@phdthesis{Dittrich2021,
  author    = {Dittrich, Monique},
  title     = {Persuasive Technology to Mitigate Aggressive Driving : A Human-centered Design Approach},
  doi       = {10.25972/OPUS-23022},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230226},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Manifestations of aggressive driving, such as tailgating, speeding, or swearing, are not trivial offenses but are serious problems with hazardous consequences—for the offender as well as the target of aggression. Aggression on the road erases the joy of driving, affects heart health, causes traffic jams, and increases the risk of traffic accidents. This work is aimed at developing a technology-driven solution to mitigate aggressive driving according to the principles of Persuasive Technology. Persuasive Technology is a scientific field dealing with computerized software or information systems that are designed to reinforce, change, or shape attitudes, behaviors, or both without using coercion or deception. Against this background, the Driving Feedback Avatar (DFA) was developed through this work. The system is a visual in-car interface that provides the driver with feedback on aggressive driving. The main element is an abstract avatar displayed in the vehicle. The feedback is transmitted through the emotional state of this avatar, i.e., if the driver behaves aggressively, the avatar becomes increasingly angry (negative feedback). If no aggressive action occurs, the avatar is more relaxed (positive feedback). In addition, directly after an aggressive action is recognized by the system, the display is flashing briefly to give the driver an instant feedback on his action. Five empirical studies were carried out as part of the human-centered design process of the DFA. They were aimed at understanding the user and the use context of the future system, ideating system ideas, and evaluating a system prototype. The initial research question was about the triggers of aggressive driving. In a driver study on a public road, 34 participants reported their emotions and their triggers while they were driving (study 1). The second research question asked for interventions to cope with aggression in everyday life. For this purpose, 15 experts dealing with the treatment of aggressive individuals were interviewed (study 2). In total, 75 triggers of aggressive driving and 34 anti-aggression interventions were identified. Inspired by these findings, 108 participants generated more than 100 ideas of how to mitigate aggressive driving using technology in a series of ideation workshops (study 3). Based on these ideas, the concept of the DFA was elaborated on. In an online survey, the concept was evaluated by 1,047 German respondents to get a first assessment of its perception (study 4). Later on, the DFA was implemented into a prototype and evaluated in an experimental driving study with 32 participants, focusing on the system's effectiveness (study 5). The DFA had only weak and, in part, unexpected effects on aggressive driving that require a deeper discussion. With the DFA, this work has shown that there is room to change aggressive driving through Persuasive Technology. However, this is a very sensitive issue with special requirements regarding the design of avatar-based feedback systems in the context of aggressive driving. Moreover, this work makes a significant contribution through the number of empirical insights gained on the problem of aggressive driving and wants to encourage future research and design activities in this regard.},
  subject      = {Fahrerassistenzsystem},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kass2019,
  author    = {Kaß, Christina},
  title     = {Unnecessary Alarms in Driving: The Impact of Discrepancies between Human and Machine Situation Awareness on Drivers' Perception and Behaviour},
  doi       = {10.25972/OPUS-19252},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-192520},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Forward Collision Alarms (FCA) intend to signal hazardous traffic situations and the need for an immediate corrective driver response. However, data of naturalistic driving studies revealed that approximately the half of all alarms activated by conventional FCA systems represented unnecessary alarms. In these situations, the alarm activation was correct according to the implemented algorithm, whereas the alarms led to no or only minimal driver responses. Psychological research can make an important contribution to understand drivers' needs when interacting with driver assistance systems. The overarching objective of this thesis was to gain a systematic understanding of psychological factors and processes that influence drivers' perceived need for assistance in potential collision situations. To elucidate under which conditions drivers perceive alarms as unnecessary, a theoretical framework of drivers' subjective alarm evaluation was developed. A further goal was to investigate the impact of unnecessary alarms on drivers' responses and acceptance. Four driving simulator studies were carried out to examine the outlined research questions. In line with the hypotheses derived from the theoretical framework, the results suggest that drivers' perceived need for assistance is determined by their retrospective subjective hazard perception. While predictions of conventional FCA systems are exclusively based on physical measurements resulting in a time to collision, human drivers additionally consider their own manoeuvre intentions and those attributed to other road users to anticipate the further course of a potentially critical situation. When drivers anticipate a dissolving outcome of a potential conflict, they perceive the situation as less hazardous than the system. Based on this discrepancy, the system would activate an alarm, while drivers' perceived need for assistance is low. To sum up, the described factors and processes cause drivers to perceive certain alarms as unnecessary. Although drivers accept unnecessary alarms less than useful alarms, unnecessary alarms do not reduce their overall system acceptance. While unnecessary alarms cause moderate driver responses in the short term, the intensity of responses decrease with multiple exposures to unnecessary alarms. However, overall, effects of unnecessary alarms on drivers' alarm responses and acceptance seem to be rather uncritical. This thesis provides insights into human factors that explain when FCAs are perceived as unnecessary. These factors might contribute to design FCA systems tailored to drivers' needs.},
  subject      = {Fahrerassistenzsystem},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schneider2018,
  author    = {Schneider, Norbert},
  title     = {Einfluss der haptischen R{\"u}ckmeldung am Lenkrad auf das Fahrerverhalten bei automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-166432},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Studien zeigen, dass Fahrer in Notfallsituationen meistens eher bremsen als ausweichen, obwohl ausweichen m{\"o}glicherweise die bessere Strategie zur Kollisionsvermeidung gewesen w{\"a}re. Um Fahrer besser bei der Kollisionsvermeidung zu unterst{\"u}tzen, wurden daher in den letzten Jahren Assistenzsysteme entwickelt, die den Fahrer nicht mehr nur bei Notbremsman{\"o}vern, sondern auch bei Notausweichman{\"o}vern durch einen automatischen Eingriff in die Querf{\"u}hrung unterst{\"u}tzen sollen. Allerdings zeigte sich in mehreren Studien, dass das Verhalten der Fahrer die Wirksamkeit dieser Assistenten reduziert, insbesondere wenn der Eingriff des Assistenten {\"u}ber das Lenkrad r{\"u}ckgemeldet wurde. In dieser Arbeit wurde davon ausgegangen, dass diese Reaktion der Fahrer eine Folge automatischer Korrekturprozesse innerhalb eines psychokybernetischen Regelkreises ist, an dem sensomotorische Regelprozesse zur Steuerung der Lenkradbewegung beteiligt sind. Dazu wurde ein Fahrerverhaltensmodell entwickelt, das den Einfluss der sensomotorischen Regelprozesse im Kontext der Fahraufgabe beschreibt. Auf Basis des Fahrerverhaltensmodells wird angenommen, dass unerwartete haptische Signale am Lenkrad auf Ebene der motorischen Regelung zun{\"a}chst als St{\"o}rung des urspr{\"u}nglichen Handlungsziels interpretiert werden. Um die resultierenden Abweichungen zu korrigieren, wird auf sensomotorischer Ebene ein Korrekturprozess eingeleitet, der erst dann beendet wird, wenn der Fahrer die M{\"o}glichkeit hatte, die Situation visuell zu analysieren und sein Handlungsziel an die Situation anzupassen. Dies sollte sich im zeitlichen Verlauf der Fahrerreaktion am Lenkrad widerspiegeln und k{\"o}nnte eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die vom Fahrer verursachte Reduktion der Wirksamkeit sein. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Anhaltspunkte f{\"u}r diese Annahme aufzuzeigen. Im Rahmen von sieben Experimenten wurden der Einfluss von Eingriffen mit haptischer R{\"u}ckmeldung am Lenkrad und das resultierende Zusammenspiel von sensomotorischen und visuellen Kontrollprozessen untersucht. Alle Studien befassten sich mit Eingriffen in die Querf{\"u}hrung, die den Fahrer potenziell bei Notausweichman{\"o}vern unterst{\"u}tzen k{\"o}nnten, und betrachteten sowohl Aspekte der Wirksamkeit als auch der Kontrollierbarkeit. Dabei wurde versucht, durch die Gestaltung des Eingriffs, einer gezielten Beeinflussung der Handlungsziele des Fahrers und einer Manipulation der R{\"u}ckmeldung Unterschiede in der Reaktion des Fahrers auf unerwartete Eingriffe hervorzurufen. Die Lenkreaktionszeit und das Reaktionsmuster der Fahrer dienten hierbei als Indikatoren f{\"u}r die Leistungsf{\"a}higkeit der Fahrer, ihre Handlungsziele an die vorliegende Situation anzupassen. Die Ergebnisse best{\"a}tigen die Relevanz der im Modell angenommenen sensomotorischen Kontrollprozesse und damit auch den Einfluss der haptischen R{\"u}ckmeldung auf das Fahrerverhalten bei automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung. Die beschriebene Betrachtung des zeitlichen Verlaufs des Lenkverhaltens erm{\"o}glicht zudem eine fundierte Evaluation der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion, um verschiedene Assistenzsysteme miteinander zu vergleichen. Dar{\"u}ber hinaus liefert die vorliegende Arbeit wertvolle Hinweise f{\"u}r die Gestaltung von Assistenzsystemen, die den Fahrer in Notfallsituationen mit automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung unterst{\"u}tzen sollen. Insgesamt bietet die Integration sensomotorischer Kontrollprozesse in bestehende Fahrerverhaltensmodelle einen Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r bestehende Probleme bei der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion bei automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung, wodurch eine L{\"u}cke in der aktuellen verkehrspsychologischen Forschung geschlossen wurde.},
  subject      = {Fahrerverhalten},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rittger2015,
  author    = {Rittger, Lena},
  title     = {Driving Behaviour and Driver Assistance at Traffic Light Intersections},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117646},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The increasing importance of environmental friendly and efficient transportation guides the interest of researchers and car manufacturers towards the development of technologies that support an efficient driving style. This thesis presents the development of a traffic light assistance system with the focus on human factors. The system aims on supporting drivers in approaching traffic light intersections efficiently. In three driving simulator studies, the content related research covered the investigation of the unassisted driving task, the influence of the system on the driver's perception of the interaction with other road users and the information strategy of the human machine interface. When the traffic light phase changes or when visibility is limited, drivers prepare driving behaviour that is not appropriate for the traffic light phase at arrival at the intersection. These situations offer the greatest potential for the assistance system. The traffic light assistant is able to change driving behaviour. However, the expectation of other road user's emotional reactions influences driver compliance. In situations in which drivers expected to bother others with their driving behaviour, compliance to the traffic light assistant was low. Further, the deviations of driver behaviour from the target strategy of the traffic light assistant are lowest when the HMI includes the two information units target speed and action recommendations. Traffic light phase information in the HMI is a subjectively important information for drivers. The results point towards the presentation of all three information units. The method related research covered the development of a method for measuring drivers' information demand for dynamic stimuli. While driving, specific stimuli are action relevant for drivers, i.e. they need to be processed in order to decide on the appropriate driving behaviour. Eye tracking has been the standard method for measuring information demand while driving. The novel MARS (Masking Action Relevant Stimuli) method measures information demand by masking the dynamic action relevant stimulus in the driving environment or in the vehicle. To unmask the stimulus for a fixed interval, drivers press a button at the steering wheel. In the present thesis, two driving simulator studies evaluated the MARS method. They included measuring information demand for the traffic light phasing and the in-vehicle display of the traffic light assistant. The analyses demonstrate that variations in the experimental conditions influence the information demand measured with the MARS method qualitatively similar to the influences on fixations measured by eye tracking. Due to its simple application, the MARS method represents a promising tool for transportation research.},
  subject      = {Fahrerassistenzsystem},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Totzke2012,
  author    = {Totzke, Ingo},
  title     = {Einfluss des Lernprozesses auf den Umgang mit men{\"u}gesteuerten Fahrerinformationssystemen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-76869},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Aufgabenstellung dieser Arbeit ist die Prozessdarstellung des Kompetenzerwerbs im Umgang mit men{\"u}gesteuerten Informationssystemen (kurz: Men{\"u}systeme) im Fahrzeug. Hierzu z{\"a}hlen die Darstellung des Lernverlaufs sowie der Bedeutung von f{\"o}rderlichen und hinderlichen Lernbedingungen. Als ein Schwerpunkt der Arbeit werden mentale Repr{\"a}sentationen der Nutzer bez{\"u}glich des Men{\"u}systems betrachtet. Zus{\"a}tzlich wird die Kompatibilit{\"a}t des Kompetenzerwerbs f{\"u}r Men{\"u}systeme mit der Fahrzeugf{\"u}hrung gepr{\"u}ft. Aus diesen Analysen ergeben sich Methoden der {\"U}berpr{\"u}fung des Lernaufwands, -verlaufs und -erfolgs. Zur empirischen {\"U}berpr{\"u}fung werden prototypische Men{\"u}systeme konstruiert. Anhand sog. Raumschiff-Systeme wird z.B. der Umgang des Nutzers mit einem begrifflich weitgehend eindeutigen Men{\"u}system eines Raumschiffs der Bedienung eines Men{\"u}systems ohne bedeutungshaltige Informationen (sog. System sinnloser Silben) gegen{\"u}bergestellt. Um die Auswirkungen des Kompetenzerwerbs f{\"u}r Men{\"u}systeme auf die Fahrsicherheit zu untersuchen, werden fahrkontextnahe Systeme konzipiert. Diese werden sowohl unter Single-Task Bedingungen (z.B. an einem Bildschirmarbeitsplatz, im stehenden Fahrzeug) als auch unter Dual-Task Bedingungen (z.B. w{\"a}hrend der Fahrt) bedient. Zielsetzung weiterer Explorationsstudien ist die Analyse der zeitlichen Struktur einer Bedienhandlung in einem Men{\"u}system in Abh{\"a}ngigkeit des Kompetenzerwerbs. Insgesamt werden sechs Hauptstudien und f{\"u}nf Explorationsstudien in dieser Arbeit berichtet. Es wird gezeigt, dass der Kompetenzerwerb f{\"u}r Men{\"u}systeme dem sog. Potenzgesetz der {\"U}bung folgt: So findet sich zu {\"U}bungsbeginn ein starker Leistungsanstieg im Umgang mit einem Men{\"u}system unter Single-Task Bedingungen, in sp{\"a}teren {\"U}bungsphasen verringert sich dieser Leistungsanstieg. Das erzielte Leistungsniveau in der Men{\"u}bedienung ist nach einer l{\"a}ngeren Lernpause (von bis zu 12 Wochen) weitgehend stabil. Zu {\"U}bungsbeginn treten v.a. Orientierungs- und Bedienfehler auf, in sp{\"a}teren {\"U}bungsphasen vermehrt Fl{\"u}chtigkeitsfehler. Diese Fehler stellen voneinander unabh{\"a}ngige Fehlerklassen dar. Zu Lernbeginn ist v.a. die Bediengenauigkeit von Bedeutung, mit zunehmender {\"U}bung die Bediengeschwindigkeit. Insbesondere antizipative Aspekte der Handlungsvorbereitung und -initiierung im Umgang mit Men{\"u}systemen sind Lerneinfl{\"u}ssen zug{\"a}nglich. F{\"u}r exekutive Aspekte der Handlungsdurchf{\"u}hrung und -kontrolle ist der Kompetenzerwerb von untergeordneter Bedeutung. Als Nutzermerkmale erweisen sich das bereichsspezifische Vorwissen, die kognitive Leistungsf{\"a}higkeit und das Nutzeralter als bedeutsam: Diese Merkmale werden mit zunehmender {\"U}bung weniger wichtig f{\"u}r interindividuelle Leistungsunterschiede. Die realisierten Systemvariationen eines Men{\"u}systems (Men{\"u}struktur und Bedienmodell) wirken sich unabh{\"a}ngig vom Lernstatus auf das Bedienverhalten der Systemnutzer aus. Auf Nutzerseite werden im Umgang mit einem Men{\"u}system mentale Repr{\"a}sentationen konstruiert: Zu Lernbeginn wird insbesondere begriffliches Wissen (sog. Inhaltsstruktur und begriffliche Unterbegriffs-Oberbegriffs-Relationen) angeeignet. Mit zunehmender {\"U}bung wird eine r{\"a}umliche Repr{\"a}sentation, in der die Positionen der einzelnen Men{\"u}inhalte abgebildet sind, aufgebaut. Eine motorische Repr{\"a}sentation als Resultat einer Optimierung des Umgangs mit dem Bedienelement bis hin zu einer (Teil-)Automatisierung der motorischen Handlungssequenz wird erst nach umfangreicher {\"U}bung im Umgang mit einem Men{\"u}system erworben. Diese Repr{\"a}sentationen beeinflussen wiederum die Bedienleistung: Zu {\"U}bungsbeginn ist z.B. das Erkennen der sog. Inhaltsstruktur f{\"u}r die starken Lernzuw{\"a}chse verantwortlich. Die Kompatibilit{\"a}t von Vorwissen auf Nutzerseite und f{\"u}r die Bedienung notwendiges Systemwissen bestimmt den Lernaufwand und -verlauf. Die Ver{\"a}nderung r{\"a}umlicher Positionen von Men{\"u}inhalten geht mit Einbußen in der Bedienleistung einher. Personen mit pr{\"a}zisem r{\"a}umlichem Wissen k{\"o}nnen effizienter mit einem Men{\"u}system umgehen. Bedienfehler treten v.a. zu {\"U}bungsbeginn auf. Mit zunehmender {\"U}bung wird der sensumotorische Umgang mit dem Bedienelement optimiert. Diese Befunde f{\"u}hren zu folgenden Schlussfolgerungen: (1) Der Umgang mit Men{\"u}systemen f{\"u}hrt zu einer trialen Kodierung der f{\"u}r die Men{\"u}bedienung notwendigen Informationen. (2) Das Potenzgesetz der {\"U}bung beschreibt den Kompetenzerwerb f{\"u}r Men{\"u}systeme lediglich summativ und resultiert aus der Kombination der einzelnen Lernfunktionen der zu kodierenden Lerninhalte. Unter Dual-Task Bedingungen treten zu {\"U}bungsbeginn st{\"a}rkere Interferenzen zwischen Fahrzeugf{\"u}hrung und Men{\"u}bedienung auf. Mit zunehmender {\"U}bung verringern sich diese Interferenzen v.a. auf Seiten der Men{\"u}bedienung. Dies ist u.a. auf die Instruktion der Probanden zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. {\"U}bungsbedingt schauen die Nutzer seltener bei vergleichbarer Blickdauer auf das Systemdisplay. Insbesondere {\"a}ltere Nutzer haben Probleme mit einer Verschr{\"a}nkung von Fahrzeugf{\"u}hrung und Men{\"u}bedienung. Mit zunehmender {\"U}bung verringern sich diese Alterseffekte, werden aber nicht eliminiert. Wird ein Men{\"u}system parallel zur Fahrzeugf{\"u}hrung bedient, werden zudem st{\"a}rkere und pr{\"a}zisere begriffliche und r{\"a}umliche Repr{\"a}sentationen {\"u}ber das Men{\"u}system vom Nutzer konstruiert. Bei diesen Studien wird ein multimethodaler Messansatz verfolgt, in dem verschiedenartige Werkzeuge zur Bestimmung des Kompetenzerwerbs und seiner Wirkungen auf die Fahrsicherheit eingesetzt werden. Es kann dabei zu einer Dissoziation der Ergebnisse in verschiedenen Messmethoden kommen. Unter Single-Task Bedingungen gewonnene Ergebnisse k{\"o}nnen nicht ohne weiteres auf Dual-Task Bedingungen generalisiert werden.},
  subject      = {Kraftfahrzeug},
  language  = {de}
}