aktivitet och utvärdera gränssnittet i en körsituation. Detta utfördes i tre substudier: Förstudien, Designstudien samt Utvärderingsstudien.

Förstudiens syfte var att undersöka för vilken typ av körrelaterad aktivitet distributions- och långtransportförare behövde ett förarstöd och gränssitt. Detta undersöktes med bidrag från lastbilsförare, HMI/Ergonomi experter samt ingenjörer. Den valda aktiviteten blev upptäcka objekt framför och kring lastbilen. Dock ändrades den valda aktiviteten på grund av begräsningar i simulatorn. Förslaget från Scanias Ergonomigrupp för förarhytten blev ett Holistiskt system istället; en gränssnittsstrategi som möjliggör att fler tekniker och system att inkluderas i samma gränssnitt, vilket minskar antalet modaliteter en förare kan bli utsatt för. 

Designstudien behandlar syftet beträffande utformningen av gränssnittet för det holistiska systemet med avseende på lastbilsförares kognitiva belastning. En LED-prototyp byggdes, denna löpte längs med fönsterkanten i förarhytten på Scanias Ergonomigrupps simulator, för att skapa varningssignals-koncept. Resultat från litertur, LED-prototypen och simulatorn användes i en iterativ process för att utveckla och förbättra varningssignalerna. Det holistiska systemet informerar om faror runt fordonet genom att tända ljus i det område riskfyllda objekt upptäckts för att leda förarens uppmärksamhet och detta görs med något av de två utvecklade koncepten: 1) det informativa varningskonceptet eller 2) det riktningsgivande konceptet. Det informativa konceptet förmedlar information om farans placering och typ, medan det riktningsgivande varningskonceptet enbart förmedlar information om farans placering.

Utvärderingsstudien utforskade hur förare påverkades av och hur de upplevde det holistiska gränssnittet med avseende på mentalbelastning och upptäckten av faror. Ett användartest i en simulatorutvecklades för att samla in data inom områdena Upptäckt av faror, Mentalbelastning, Körförmåga samt Subjektiv uppfattning. Fjorton professionella förare bedömde tre tillstånd: 1) Baslinje (körning utan ett system), 2) det informativa varningskonceptet och 3) det riktningsgivande varningskonceptet, medan de blev utsatta för potentiella faror. För att öka den mentala belastningen utfördes en sekundäruppgift vid slutet av varje tillstånd.

Resultaten visade att det Informativa varningskonceptet inte enbart resulterade i fler upptäckta faror, tillfällen då förare reagerade på en närvarande fara, utan även signifikant minskade reaktionstider att upptäcka faror. Däremot föredrogs båda koncepten i samma utsträckning med avseende på acceptans. Då det informativa varningskonceptet visades sig mest effektivt gällande upptäckten av faror borde denna undersökas vidare. Ett holistiskt gränssitt möjliggör för fler system att inkluderas i samma gränssitt och minskar mängden alarm och modaliteter som en förare kan utsättas för om det designas skickligt. Om ett holistiskt gränssnitt tillämpas kan därmed fler stödsystem innefattas i framtida fordon utan att orsaka oönskad distraktion. 

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 113 p.
Series
TRITA-STH, 2014:1
Keyword [en]
Driver support, Cognitive workload, Attention, Holistic interface design, Cab environment, Simulator study, Professional truck drivers, User-test.
Keyword [sv]
Förarstöd, Kognitiv belastning, Uppmärksamhet, Holistiskt gränssnittsdesign, Förarmiljö, Simulatorstudie, Professionella lastbilsförare, Användartest
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-141551OAI: oai:DiVA.org:kth-141551DiVA: diva2:697402
Subject / course
Product Realisation and Management; Ergonomics
Educational program
Master of Science in Engineering - Design and Product Realisation; Master of Science - Ergonomics and Human-Technology-Organisation
Presentation
2013-10-29, 10:25 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-05-20 Created: 2014-02-18 Last updated: 2014-05-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Carlstrom(4585 kB)439 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 4585 kBChecksum SHA-512
0d5511fca57d9743c336b5a35edc49a2b83c1cbfbcc53db8b2cecd1c3a530dcb7fdbdafb043391f04e8239a72c328add00c496948e70b7a6cefb01f96a990e7e
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Ergonomics
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 439 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 590 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf