Studie av brukergrensesnitt for systemer for kjørefeltstøtte

SINTEF 13765 Åpen RAPPORT Studie av brukergrensesnitt for systemer for kjørefeltstøtte Evaluering av WayPilot HMI-løsning Terje Moen, Lone-Eirin Lervåg, Gunnar D. Jenssen www.sintef.no SINTEF Teknologi og samfunn Transportforskning Desember 2009 s

2

4

5 INNHOLDSFORTEGNELSE SAMMENDRAG...9 SUMMARY...11 1 Bakgrunn...13 1.1 Formål...13 1.2 Litt om WayPilot...13 1.3 Prosjektets struktur...13 2 Litteraturstudie...15 2.1 Introduksjon...15 2.2 Systemer for kjørefeltstøtte...16 2.2.1 Varsel om uønsket avvik i lateral posisjon...16 2.3 Automatisk kontroll av lateral posisjon...18 2.4 HMI...19 2.5 Mulig trafikal effekt...20 2.6 Metodikk...21 2.7 Sikkerhetseffekter...23 2.8 Konklusjoner...26 3 Test av eksisterende WayPilot system...29 3.1 Innledning...29 3.2 Ekspertevaluering...29 3.3 Fysisk grensesnitt mellom eksisterende WayPilot HMI og RFID-system...30 4 Utvikling av alternative HMI-løsninger...31 4.1 Innledning...31 4.2 Fysisk grensesnitt mellom WayPilot HMI og simulator...31 4.3 Simulering av WayPilot RFID transpondere...32 4.4 Taktilt system i sete (system B)...33 4.5 Taktilt system i ratt (system C)...34 4.6 Visuelt system, LED display...35 4.7 Styreenhet for WayPilot HMI...35 4.8 Førermiljøet i simulatoren...37 5 Forsøksdesign og gjennomføring av simulatorforsøket...39 5.1 HMI-løsninger som ble testet...39 5.2 Valg av parametere for simulering av WayPilot RFID transpondere...39 5.3 Database og scenarier i kjøresimulator...39 5.3.1 Beskrivelse av kjøresimulatoren...39 5.3.2 Scenarier...41 5.4 Instruks til forsøkspersoner...45 5.5 Forsøksdesign...45 5.6 Utvalg...45 5.7 Risikovillighet og sensation seeking...47 6 Resultater...51 6.1 Opplevelser under kjøreturen...51 6.1.1 Feilvarslinger...51 6.1.2 Tvil om retning...53 6.1.3 Tidspunkt for varsling...54 6.1.4 Anbefaling...55

6 6.1.5 Mulighet for deaktivering...55 6.2 Selvrapportert endring av atferd...56 6.3 Brukeraksept...59 6.3.1 Egnethet ved ulike trafikksituasjoner...59 6.3.2 Målgrupper...60 6.3.3 Betalingsvillighet...61 6.3.4 Vurdering av trafikksikkerhetseffekt...63 6.3.5 Totalvurdering...64 6.4 Generelt om systemer for kjørefeltstøtte...68 6.4.1 Kjørestil...68 6.4.2 Tillit...69 6.4.3 Forsøkspersonenes forslag til forandringer...70 6.5 Oppsummering av resultater fra simulatorforsøk...71 7 Data fra kjøresimulator...73 7.1 Logging og analyse av data...73 7.2 Resultater fra analyse av simulatordata...74 8 Vurdering av HMI-kostnader...77 8.1 Innledning...77 8.2 Tar utgangspunkt i eksisterende systemer...77 8.2.1 Bilvarmesystem...77 8.2.2 Bilnavigasjonssystem...77 8.2.3 Eksisterende systemer for kjørefeltstøtte...78 8.3 Kostnad for kun HMI-løsning ved fabrikkinstallasjon...79 8.4 Kostnad for HMI-løsning ved ettermontering...80 8.5 Konklusjon på HMI-kostnader...80 9 Oppsummering og konklusjoner...81 10 Referanser...83 Vedlegg 1: Detaljerte figurer Vedlegg 2: Instruks til forsøkspersoner Vedlegg 3: Spørreskjema

7 TABELLOVERSIKT Tabell 1: ITS-terminologi i henhold til NVF....16 Tabell 2. Studier som påviser sikkerhetseffekter av systemer for kjørefeltstøtte støtte...23 Tabell 3: Studier som fokuserer på HMI og kjørefeltstøtte...24 Tabell 4: Årlig kjøredistanse...46 Tabell 5: Fordeling mellom kjøring i by og på landeveg...46 Tabell 6: Alder på bilen forsøkspersonene kjører til vanlig...46 Tabell 7: Signifikansnivå på forskjell i gjennomsnittsscore for de ulike systemene. Verdier som er signifikant på 0,05-nivå er markert med rødt...58 Tabell 8: Signifikansnivå på forskjell i gjennomsnittsscore for de ulike systemene. Verdier som er signifikant på 0,05-nivå er markert med rødt...66 Tabell 9: Toleransegrenser for feilvarsling, antall feilvarslinger (gjennomsnitt) og intervall for svarene. (N=17/N=13)...70 Tabell 10: Data fra testkjøring i simulator (gjennomsnitt av alle kjøringer)...74 Tabell 11: Data fra testkjøringene i simulator, fordelt på system A (standardløsning), B (taktilt sete) og C (taktilt ratt)....75 FIGUROVERSIKT Figur 1: Skisse over WayPilot-system med antenner på bil, samt RFID transpondere langs kantog midtlinjene...13 Figur 2: RFID transponder plasseres i asfalten...13 Figur 3. Algoritme for kjørefeltstøtte støtte. Grønn Normal, gul tidlig varsel, blå kontinuerlig varsel. Fra Blachke et al (2009)...15 Figur 4 Illustrasjon av elektronisk kjørefeltstøtte fra Hella 2008...17 Figur 5: ADASE-II road map...22 Figur 6:Standard WayPilot HMI på Windows Mobile...29 Figur 7: Standard HMI med varsling for kryssing av hhv midt- og kantlinje...30 Figur 8: Grensesnitt for standard HMI i kjøresimulator...31 Figur 9: Parametere som beskriver WayPilot transpondere...32 Figur 10: Vibrasjonsmotorer integrert i sete (bildet viser et tilfeldig sete)...33 Figur 11: Bilde av vibrasjonsmotor med og uten innkapsling...33 Figur 12: Skisse av ratteike med Autoliv AB sin patenterte rattvibrasjon (US20090079551)...34 Figur 13: Installasjon av vibrasjonsmotor i ratt. Legg merke til magnetene på eksentervekten...34 Figur 14: LED display...35 Figur 15: RTCU dataenhet...35 Figur 16: Implementasjon av alternativ WayPilot HMI i kjøresimulator...36 Figur 17: Styreenhet for visuelt og taktilt HMI. M1 er for rattvibrasjon og M2, M3 er for setevibrasjon. LED1 og LED2 er hhv venstre og høyre symbol på displayet...36 Figur 18: Tekniske installasjoner i førermiljø...37 Figur 19: Førermiljø under kjøring der LED-display varsler kryssing av høyre kantlinje...37 Figur 20: SINTEF/NTNUs kjøresimulator...40 Figur 21: Bil- og kjørefeltbredde...41 Figur 22: Oversikt over kjørerute i simulator med oppgavenummer og km for stedfesting...42 Figur 23: Oppgave 1, kjør forbi parkert Audi på Jaktøyen...43 Figur 24: Oppgave 2, Kjør forbi kjegler i Klettbakken...43 Figur 25: Oppgave 3, kjør forbi parkert BMW ved Sandmoen...43 Figur 26: Oppgave 4, unngå trestokk på vegen...43 Figur 27: Oppgave 5, kjør forbi stor kloss på vegen...43

Figur 28: Oppgave 6, kjør forbi rød bil. Muntlig tilsigelse...43 Figur 29: Oppgave 7, ta RITZ-eske i baksete og legg den i fremsete. Muntlig tilsigelse...44 Figur 30: Oppgave 8, ta RITZ-eske i fremsete og legg den tilbake i baksete. Muntlig tilsigelse...44 Figur 31: Oppgave 9, kjør forbi syklist...44 Figur 32: Førerstøttesystemer i bilen forsøkspersonene kjører til vanlig....47 Figur 33: Andel forsøkspersoner som opplevde feilvarsling med de ulike systemene i løpet av kjøretesten. N=17....52 Figur 34: Antall forsøkspersoner som opplevde å være i tvil om hvilken retning de skulle korrigere kjøretøyet etter mottatt varsling. N=18...53 Figur 35: Forsøkspersonenes vurdering av tidspunktet for varslingen, når varsling ble gitt 30 cm fra vegoppmerking. N=18....54 Figur 36: Andel forsøkspersoner som ville anbefalt andre å prøve de ulike systemene...55 Figur 37: Andel av forsøkspersonene som synes systemet må kunne deaktiveres, dersom det blir standardutstyr i bil. N=18...56 Figur 38: Forsøkspersonenes vurdering av hvordan de ulike systemene for kjørefeltstøtte ville påvirket egen atferd/kjøring, dersom deres egen bil var utstyrt med de ulike systemene. N=18...57 Figur 39: Forsøkspersonenes vurdering av systemenes egnethet ved ulike trafikksituasjoner. N=18...59 Figur 40: Forsøkspersonenes vurdering av hvilke målgrupper systemene for kjørefeltstøtte passer for. N=18....60 Figur 41: Forsøkspersonenes svar på spørsmål om de selv ville etterspurt systemet for kjørefeltstøtte dersom de skulle kjøpt ny bil nå....61 Figur 42: Betalingsvillighet for system for kjørefeltstøtte i egen bil...62 Figur 43: Viktigste årsaker for å anskaffe system for kjørefeltstøtte. N=18...62 Figur 44: Forsøkspersonenes vurdering av når systemene for kjørefeltstøtte bør bli obligatorisk på alle nye biler i Norge. Forskjellen mellom system A (standardløsning) og de andre to systemene er signifikant. N=18....63 Figur 45: Forsøkspersonenens vurdering av i hvilken grad det ville hatt positiv betydning for trafikksikkerheten om alle bilene var utstyrt med system for kjørefeltstøtte. N=18...64 Figur 46: Brukernes vurdering av de tre systemene for kjørefeltstøtte. N=17/N=18...65 Figur 47: Forsøkspersonenes tilfredshet med de ulike systemene for kjørefeltstøtte. N=18....67 Figur 48: Forsøkspersonenes rangering av de tre systemene for kjørefeltstøtte som ble testet. Høyest oppnåelige poengsum er 34. N=17....67 Figur 49: Forsøkspersonenes vurdering av hvordan kjørestilen vil endre seg ved bruk av kjørefeltstøtte. N=18...68 Figur 50: Forsøkspersonenes vurdering av hvordan systemer for kjørefeltstøtte vil påvirke hastighetsnivået. N=18...69 Figur 51: Forsøkspersonenes vurdering av hvordan systemer for kjørefeltstøtte vil påvirke oppmerksomhetsnivået hos føreren. N=18...69 Figur 52: Tillit til at kjørefeltvarslingen fungerer slik den skal. N=18....69 Figur 53: VW Lane Assist...78 Figur 54: BMW LDW system for 5-serien benytter også visuell varsling...78 Figur 55: Mobile Eye med styreenhet, videokamera og høyttalere...79 8

9 SAMMENDRAG Denne rapporten dokumenterer en studie av brukergrensesnitt for systemer for kjørefeltstøtte. Studien er gjennomført av SINTEF avdeling for Transportforskning på oppdrag fra Statens vegvesen, Vegdirektoratet. Formålet med prosjektet har vært å teste og utvikle ulike HMI-konsept for varsling av fører, når kjøretøyet krysser kant- eller midtlinjen i vegbanen. Prosjektet tar utgangspunkt i systemet WayPilot, som benytter RFID-teknologi for å registrere om bilen er i ferd med å forlate sitt kjørefelt. Eksisterende HMI-løsning for WayPilot er basert på visuell og auditiv tilbakemelding til fører, ved hjelp av en Windows Mobile mobiltelefon. Innledningsvis ble det gjennomført en litteraturstudie av systemer for kjørefeltstøtte og en ekspertevaluering av den eksisterende WayPilot HMI-løsningen. Med utgangspunkt i dette ble det utviklet to alternative HMI-løsninger basert på haptisk tilbakemelding, med vibrasjoner i henholdsvis sete og ratt. Deretter er det gjennomført en studie i kjøresimulator, for å teste og evaluere de ulike HMIløsningene med hensyn til brukeraksept. Følgende løsninger ble testet: System A: Standard WayPilot HMI (visuell og auditiv) System B: Taktilt sete, samt LED-display System C: Taktilt ratt, samt LED-display Resultatene viste at forsøkspersonene opplever systemene for kjørefeltstøtte som nyttige og effektive med hensyn til forbedret kjøreatferd og trafikksikkerhet. De har lav betalingsvilje og ønsker i liten grad å anskaffe system for kjørefeltstøtte selv, men er likevel positive til at kjørefeltstøtte blir obligatorisk på nye biler. Brukeraksepten er størst for de haptiske/taktile systemene, og av de tre systemene som ble testet i denne studien, foretrekkes system C (taktilt ratt), etterfulgt av system B (taktilt sete). Det er liten forskjell i vurderingen av disse systemene, men system A (standardløsning) scorer signifikant dårligere på brukeraksept. Avslutningsvis er det gjort en kostnadsvurdering av de alternative HMI-løsningene. Basert på kompleksiteten i de tekniske løsningene, kombinert med betalingsviljen som ble funnet i brukerundersøkelsen, gir rapporten følgende anbefaling for valg av HMI-konsept: For fabrikkmontering anbefales en løsning basert på taktilt ratt For ettermontering anbefales en løsning basert på taktilt sete Et komplett system bør ha en maksimal pris for sluttbruker på kr 5.000,- (ferdig montert og inklusive mva)

10

11 SUMMARY This report documents a study regarding Human-Machine Interface (HMI) for lane keeping support systems. The study is conducted at SINTEF department of Transportation, on commission from the Norwegian Public Roads Administration. The main objective has been to test and develop HMI-concepts for driver assistance systems which alert the driver when the vehicle is crossing the lane boundaries. The project is based on a Norwegian driver assistance system named WayPilot, which uses RFID technology to detect when the vehicle leaves the current lane. The existing WayPilot HMI presents visual and auditive warning to the driver, using a Windows Mobile based cell-phone. The project has four parts. First of all a literature review regarding driver assistance systems for lane keeping support was conducted. Thereafter an expert evaluation of the existing WayPilot system was conducted. Based on these studies, the project developed two alternative HMI designs based on a haptic/tactile feedback. One of the HMI systems is based on vibration motors in the driver s seat while the other uses a vibration motor in the steering wheel. Secondly, a simulator study was conducted with focus on user acceptance for the different HMIsolutions. The following systems where tested: System A: Standard WayPilot HMI (visual and auditive) System B: Tactile seat with support of a LED-display System C: Tactile steering wheel with support of a LED-display The results show that subjects in general experience systems for lane support as useful and effective in terms of driver behavior and traffic safety. The tested systems score low on willingness to pay and test drivers involved in the study were not very keen on buying such systems for their own car. Still they were positive to mandatory installation of such Lane Departure Warning systems on all new cars. User acceptance is generally highest for haptic/tactile systems. System C (Tactile steering wheel) received the highest rating of the three systems tested in this study, followed by system B (tactile seat). There are minor differences in the assessment scores for the haptic/tactile systems, but system A (the standard audio/visual system) has a significant lower score than the other systems regarding user acceptance. Finally, the last part of the report is dedicated to cost estimates for the different HMI solutions. The following recommendation regarding choice of HMI concept is based on survey results, complexity of technical implementation, and willingness to pay: For factory-installed systems we recommend the tactile steering wheel solution For the aftermarket the tactile seat solution is the preferential A complete ready to use system should not cost more than NOK 5.000,-

12

13 1 Bakgrunn Prosjektet er en del av et OFU-prosjekt (Offentlig Forskning og Utvikling) dannet av Statens vegvesen, WayPilot AS og Innovasjon Norge. Prosjektet inngår også i Statens vegvesens etatsprosjekt ITS på vei mot 2020. 1.1 Formål Formålet med prosjektet har vært å teste og evaluere ulike HMI-konsept for varsling av fører når kjøretøyet krysser kant- eller midtlinjen. Prosjektet gir konkrete anbefalinger om ulike HMIløsninger for førervarsling, med hensyn til faktorer som mental arbeidsbelastning, brukeraksept og vurdering av kostnader knyttet til implementering av de enkelte løsningene. 1.2 Litt om WayPilot Grunnidéen i WayPilot-systemet er at RFID-transpondere skal plasseres langs kant- og midtlinjer og avleses av kjøretøy, slik at de fungerer som virtuell barriere. I bilen er det et en HMI-løsning som skal varsle føreren hvis kjøretøyet er i ferd med å krysse kant- eller midtlinje uten at dette indikeres med bruk av blinklys. Figur 1: Skisse over WayPilot-system med antenner på bil, samt RFID transpondere langs kant- og midtlinjene Figur 2: RFID transponder plasseres i asfalten Statens vegvesen har bygget en forsøksstrekning på ca 5 km langs E6 sør for Trondheim, der transpondere er plassert under vegoppmerkingen. I tillegg har Statens vegvesen installert WayPilot-utstyr i en Toyota Prius. 1.3 Prosjektets struktur Prosjektet omfatter følgende deloppgaver: Litteraturstudie Ekspertevaluering av WayPilot-systemet, med vekt på brukergrensesnitt Utvikling av alternative HMI-løsninger Gjennomføring av simulatorstudie med evaluering av HMI-løsninger Kostnadsvurdering av alternative HMI-løsninger I prosjektet er det også gjennomført en mulighetsstudie som grunnlag for utvikling av alternative HMI-løsninger og valg av evalueringsmetodikk.

14

15 2 Litteraturstudie 2.1 Introduksjon I dette prosjektet er det utført litteratursøk på utforming, anvendelse og erfaringer med brukergrensesnitt for ulike systemer for kjørefeltstøtte med applikasjoner for vegtrafikk. Litteraturstudien tar utgangspunkt i søk utført som ledd i doktorgradsarbeid på Avanserte system for førerstøtte (Jenssen 2009). Arbeidet er oppdatert og rettet inn mot de spesifikke teknologier og HMI-løsninger som er mål for dette prosjektet. Hovedfokus for dette kapittelet er menneske-maskin-grensesnitt eller såkalte Human Machine Interface (HMI) -løsninger for teknologi som ligger nært opp mot WayPilot-systemet og styrker og svakheter ved ulike HMI-løsninger. Med HMI menes her den delen av systemet som formidler informasjon til føreren når bilen utilsiktet skjener ut av vegen eller utilsiktet (uten å signalisere ved bruk av blinklys) skifter kjørefelt. Litteraturstudien oppsummerer resultater fra studier av kjørefeltstøtte, og danner grunnlag for videreutvikling av HMI-design og valg av metodikk. Figur 3. Algoritme for kjørefeltstøtte støtte. Grønn Normal, gul tidlig varsel, blå kontinuerlig varsel. Fra Blachke et al (2009).

16 2.2 Systemer for kjørefeltstøtte På markedet i dag finnes det hovedsakelig to typer systemer for kjørefeltstøtte med ulik funksjon: 1. Systemer som varsler avvik i posisjon (Lane Departure Warning) 2. Systemer som halv- eller helautomatisk holder bilen i ønsket posisjon (Lane Keeping) Lane Keeping eller Lane Keeping Assistance (LKA) er system som aktivt hjelper føreren med å sikre at bilen fortsetter i riktig posisjon og retning. Systemene korrigerer automatisk styringen når bilen forlater midten av kjørefeltet. I henhold til Nordisk Vegteknisk Forbund (NVF) 1 sin ITS-terminologi er følgende funksjoner for kjørefeltstøtte definert og oversatt til norsk (se Tabell 1): Tabell 1: ITS-terminologi i henhold til NVF. Engelsk begrep Norsk begrep Forklaring Lane change assistance; lane departure warning; merge collision warning Hjelp til skifte av kjørefelt; støtte til skifte av kjørefelt Lane keeping; lateral control Kjørefeltholding; sidevegs kontroll Veiledning til føreren for å utføre sikkert feltskifte Kontinuerlig assistanse til føreren i forbindelse med sidevegs bevegelse av kjøretøyet med hensyn til vegmerking og vegkant Automatic lane keeping Automatisk plassering i kjørebanen Dynamisk kontroll av et kjøretøys sidevegs bevegelse i forhold til vegoppmerking og vegkanter De tre funksjonelle kategoriene definert av NVF, spenner fra rent informerende og støttende system, der føreren er i kontroll-loopen (førerstyrte/førerassisterte), til halv og helautomatiske system der føreren mer eller mindre er tatt ut av kontroll-loopen (autonome/førerløse). Det eksisterer ingen internasjonal konsensus omkring ITS-terminologi. De aktuelle systemene vil her bli omtalt som systemer for kjørefeltstøtte. I de følgende to avsnitt gis en beskrivelse av ulike systemer med hensyn til: funksjon og virkemåte, teknologi, grensesnitt mot føreren (HMI), trafikal effekt, samt trender i utvikling og anvendelse Det er lagt størst vekt på diskusjon av grensesnitt mot føreren /HMI-løsninger. 2.2.1 Varsel om uønsket avvik i lateral posisjon Lane Departure Warning (LDW) er fellesbetegnelse for informerende systemer som hjelper føreren til å holde seg på vegen i eget kjørefelt. Systemene detekterer og varsler fører om bilen er på veg ut av kjørefeltet eller vegbanen, uten at dette er en tilsiktet handling. 1 Nordisk Vegteknisk Forbund, utvalg 53. ITS Dictionary <http://www.nvf53.org/terminology/> 26.10.2009

17 Funksjon Systemet overvåker vegen framfor kjøretøyet med et kamera som er montert på kjøretøyet. Sensorer og program for billedanalyse gjenkjenner vegmerking og detekterer om bilen er på veg ut av kjørefeltet. Algoritmer basert på denne sensorteknologien bestemmer når varsel skal gis til føreren. Relativt tydelig vegmerking er ofte påkrevet. Snø, is og regn medfører systembortfall på usaltet veg under store i store deler av vinterhalvåret. Teknologi (a) (b) (c) (d) Optisk detektering av vegmerking med kamera (Video Image Processing) er mest utbredt. Infrarøde sensorer benyttes også i noen grad for å identifisere vegmerking. De infrarøde sensorene detekterer variasjoner i refleksjon fra vegen. Systemene opererer vanligvis i hastigheter over 60 km/t. Varsel til fører gis ved hjelp av lyd, blinkede symbol og vibrasjon i sete eller ratt. Figur 4 Illustrasjon av elektronisk kjørefeltstøtte fra Hella 2008 Systemer for kjørefeltstøtte basert på denne teknologien er allerede tilgjengelig på markedet. De fleste av disse systemene er basert på optisk deteksjon, kamerateknologi og programvare for billedanalyse. Nærmere beskrivelse av aktuelle teknologier er gitt i en litteraturstudie gjennomført av SINTEF (Sørensen, 2009). Lane Departue Waring (LDW) ble først lansert i serieproduserte biler i Japan tidlig i 2002, omkring 2004 i Europa og 2005 i USA. I dag har Nissan, Honda, Lexus, Toyota, Peugeot, Citroen, BMW, Audi, Mercedes alle tilbud om LDW som standard- eller tilleggsutstyr for enkelte modeller. Citroen var først ute på det europeiske markedet (2004) med LDW i C5- og C6- modellene. Dette systemet bruker infrarøde sensorer plassert under støtfangeren foran for optisk lesing av vegen og vegmerking. En vibrasjonsenhet i setet varsler om uønsket avvik fra kurs (kryssing av linje). Trenden innen teknologiutvikling og forskning på kjørefeltstøtte, blant annet innen EUs 7. rammeprogram, er såkalt Car to infrastructure communication (C2I) med blant annet bruk av magnetisk vegmerking nedfelt i kjørebanen som kan sanses av kjøretøybaserte detektorer (Visvikis et al., 2008).

18 2.3 Automatisk kontroll av lateral posisjon Såkalt Lane Keeping Assistance (LKA) er et mer komplekst system som går lengre i å automatisere kjøreoppgaver knyttet til kontroll av lateral posisjon. Dette reiser mange trafikksikkerhetsspørsmål, særlig hvis teknologien knyttes opp mot automatisk avstandsholder eller såkalt Adaptive Cruise Control (ACC), - en videreføring av vanlig cruise control som automatisk regulerer både fart og avstand til forankjørende. Vi nærmer oss da komplett automatisk kjøring (Automatic Lane Keeping). Elektronisk styring og rimelige system for maskinsyn (som demonstrert med Nissan CIMA), nærmer seg introduksjon på markedet, primært som støtte til motorvegskjøring. Motorvegstrafikk Lane keeping system som automatisk kontrollerer både avstand til forankjørende og styring lateralt, såkalt Electronic Towbar eller Platooning ble demonstrert av Volkswagen allerede i 1988 i regi av PROMETHEUS prosjektet (Europas første store ITS-prosjekt). Prinsippet er blitt videreført i blant annet Chaffeur I (personbil) og Chaffeur II (vogntog); prosjekter i 4. og 5. rammeprogram. Lane keeping med magnetpunkt i vegbanen er prøvd ut for flere år siden både i USA, Japan og Europa. Hensikten med Electronic towbar er primært å økte kapasiteten på motorveger, men det krever en avansert bilpark (høy reliabilitet) og separate kjørefelt dedicated lanes / train lanes for denne typen kjøretøy. Automatic lane keeping på motorveg med automatisk styring og avstand basert på magneter i vegbanen, ble for første gang i Kina demonstrert under ITS-kongressen i Beijing 2007. Et nytt EU-prosjekt 2 SARTRE (7. rammeprogram) ble nylig lansert for utvikling av teknologi som støtter automatisk kjøring på motorveg, såkalte road-trains. De første kjøretøyene skal testes i 2011. Et veg-tog vil typisk bestå av 6-8 kjøretøy. De vil bli utstyrt med navigasjonssystem og sender/mottaker som kommuniserer med bilen foran via bil-tilbil-kommunikasjon (car to car communication). Hensikten er å forbedre trafikkflyt, redusere reisetider, øke kjørekomfort, redusere drivstofforbruk og CO2-utslipp. Bytrafikk Varianter finnes også på prototypstadiet i autonome førerløse kjøretøy for bruk i by under relativt lave hastigheter. 3 Lane keeping er allerede i bruk som støttesystem i buss der en benytter optiske sensorer fra Matra og Irisbus. Systemet er blant annet i bruk i de franske byene Clermont Ferrand og Rouen og Castellon i Spania. Denne teknologien representerer et rimeligere og mer fleksibelt alternativ enn lightrail, siden det benytter eksisterende infrastruktur. Et lignende produkt er utviklet i Nederland; Phileas. Dette er en lang hybridbuss som har laterale kontrollsystem via magneter i vegbanen og longitudinal kontroll utviklet av Frog Navigation Systems. HMI-løsninger for biler med Automatic lane keeping er en sentral forskningsoppgave både i det pågående Citymobil prosjektet (6. rammeprogram) der SINTEF Transportforskning deltar, og innen SARTRE som er i oppstartsfasen (7. rammeprogram). Hvordan føreren skal gis beskjed om kjøretøyets tilstand (automatisk eller manuell) i såkalte Dual mode vehicles og HMI-løsninger for tilkopling og frakopling til road-trains er fokus for HMI-studier i simulator og på testområder. Teknologi Det er en rekke sensorteknologier tilgjengelig for bruk i Lane keeping system som også inkluderer blindsonevarsling: (a) Detektering av kjørefelt ved hjelp av optiske sensorer, kamerasystem og eller infrarøde sensorer (b) Radarsensorer, og eller ultrasoniske sensorer for detektering av kjøretøy i blindsone 2 EU Launch SARTRE road train project <Traffic technology Today com> 26.10.09 3 EU project Citymobil <http://www.citymobil-project.eu/ >29.10.09

19 (c) Elektronisk assistert styring (counter steering torque) som gir føreren haptisk dreiemotstand i rattet Trender innen forskning og teknologiutvikling på området, innebærer system basert på spesialisert magnetisk vegmerking nedfelt i kjørebanen som kan sanses av kjøretøybaserte detektorer. Bruk av kjøretøybaserte sensorer for analyse av sidevind, samt horisontal og vertikal kurvatur er også under utprøving. Alt for å kunne optimalisere styringsatferden og definere toleransegrenser. Kombinasjon med systemer for varsling av anbefalt hastighet i kurver (Curve Speed Warning) alene eller i kombinasjon med høyoppløselig GPS og digitale kart, er også på forskningsstadiet blant annet innen EUs 7. rammeprogram. 2.4 HMI Systemer for kjørefeltstøtte varsler føreren med auditive, visuelle eller haptiske signal om uønsket brudd på kjørefeltet er sannsynlig eller nært forestående. De fleste systemer på markedet i dag varsler føreren via en kombinasjon av: Varslingslyd som ligner hjul på rumlestripe. Denne kan være retningsbestemt. Visuelt varsel integrert i instrumentpanelet eller på separat display. Haptisk feedback via vibrasjon i rattet eller setet. Denne kan være retningsbestemt. Mer avanserte systemer for tungbil, viser fortløpende vogntogets posisjon i forhold til kjørefeltet. Systemet overvåker også førerens evne til å holde seg i kjørefeltet, samt reaksjonstid hvis det er nødvendig å korrigere/gripe inn. Føreren gis en årvåkenhetsscore ved slutten av kjøreturen Som nevnt var Citroen først ute på det europeiske personbilmarkedet (2004) med en HMI-løsning der setet vibrerer når kjørefeltlinjen blir brutt utilsiktet. Det første serieproduserte systemet i Nord-Amerika var en samproduksjon av Valeo og Iteris for Nissan som utstyrte 2005 Infiniti FX og M45 modeller med LDW. Dette er optisk sensorsystem montert på utvendig sidespeil. En todelt vibrasjonsenhet i setet trigges på den aktuelle siden bilen er i ferd med å skjene ut. BMW har lansert en løsning der rattet vibrerer ved utilsiktet brudd på kjørefelt. Systemene gir ingen feedback til fører ved tilsiktet brudd på kjørefelt (om blinklys aktiveres). En del underleverandører til bilindustrien (f. eks. Mobile Eye) har lansert systemer som kan ettermonteres med varsel til fører i form av lyd og/eller blinkede symbol. Tilgjengelige HMI-studier har så langt fokusert på: Varlingsmetode (visuell, auditiv, haptisk) Tillit til teknologien (presis, upresis) Effekt på kjøreoppgaven Effekt på sekundæroppgaver Effekt relatert til personlighet Effekt på øyebevegelser (distraksjon, oppmerksomhet) Effekt på arbeidsbelastning (workload) Opplevd trygghet Aksept Studier av HMI-løsninger har vist at følbare (taktile) varsel som påvirker føreren gjennom berøringssansen (haptisk), f.eks. følbar vibrasjon i sete eller ratt, har et godt potensial for å bli

20 tolket riktig og på en effektiv måte i situasjoner der bilen skjener uønsket ut av kjørefeltet (Suzuki & Jansson; 2003, Johnson 2008). Retningsbestemt varsel kan med større sannsynlighet gi umiddelbar riktig respons når fører våkner av varsel og skal beslutte hvilken side det bør svinges til (Johnson 2008). Rudin-Brown og Noy (2002) har studert hvordan tillitsforhold til LDW-teknologi påvirker bruk og sikkerhet, gjennom en kombinasjon av simulatorstudier og forsøk på lukket bane. De fant at førerne hadde høy tiltro til systemene enten de var presise eller upresise. De påpeker at høy tiltro til både upålitelige og misvisende system medfører at predikerte sikkerhetseffekter må tolkes med forsiktighet. Det er påvist at falske varsel påvirker systemaksept. Auditive falske alarmer har en tendens til å være mer irriterende enn visuelle. Dette skyldes at tale inngir større tiltro og blir mer respektert enn visuelle varsel (Campbell et al 1996). Det er viktig for brukeraksept at systemet har lav feilrate. I følge en studie av Campbell et al (2007), er toleransegrensen for aksept av systemer for kjørefeltstøtte en feilvarsling pr uke. Systemer som er på markedet i dag informerer ikke føreren dersom systemet ikke fungerer som det skal eller er midlertidig ute av funksjon. Dette kan for eksempel skje hvis vegmerkingen ikke er tydelig nok på grunn av slitasje, vær og føreforhold. Det kan være ønskelig at føreren kan velge å aktivere/deaktivere systemet, men ikke alle systemer på markedet har slik funksjonalitet. Lindner (2007) understreker i sin oppsummering av forskning på systemer for kjørefeltstøtte at det er behov for: validering av system, studier av lengre tids bruk (langtidseffekter på atferd) studier på effekter av endring i tillit til systemet studier av førerreaksjoner ved ulike måter å varsle føreren på 2.5 Mulig trafikal effekt Det er hovedsakelig to typer trafikale effekter av systemer for kjørefeltstøtte som omtales i litteraturen: a) Økt trafikksikkerhet. Ulykkesreduserende effekt på singelulykker og møteulykker ved skifte av kjørefelt b) Bedre trafikkavvikling, hvis det muliggjør bruk av smalere og flere kjørefelt på flerfeltsveg. Bare begrenset dokumentasjon av sikkerhetseffekter eksisterer. Systemet bør ha stort potensial i forhold til å avverge møteulykker der to kjøretøyer frontkolliderer eller singelulykker der et kjøretøy kjører av vegen, kolliderer med hinder, skades i velt og lignende eller ulykker på flerfelts veg der to eller flere kjøretøy kolliderer ved feltskifte på grunn av uoppmerksomhet, trøtthet eller ruspåvirkning (biler uten alkolås/ruslås). I 2002 gjennomførte The Dutch Ministry of Transport en studie i trafikken med LDW system (Vlasenroot et al., 2007). I forkant av studien ble sikkerhetseffekten av LDW beregnet. Beregningene viste at hvis 10 % av bilparken var utstyrt med kjørefeltstøtte ville det hindre 47 dødsulykker og 388 alvorlige ulykker pr år.

21 Egne dedikerte systemer for å hindre ulykker ved feltskifte er utviklet (Side Obstacle Warning/Lane change assistant, Blind Spot Detection). System for kjørefeltstøtte ble opprinnelig utviklet for lastebil/tungbil, men er senere også lansert på personbilmarkedet. Et Blind spot detection system som varsler føreren om en potensiell kollisjon ble for første gang introdusert som en standard for lastebiler i 2008 av Volvo. 4 Det er forventet at systemer for kjørefeltstøtte gir reduksjoner i både antall ulykker og alvorlighetsgrad. Beste estimat så langt er ca 10 %. Dette er internasjonale studier som må vurderes separat i forhold til nasjonale vegnett og trafikkløsninger. Norge har få motorveger og flerfeltsveger, men et omfattende nett av tofeltsveger (uten midtdeler) der møte- og eneulykker skjer spredt og tilsynelatende tilfeldig. Effektive tiltak mot denne typen ulykker mangler. For nærmere effektvurdering av kjørefeltstøtte på norske vegtrafikkulykker henvises til Jenssen og Moe (2000) og Moe (1999) med analyser og tiltak basert på dybdeanalyse av ulykker på rette vegstrekninger. Tilsvarende analyser for eneulykker eksisterer ikke, men vil framkomme i et pågående prosjekt SINTEF utfører på oppdrag fra Statens vegvesen (Eneulykker og trafikksikkerhet) med levering våren 2010. 2.6 Metodikk I en relativt fersk gjennomgang av metodikk for å måle sikkerhetseffekter av intelligente transportsystemer (ITS) i personbiler, konkluderer Lindner et. al. (2007) med at det fortsatt er uavklart hvilken metode som bør brukes. ITS-system kan være på ulike utviklingsstadier (levels of maturity). Det varierte utvalget av ITS-systemer og den kontinuerlige utviklingen er en utfordring i utviklingen av metoder for å måle sikkerhetseffekter. Ulykkesanalyse Den vanligste måten å måle sikkerhetseffekter er ulykkesanalyse etter minimum tre års systemeksponering. For varslende og støttende system som LDW, LKS og LDA i en utviklingsfase, er tilstrekkelig eksponeringsdata ikke tilgjengelig. Mangelen på kunnskap er stor også med hensyn på hvilken adferd førere etablerer i følge en artikkel om Behavioural Effects of Driver Assistance Systems (Saad et al., 2006). Her påpekes spesielt kunnskapsmangel omkring læringsprosesser (lære HMI-grensesnittet, forstå systemfunksjon i ulike kontekster) og endringer i atferd etter lengre tids bruk. Denne studien inngikk i det Europeiske AIDE-prosjektet. Ekspertevaluering Det er gjennomført flere forsøk på å estimere den potensielle effekten av førerstøttesystemer basert på ekspertvurderinger. Innen ADASE-II 5 ble det gjort en omfattende ekspertvurdering av en rekke systemer, inklusive LDW, innenfor arbeidet med en technology road map som kategoriserer ulike system basert på sikkerhetspotensial og grad av kompleksitet. Se Figur 5. 4 VDO (2008) <http://www.vdo.com/press/releases-conti/chassis_safety/en.htm> (14. oktober 2008) 5 Beskrivelse av ADASE- II: ADASE II is an EC IST funded thematic network within the 5th FP that will help to introduce and implement active safety systems by offering a platform to achieve the required holistic process. Partners in this project are a cross section of the European automotive industry, suppliers as well as government representatives.

22 Figur 5: ADASE-II road map Som figuren viser er målet en fullt ut automatisert førerløs autonom bil. LDW, som er en av disse førerstøtteteknologiene, anses å ha størst utfordring i forhold til kompleksitet med hensyn til sensorteknologi, mens LKA har størst utfordring omkring HMI-utforming. Trafikksikkerhetsbidraget fra de ulike systemene LDW, LDA og LCA er vurdert likt. På politisk nivå promoterer amerikanske myndigheter sikkerhetsrelaterte førerstøttesystem med avgiftsreduksjon for nyttetrafikk (commercial vehicles) som har slike system installert. I mai 2008, tok EU et juridisk initiativ som sikter mot innføring av ACC og nødbremsesystem integrert med et lane departure warning system for tunge kjøretøy innen 2013. EU-kommisjonen har ennå ikke kommet til enighet om det foreslåtte direktivet, der målet er en reduksjon av vegtrafikkulykker med 50 % innen 2025. Innføring av sikkerhetsteknologi er et sentralt virkemiddel for å nå dette målet.

23 2.7 Sikkerhetseffekter Noen sentrale referanser fra studier av kjørefeltstøtte er oppsummert i Tabell 2 nedenfor. Som tabellen viser er det brukt ulike metoder for å påvise sikkerhetseffekter av kjørefeltstøtte (LDW). Tabell 2. Studier som påviser sikkerhetseffekter av systemer for kjørefeltstøtte støtte Resultat Metode Forfatter(e) ÅrstallPublisering Førere med LDW-system har kortere blikkfikseringer og ser sjeldnere på display i bilen enn førere uten LDW system Antall uønskede kryssinger av kjørefelt reduseres med 25 % på sekundære veger og landeveg som følge av LDW. Påvirket plassering i kjørefeltet positivt. Førere holdt stabil kurs for å unngå varsel Estimert LDW effekt ved anvendelse i tungbil( > 10 000 lbs) viser reduksjon i antall singelulykker med 17-19 % og antall roll-over ulykker med 17-23 % Simulator Eye-tracking Popken et al 2008 En felt studie (FOT) i Alkim, T. P., Nederland med 20 Bootsma, G., biler Hoogendoorn, S. P. Resultat er basert på en felt studie (FOT) over 12 mnd med 22 lastebiler. 25 % reduksjon i antall ulykker og 25% reduksjon i Estimat er basert på alvorighetsgrad for ulykkesstatistikk møteulykker. 25 % reduksjon i forutsatt 0.5 sek singelulykker og 15% raskere reaksjon på reduksjon i alvorlighetsgrad. uønsket kryssing av 60 % reduksjon i kjørefelt feltskifteulykker og 10 % reduksjon i alvorlighetsgrad Lane departure warning system (LDW) installert i tungbil vil redusere antall tungbil ulykker med 10 % 38 % av ulykker som skyldes rus, trøtthet og avsovning bak rattet kunne vært avverget hvis personbiler var utstyrt med et system for varsling eller automatisk kontroll av kjøretøyet i slike situasjoner. I 31 % av ulykkene kunne søvndetektor og et varslingssystem til fører vært nyttig for å redusert muligheten for at fører sovnet under kjøring Utprøving med 40 profesjonelle førere og 36 heavy goods vehicles. Dybdeanalyse av 119 alvorlige ulykker på rette vegstrekninger med fartsgrense 80 og 90 km/t for perioden 1995-97 Dybdeanalyse av 119 alvorlige ulykker på rette vegstrekninger med fartsgrense 80 og 90 km/t for perioden 1995-97 Orban, J., Hadden, J., Stark, G. and Brown, V. Abele, J., Kerlen, C., Krueger, S., Baum, H., Geißler, T., Grawenhoff, S., Schneider, J. & Schulz, W.H. 2007 2006 2004 Korse, M. 2003 Jenssen Moe 2000 Moe 1999 Proceedings Humanist conference S6.1 Dutch Field Operational Test experience with the Assisted Driver, Proceedings of the 14th World Congress on ITS, 9-13 October 2007, Beijing, Peoples' Republic of China. Evaluation of the Mack Intelligent Vehicle Initiative Field Operational Test, Final Report Exploratory Study on the potential socio-economic impact of the introduction of Intelligent Safety Systems in Road Vehicles. SEiSS. VDI/VDE Innovation + Technik GmbH and Institute for Transport Economics at the University of Cologne Results of the trial with the Lane Departure Warning Assistantsystem. Rijkswaterstaat 11 September 2003 Inexplicable accidents? An In- Depth analysis of accidents on straight road sections. The International Conference on Alcohol, Drugs and Traffic Safety, May 22-26, 2000 in Stockholm Dybdeanalyse av møte- og utforkjøringsulykker på rette strekninger i 80- og 90 soner med død eller alvorlig skade STF A99559 Oversikten viser at det er brukt en rekke ulike metoder for å studere sikkerhetseffekter av systemer for kjørefeltstøtte; fra ulykkesanalyser til simulatorstudier, studier på testbaner og studier i virkelig trafikk. De fleste studiene overfor og i litteraturundersøkelsen her, er rettet mot trafikale effekter av LDW.

24 Det er funnet relativt få studier som kun fokuserer på HMI-problematikk alene. En sannsynlig årsak til det er at mye av denne forskningen foregår i en tidlig konseptfase i produktutvikling og derfor ofte er konfidensiell. Tabell 3: Studier som fokuserer på HMI og kjørefeltstøtte. Resultat Metode Forfatter Årstall Publisering 1. IVIS oppgaver distraherer og øker lateral deviasjon (slingring) 2. Tidlig og kontinuerlig støtte vha økt dreiemotstand ga god retningsstabilitet 3. Brukeraksept var størst for kontinuerlig støtte 4. LDW støtten kunne vært mer effektiv hvis den var adaptiv til førerens tilstand. Alle førere oppfattet akkustisk rumlestripe lyd som irriterende/ brysom. Haptisk feedback (active torque) ble foretrukket. Noen yrkesjåfører ønsket mer dreiemotstand og mulighet til å kontrollere/styre det. LDW oppfattet som irriterende, men nyttig LDW fikk høyere score på nytte og aksept enn Curve speed warning og road departure crash warning system. Noe bekymring over falske alarmer for LDW rapportert Ulike varsel - alle vurdert som nyttige Førere som fikk nøyaktig LDWfeedback fikk færre varsel og holdt mer stabil kurs enn de uten systemet. Også et upresist system fører til mindre vingling. Økt presisjon øker tillit til LDW systemet. Personlighet påvirker tillit til LDW. De med lav risikovillighet og lav intern kontroll (locus of control) hadde størst tillit til LDW. Denne gruppen hadde mindre trafikal oversikt/ oppmerksomhet og var de eneste som krysset midtlinjen med midten av egen bil. Generelt samsvar mellom simulator og test-track. Dreiemotstand i ratt mindre irriterende enn vibrasjon i ratt Test track. Dreiemotstand i ratt Basert på posisjon i kjørefelt, kurs, rattposisjon, lateral og longitudinell hastighet. HMI - ikke overstyrbart Tredelt studie: 1. effekt av IVIS på Lane keeping 2. studie av optimal mengde feedback 3. Føreraksept Test track Instrumentert lastebil Blachke et al 2009 Montiglio et al Transportation Research Part F 2006 ITS London Ikke tilgjengelig Alkim et al 2007 Se kap 10 Studie i trafikk (FOT) Aksept - Van der Laan test 3 system sammenlignet Sayer et al 2007 Ikke tilgjengelig Kozack et al 2006 HMI: presis versus upresis HMI - Ikke styrbar Kombinasjon av simulator og Test Track Rudin- Brown Noy & 2002 Ikke tilgjengelig Buld et al 2002 Proceedings of the fourth int. Driving Symposium on Human Factors in Driver Assessment. Training and Vehicle Design Se kap 10 Transportation Research Record 1803, 30-37 Wutzburg Universitet

25 Det eksisterer per dato ikke internasjonal konsensus om metodikk til bruk i studier av kjørefeltstøtte. Forsøk på standardisering av metodikk finnes i : Recommendations for Objective Test Proceedures for Road Departure Crash Warning System utformet av National Highway Traffic Safety administration, USA ISO/CD 17361 Lane Departure Systems ISO T22 / SC3 / WG16 functional safety for the automotive industry Code of Practice (CoP) for design and evaluation of ADAS (Response 3, 2006) CoP er kanskje de retningslinjene som har kommet lengst i å beskrive og formalisere metodikk og prosedyrer for test av In Vehicle Information Systems (IVIS) og Advanced Driver assistance Systems (ADAS), der systemer for kjørefeltstøtte kan tilhøre IVIS-kategorien hvis det er et rent informerende system og tilhøre ADAS-kategorien hvis det er et halvautomatisk støttende system. Det er en økende bevissthet blant forskere om at det er behov for en annen type sikkerhetsevaluering for ADAS enn for IVIS. Carstens and Nilsson (2001) argumenterer for at det i forhold til IVIS er mulig å utvikle en enkelt generisk testprosedyre for sikkerhet basert på en kombinasjon av simulator og evaluering i vegtrafikken. For ADAS derimot, ser det ikke ut til å være mulig med en enkelt evalueringsprosedyre på grunn av den store spennvidden i mengde og type sikkerhetsbekymringer. Sikkerhetsproblematikk for IVIS er i følge Carstens and Nilson (2001), sentrert omkring mental overbelastning og distraksjon, mens sikkerhetsproblematikk i forhold til ADAS dreier seg om: Underbelastning Overdreven tillit til system Misforståelser av hvordan systemet fungerer, og rekkevidde for bruk Forvirring omkring systemmodus Atferdstilpasning Stevens (2008) fra Transport Research Laboratories har vært sentral i utviklingen av CoP. Han hevder at sikkerhetsevaluering av ADAS involver generell problematikk tilknyttet automatisering: Kontrollerbarhet Misbruk Manglende tillit, krenkelse, motstand mot bruk, aksept, utbredelse (dermed også sikkerhet) Tap av manuelle ferdigheter (inngrep i faresituasjoner ved overgang til manuell kontrol) Førere som er uoppmerksomme og Out of the loop på grunn av passiv overvåking og redusert årvåkenhet Manglende oppmerksomhet for systemfeil Utilpasset HMI

26 Prosedyrene for sikkerhetsevaluering varierer i CoP avhengig av hvor i livssyklusen ADAS eller IVIS systemet er, men det kan involvere en eller flere av følgende metoder: Controllability evaluation (likelihood to cope with ADAS driving, system limits and failures) Checklists (specified) Hazard analysis and Risk assessment procedure (ASIL, HAZOP; FMEA, FTA and HIL) Expert panel HMI Concept simulation Driving simulator test Driving Tests with professional test drivers (Test track / On-road) Car Clinic with naive subjects Mer detaljert beskrivelse av prosedyrer finnes på hjemmesiden til det Europeiske PReVENT prosjektet. 2.8 Konklusjoner Trafikale effekter Studier av kjørefeltstøtte viser at systemet kan redusere møte- og utforkjøringsulykker med 10-40 % for personbiler, avhengig av type system og vegtrafikkmiljø det brukes i. Det antas å ha en positiv effekt på trafikkavvikling. Bruk av kjørefeltstøtte har en oppdragende effekt. Systemet påvirker ikke antall feltskifter, men øker retningsstabilitet og bruk av retningsviser/blinklys. Systemer for kjørefeltstøtte har vist seg effektive med hensyn til å varsle førere (inkludert søvnige førere) om uønskede brudd på kjørefelt. HMI-løsninger Det er et generelt godt Human Factors-prinsipp å varsle om riktig atferd framfor å varsle om det man ikke bør gjøre. Retningsbestemt varsel kan med større sannsynlighet gi umiddelbar riktig respons når fører våkner av varsel og skal beslutte hvilken side det bør svinges til (Johnson 2008). Det er tre mulige varslingsstrategier for kjørefeltstøtte: 1. Visuelle varsel er minst effektive, fordi de kan overses av uoppmerksomme førere. 2. Auditive varsel blir med større sannsynlighet oppfattet av førere, men de kan være mer irriterende/brysomme og kan forstyrre passasjerer i bilen. 3. Haptiske varsel vil med stor sannsynlighet merkes av føreren uten å forstyrre andre passasjerer. Sammenlignende studier av auditive og haptiske HMI-grensesnitt gir ikke klare konklusjoner, men det er en tendens til høyere aksept for haptiske grensesnitt. Varsel som ligner naturlige signal er bedre enn kunstige/fremmede varsel, og påvirkning av de sansemodaliteter som naturlig påvirkes er å foretrekke (for eksempel retningsbestemt rumlelyd + vibrasjon i sete og ratt). Det er ikke funnet eksempler på system som kombinerer alle typer mulige varslingsstrategier. Falske varsel påvirker aksept. Auditive falske alarmer har en tendens til å være mer irriterende enn visuelle. Dette gjelder særlig tale, fordi tale blir i mindre grad ignorert enn visuelle varsel (Campbell et al., 1996). Det er viktig for brukeraksept at systemet har lav feilrate. I følge en studie

27 av Campbell et al. (2007), er én feilvarsling pr uke akseptansegrensen for LDW, men dette er foreløpig ikke bekreftet av andre. Det eksisterer per dato ikke internasjonal konsensus om metodikk til bruk i studier av kjørefeltstøtte. Det initiativet som har kommet lengst i standardisering av metodikk finnes i Code of Practice (CoP) for design and evaluation of ADAS (Response 3, PReVENT 2006).

28

29 3 Test av eksisterende WayPilot system 3.1 Innledning WayPilot har fått utviklet en egen applikasjon for HMI. Applikasjonen varsler med grafikk og lyd når kant- eller midtlinje krysses uten bruk av blinklys. Applikasjonen kjører på Windows Mobil. Statens vegvesen, Vegdirektoratet har installert systemet i sin Toyota Prius. WayPilotapplikasjonen er installert på en HTC Windows Mobile mobiltelefon med touch-skjerm. Videre i prosjektet har vi kalt denne applikasjonen for Eksisterende WayPilot HMI, Standard WayPilot HMI eller system A (standardløsning). Figur 6:Standard WayPilot HMI på Windows Mobile 3.2 Ekspertevaluering Tidlig i prosjektet ble det gjennomført en ekspertevaluering av eksisterende WayPilot-system. Evalueringen ble utført av prosjektmedarbeiderne ved SINTEF, som testet systemet installert i Toyota Prius ved kjøring på en forsøksstrekning for WayPilot. Strekningen går mellom Jaktøyen og Sandmoen langs E6 sør for Trondheim. Langs denne strekningen er det installert RFIDtranspondere med fem meters avstand både på kant- og midtlinje. I Klettbakken har en del av strekningen to kjørefelt i samme retning sørover. Her er det også installert transpondere i kjørefeltmarkeringen. Ekspertevalueringen viste at systemet ved enkelte tilfeller ikke varslet når det skulle, men også at det i noen tilfeller varslet svært sent. Det siste er spesielt problematisk ved kjøring i kurve. Årsaken til at varslingen inntreffer for sent, kan være at avstanden mellom transponderne er for stor. En annen erfaring vi høstet, var at systemet ga feil varsel ved visse typer overskridelse av vegmerkingen. Et eksempel er dersom man skifter fra høyre til venstre felt, der det er to felt i samme retning. Systemet varslet da om overskridelse av venstre vegmerking når det skulle vært høyre. Dette skyldes at det kun er ett antennesystem på Toyota Prius og at systemet dermed ikke vil kunne skille mellom høyre og venstre side. En annen konklusjon fra ekspertevalueringen er at volumet på auditiv varsling var svakt, og varslingen var knapt hørbar dersom det ble spilt musikk eller lyttet til radio i bilen.

30 I utvikling og evaluering av alternative WayPilot HMI-løsninger, valgte vi å korrigere for disse begrensningene, slik at det tekniske systemet som ble laget og testet i kjøresimulatoren var noe forbedret sammenlignet med systemet som er installert i Statens vegvesens Toyota Prius. Dette er nærmere beskrevet i avsnitt 4.8 og 5.2. I praksis betyr dette at simulatorforsøkene ble gjennomført med like betingelser for de tre HMI-løsningene som ble testet. 3.3 Fysisk grensesnitt mellom eksisterende WayPilot HMI og RFID-system Eksisterende WayPilot HMI benytter et serielt grensesnitt for overføring mellom Texas Instruments RFID-leser og Windows Mobile. I og med at mobiltelefonen mangler støtte for RS232-kommunikasjon, benyttes et RS232 til bluetooth-adapter for overføring av data. Figur 7 viser skjematisk dataflyt fra S2000-leser til WayPilot HMI-enhet. Figur 7: Standard HMI med varsling for kryssing av hhv midt- og kantlinje Det eksisterer en protokoll som definerer dataformat og innhold mellom S2000-leser og WayPilot- enhet. Data sendes i form av ASCII tekststrenger. I prosjektet ble følgende tekststrenger benyttet: XW 0000 0000000000010001 (deteksjon midtlinje) XW 0000 0000000000020001 (deteksjon kantlinje)

31 4 Utvikling av alternative HMI-løsninger 4.1 Innledning Litteraturundersøkelsen viser at haptisk varsling sannsynligvis er en bedre måte å varsle føreren på, enn visuell eller auditiv varsling. Sammenlignende studier tyder på at haptisk HMI gir høyere aksept fra føreren enn auditiv HMI, blant annet fordi auditiv varsling oppfattes som mer irriterende. Samtidig kan auditiv varsling konkurrere med andre lydkilder i bilen (for eksempel musikkanlegg). I det videre arbeidet med WayPilot HMI valgte vi derfor å teste ut haptisk varsling via henholdsvis ratt og sete. I tillegg ønsket vi å teste førerstøtte med visuell varsling på separat LED (lysemiterende dioder)-display. 4.2 Fysisk grensesnitt mellom WayPilot HMI og simulator For utvikling av grensesnitt mellom WayPilot-enhet og SINTEF/NTNUs kjøresimulator, ble det valgt en løsning som er mest mulig lik eksisterende løsning i Toyota Prius. På denne måten er det mulig å benytte WayPilot HMI-enhet både i bil og i simulator. Det ble utviklet et kommunikasjonsgrensesnitt mellom SCANeR-omgivelsen i simulatoren og eksisterende WayPilot HMI-enhet. Kommunikasjonen mellom simulator og enhet er dermed den samme som definert i kapittel 3.3. Figur 8: Grensesnitt for standard HMI i kjøresimulator