Ein verhaltensbasiertes Messmodell zur Erfassung von Situationsbewusstsein im Fahrkontext

A performance-based measure for the assessment of situation awareness in the driving context

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-37225
  • Die vorliegende Arbeit diskutiert, inwieweit das im Bereich der Luftfahrt entwickelte Konzept des Situationsbewusstseins auf den Fahrkontext übertragen werden kann. Als zwei wesentliche Merkmale von Situationsbewusstsein werden dabei zum einen antizipative Prozesse der Handlungsplanung sowie kontrollierende Prozesse der Handlungsabsicherung definiert, die es ermöglichen sollen, das eigene Verhalten jederzeit an Veränderungen der Situation anzupassen. Entgegen den weit verbreiteten Befragungsmethoden wird ein neues Messmodell entwickelt, dasDie vorliegende Arbeit diskutiert, inwieweit das im Bereich der Luftfahrt entwickelte Konzept des Situationsbewusstseins auf den Fahrkontext übertragen werden kann. Als zwei wesentliche Merkmale von Situationsbewusstsein werden dabei zum einen antizipative Prozesse der Handlungsplanung sowie kontrollierende Prozesse der Handlungsabsicherung definiert, die es ermöglichen sollen, das eigene Verhalten jederzeit an Veränderungen der Situation anzupassen. Entgegen den weit verbreiteten Befragungsmethoden wird ein neues Messmodell entwickelt, das vermehrt Verhaltensmaße als Indikatoren für Situationsbewusstsein verwendet. Als Untersuchungsparadigma wird hierfür zusätzlich zur Fahraufgabe eine Nebenaufgabe eingeführt. Situationsbewusstsein wird in diesem Zusammenhang als wesentliche Voraussetzung für eine flexible Anpassung der Priorisierung von Fahr- und Nebenaufgabe an die aktuellen Kontextbedingungen verstanden. In einem antizipativen Prozess der Handlungsplanung ist zunächst eine Situationseinschätzung erforderlich, um zu entscheiden, ob überhaupt eine Zuwendung zu einer Nebenaufgabe stattfinden kann. Während der Nebenaufgabenbeschäftigung muss zudem sichergestellt werden, dass eventuelle Änderungen der Situationsentwicklung bemerkt werden, die zu einer Verhaltensanpassung führen müssen und damit eine Unterbrechung der Nebenaufgabe erforderlich machen. Im Rahmen der Arbeit wird eine spezielle Versuchsanordnung in der Fahrsimulation entwickelt. Dabei werden dem Fahrer vor unterschiedlich anspruchsvollen Situationen Nebenaufgaben angeboten. Er muss sich innerhalb eines vorgegebenen Intervalls entscheiden, ob und wie lange er die Aufgabe bearbeiten möchte. Maße für einen situationsbewussten Umgang mit der Nebenaufgabe stellen die Anpassung des Bedien-, Fahr- sowie des Blickverhaltens an die Anforderungen der Situation dar. Zusätzlich werden die Auswirkungen auf die Fahrsicherheit betrachtet. Zur Prüfung der Hypothesen wurden zwei Studien mit unterschiedlichen Nebenaufgaben durchgeführt. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Fahrer durchaus in der Lage sind, situationsbewusst mit einer Nebenaufgabe umzugehen. Dies zeigt sich in angemessenen Entscheidungen, bei hohen Anforderungen seitens der Fahraufgabe die Nebenaufgabe auszulassen bzw. erst verzögert zu beginnen oder sie vor einer kritischen Situation zu unterbrechen. Während der Nebenaufgabenbearbeitung selbst werden kurze Kontrollblicke zurück zur Fahraufgabe ausgeführt. Sie dienen der Überwachung der Situationsentwicklung und werden in ihrer Frequenz und Dauer den Anforderungen der Situation angepasst. Weiterhin können situationsabhängige, personenabhängige und nebenaufgabenabhängige Faktoren identifiziert werden, die die Fahrsicherheit im Umgang mit Nebenaufgaben beim Fahren gefährden. Anhand der Ergebnisse wird ein 3-Ebenen-Prozess-Modell von Situationsbewusstsein im Umgang mit Nebenaufgaben beim Fahren entwickelt, das sog. PDC-Modell. Es beschreibt eine übergeordnete Planungsebene, auf der generelle Strategien für die Beschäftigung mit Nebenaufgaben festgelegt werden („Planning“). Die Entscheidungsebene beinhaltet eine Einschätzung der aktuellen Situation, ob eine kurzfristige Abwendung zu einer Nebenaufgabe möglich ist („Decision“). Auf der Kontrollebene schließlich wird während der Nebenaufgabenbeschäftigung die Situationsentwicklung weiter überwacht und gegebenenfalls Verhaltensanpassungen vorgenommen („Control“). Der dargestellte Untersuchungsansatz stellt eine Erweiterung der Methoden zur Untersuchung von Situationsbewusstsein dar. Er ermöglicht eine eindeutige Abgrenzung des Begriffs zu anderen Konzepten, wie Antizipation, Aufmerksamkeit, Workload oder Gefahrenwahrnehmung. Die Nebenaufgabe wird hier zunächst als methodisches Mittel gesehen. Darüber hinaus erlaubt die Methode, konkrete Handlungsempfehlungen zur Aufrechterhaltung von Situationsbewusstsein bei der Beschäftigung mit Fahrerinformationssystemen abzuleiten.show moreshow less
  • The present work discusses how the concept of situation awareness (SA) originally developed in the aviation domain can be transferred to the driving context. Two main components are defined as relevant for SA: anticipative processes for action planning and monitoring processes for action controlling. This should enable a person to constantly adapt his/her behaviour to situational changes. Despite widely used query methods, a new method is developed that mainly relies on behavioural indicators for SA. In addition to the primary driving task, aThe present work discusses how the concept of situation awareness (SA) originally developed in the aviation domain can be transferred to the driving context. Two main components are defined as relevant for SA: anticipative processes for action planning and monitoring processes for action controlling. This should enable a person to constantly adapt his/her behaviour to situational changes. Despite widely used query methods, a new method is developed that mainly relies on behavioural indicators for SA. In addition to the primary driving task, a secondary task is introduced. In this context, SA is understood as a major precondition for flexible adaptation of the prioritization between the driving task and the secondary task to the current situational conditions. In an anticipative process of action planning, a mental representation of the situation has to be created in order to decide whether attention can be temporarily allocated towards a secondary task. During engagement in the secondary task, potential changes in the development of the situation necessitating behavioural adaptation must be noticed, requiring the interruption of the secondary task. These latter processes are mainly concerned with controlling and monitoring. A specific experimental setup in the driving simulation is developed to investigate this theoretical concept: The driver is offered the choice to perform a secondary task when approaching situations with varying demands. He/she has to decide within a given time interval whether and how long he/she wants to perform the task. Indicators for a situationally adaptive performance of the secondary task include the adaptation of the secondary task interaction, of driving behaviour and of eye glance behaviour towards the current and future demands of the situation. In addition, the effects on driving safety are observed. Two studies with different types of secondary tasks were conducted. The results show that drivers are able to interact with a secondary task in a situationally aware fashion. This is reflected in adequate decisions to reject a task in anticipation of higher future situational demands or at least to delay its beginning for a certain time or to interrupt it in time before a critical situation is reached. During the interaction with the secondary task short control glances back to the road are executed. They are used to monitor the further situation development and are adapted to the situational demands in frequency and duration. Furthermore, individual, situational and secondary task-dependent factors can be identified that endanger driving safety in the interaction with secondary tasks. Based on the results, a 3-level model of SA-relevant processes in the interaction with secondary tasks while driving is developed, the so-called PDC-model. It describes a higher strategic planning level where general strategies in the interaction with secondary tasks are generated (“planning”). The decision level contains an estimation of the current and the future situation development in order to decide whether attention can be temporarily allocated towards a secondary task (“decision”). Finally, on a control level, situation development is further monitored during the engagement in the secondary task and, if necessary, behaviour is adapted to the new situation (“control”). The presented experimental design enhances existing methods for investigating SA. It allows a clear discrimination between the concept of SA and other concepts such as anticipation, attention, workload or hazard perception. The secondary task paradigm is primarily seen as methodological approach. Beyond that, the method allows to give concrete recommendations for the maintenance of SA in the interaction with in-vehicle information systems (IVIS).show moreshow less

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Metadaten
Author: Nadja Rauch
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-37225
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Fakultät für Humanwissenschaften (Philos., Psycho., Erziehungs- u. Gesell.-Wissensch.)
Faculties:Fakultät für Humanwissenschaften (Philos., Psycho., Erziehungs- u. Gesell.-Wissensch.) / Institut für Psychologie
Date of final exam:2009/06/26
Language:German
Year of Completion:2009
Dewey Decimal Classification:1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 150 Psychologie
GND Keyword:Ablenkung; Antizipation; Kompensation
Tag:Fahren; Nebenaufgabe; Situationsbewusstsein
anticipation; compensation; distraction; driving; secondary task; situation awareness
Release Date:2009/07/23
Advisor:Prof. Dr. Hans-Peter Krüger