Bewertung räumlicher Anzeigen im Flugzeugcockpit

Problemstellung Cockpits hochagiler Flugzeuge sind hochspezialisierte Arbeitsplätze, die als Schnittstelle zwischen dem Piloten, dem Flugzeugsystem und einer komplexen Umwelt dienen. Diese Schnittstellen ermöglichen dem Piloten unter stark variierenden physischen und psychischen Belastungsbedingungen die Bildung eines raumzeitlichen Lagebildes und stellen die Basis für jede Entscheidungsfindung und subsequente Handlung. Besonders bedeutsam ist die Vermittlung der aktuellen vierdimensionalen (raumzeitlichen) Situation über zweidimensionale Anzeigen: Um ein vierdimensionales Lagebild der aktuellen Situation mit konventionellen Anzeigen zu erhalten, muss der Pilot mehrere zweidimensionale Informationsquellen (z.B. Karten, Radardarstellungen) mental integrieren. Raumdarstellungen über eine perspektivische Kugelprojektion hingegen, können die gesamte vierdimensionale Situation integriert aus der egozentrischen Perspektive darstellen und weiteren mentalen Aufwand beim Piloten vermeiden. Für die Bewertung dieser räumlichen Anzeige sollte eine begleitende Evaluation erstellt und durchgeführt werden. Die Evaluation sollte eine kontextgerechte Bewertung der Kugelprojektion auf Basis menschlicher Leistungsfähigkeit ermöglichen und über deren Eignung als eine Anzeige im Flugzeugcockpit Aufschluss geben. Zu berücksichtigen waren neben zentralen Aspekten menschlicher Informationsverarbeitung auch Perspektiven des Arbeitsumfeldes hochagiler Flugzeuge und deren Einfluss auf die Informationsverarbeitung. Vorgehensweise Die Evaluation wurde hierarchisch konzipiert: Voranalysen umfassten die Kontextfaktoren Raumanzeigen, menschliche Informationsverarbeitung und Umwelt sowie deren Einordnung hinsichtlich ihrer Bedeutung im Arbeitsumfeld Cockpit. Die Situationsdynamik wurde durch Raumanzeigen mit sphärischer (Kugelprojektion), koplanarer (Karten- und Höhendarstellung) bzw. exozentrischer (Gods Own View) Darstellungsmetapher vermittelt. Die koplanare und exozentrische Raumansicht dienten als Vergleichsbasis für die Kugelprojektion. Informationsverarbeitung und Situationsbewusstsein bedeuteten die zentralen Konzepte für die Evaluation. Für beide Konzepte wurden geeignete objektive und subjektive Operationalisierungen menschlicher Leistung ausgewählt. Die Umwelt wurde als belastungsgenerierend aufgefasst, Art und Höhe der Belastung wurde durch eine anwendungsfallbezogene, informatorische Belastungsanalyse erhoben. Die Ergebnisse dieser Betrachtung wurden in sukzessiven Experimenten umgesetzt und Situations-bewusstsein mit Domänenexperten (Piloten) als Positionsschätzungen, Positionsantizipation, Orientierung im Raum und Konfliktantizipation operationalisiert. Die Untersuchungen waren sowohl grundlegender als auch repräsentativer Natur und spiegelten entscheidende Aspekte der Voranalysen des Pilot-Technik-Umwelt-Systems wieder. Ergebnisse Die Kugelprojektion erlaubt Positionsbestimmung, Positionsantizipation, Orientierung im Raum als auch Konfliktantizipation unter repräsentativer Belastung und variierter Umweltkomplexität. Allerdings ist die Kugelprojektion sowohl der exozentrischen wie auch einer koplanaren Darstellung in den meisten Leistungsklassen bezüglich Genauigkeit und Geschwindigkeit unterlegen. Die exozentrische Darstellung bedingt bezüglich Positionsbestimmung und –Antizipation wie auch bei Konfliktantizipation unter repräsentativer Belastung die beste Leistung. Die Ergebnisse legen nahe, dass Skalentransformationen zwischen dem Bezugssystemen der Probanden und der Raumanzeige Kosten verursachen, die sowohl die Genauigkeit als auch die Geschwindigkeit der Reaktionen beeinflussen. Diese Kosten scheinen am niedrigsten mit der exozentrischen Raumanzeige und am höchsten mit der Kugelprojektion zu sein. Sollen Piloten bei Aufbau, Erhalt und Nutzung eines mentalen, vierdimensionalen Raummodells unterstützt werden, bietet sich die exozentrische Ansicht als Darstellungsmetapher für Raumanzeigen besonders an. Das Evaluationsvorgehen mit Voranalyse theoretischer und umweltbezogener Faktoren sowie eine darauf aufbauende empirische Untersuchungsreihe lässt sich leicht auf andere Arbeitsumgebungen generalisieren. Dieses Vorgehen schafft eine breite Wissensbasis für die technische Entscheidung und deren Umsetzung

Luftgestützte Geofernerkundung mit leichten Messflugzeugen im 21. Jahrhundert : Versuch einer Ausgangspunktbestimmung über die historische Analyse der ersten 100 Jahre Motorflug

Die Arbeit versucht vor einer sehr detaillierten und breit angelegten historischen Analyse die Umgebungsbedingungen für die Kommerzialisierung der luftgestützten Fernerkundung und einige sich abzeichnende technische Verschmelzungslinien innerhalb der Geoinformatik-Industrie herauszuarbeiten. Sie umfasst die Themenbereiche Astronomie, Navigation (GPS, INS, Moving Maps, Flugführungssysteme), Kartografie, PC-Geschichte, GIS, 3D-Animation, Flugzeugtechnik und die Herauskristallisierung der Luft- und Raumfahrtindustrien sowie eine Abschätzung deren globaler Produktionsziffern über das erste Jahrhundert der Motorfliegerei im sportlichen, geschäftlichen und militärischen Umfeld. Die Fragen, die hierüber beantwortet werden, beziehen sich auf die Art der künftig zu erwartenden Umweltmessflugzeuge, ihre prinzipiellen Basisausrüstungen und einige Belange der Prozessoptimierung in den Arbeitsabläufen während des Fluges und auf dem Boden. Es werden einige Wirtschaftlichkeitsüberlegungen und strukturelle Vergleichsbetrachtungen angestellt, die von der Drachenkamera bis zu militärischen Weltraumrüstungsprogrammen reichen, sowie eine internationale Aufstellung zur Beschaffenheit des Marktes geliefert, die eine Vorstellung von seiner Dynamik und der langfristigen Entwicklungsmechanik vermitteln sollen. Es werden einige Anregungen dazu geliefert, wie man künftig einen umweltschonenden Messflugbetrieb mit zeitlich und räumlich hoher Auflösung in den Kulturlandschaften wirtschaftlich und emissionsarm realisieren wird. Die Gesamtdarstellung zielt darauf ab, die Begriffe Leistung, Qualität und Machbarkeit von Fernerkundungsflugzeugen auf eine neue Betrachtungsebene zu stellen

Foundations and applications of human-machine-interaction

Der vorliegende Tagungsband zur 10. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme gibt einen Einblick in die aktuelle Forschung im Bereich der Mensch-Maschine- Interaktion. Einen besonderen Fokus stellt das Wechselspiel von Grundlagenforschung und anwendungsbezogener Forschung dar, was sich im breiten Themenspektrum widerspiegelt, welches von theoretischen und methodischen Betrachtungen bis hin zu anwendungsnahen Fragestellungen reicht. Dabei finden Inhalte aus allen Phasen des Forschungsprozesses Beachtung, sodass auch im Rahmen der 10. Berliner Werkstatt MMS wieder sowohl neue Untersuchungskonzepte als auch abschließende Befunde diskutiert werden. Zentrale Themengebiete sind u. a. Fahrer-Fahrzeug-Interaktion, Assistenzsysteme, User Experience, Usability, Ubiquitous Computing, Mixed & Virtual Reality, Robotics & Automation, Wahrnehmungsspezifika sowie Psychophysiologie und Beanspruchung in der Mensch-Maschine-Interaktion.The proceedings of the 10th Berlin Workshop Human-Machine-Systems provide an insight into the current research in the field of human-machine-interaction. The main focus lies on the interplay between basic and applied research, which is reflected in the wide range of subjects: from theoretical and methodological issues to application oriented considerations. Again all stages of the research process are represented in the contributions of the 10th Berlin Workshop HMS. This means new research concepts as well as final results are subject of this volume. Central topics include driver-vehicleinteraction, assistance systems, user experience, usability, ubiquitous computing, mixed and virtual reality, robotics & automation, perception specifics, as well as psychophysiology and workload in human-machine-interaction

Evaluation eines Cockpit-Displays zur Darstellung des umgebenden Luftverkehrs

Auf einem Cockpit Display of Traffic Information (CDTI) wird der umgebende Verkehr im dreidimensionalen Luftraum dargestellt. Um ausreichenden Abstand zu den anderen Flugzeugen zu halten (Selbstseparation), sind verschiedene 2-D- und 3-D-Displays mit Möglichkeit zu interaktiver Bedienung realisiert und evaluiert worden. Die mit ihrer Dimensionalität verbundenen Vor- und Nachteile der Displays werden erörtert. 3-D-Displays ergaben keine Performanzvorteile gegenüber 2-D-Displays. Aus dem Forschungsprojekt Aviator 2030 gewonnene Erfahrungen mit einem 2-D-CDTI werden anhand empirischer Daten diskutiert. Eine Notwendigkeit zu interaktiver Bedienung wurde von Berufspiloten eher abgelehnt