Dissertation: Maschinelle Beanspruchungsprädiktion zur ressourcengerechten Adaption eines Pilotenassistenzsystems

Maschinelle Beanspruchungsprädiktion zur ressourcengerechten Adaption eines Pilotenassistenzsystems

Schriftenreihe technische Forschungsergebnisse, Band 23

Hamburg 2015, 354 Seiten
ISBN 978-3-8300-7868-5 (Print), ISBN 978-3-339-07868-1 (eBook)

Assistenzsystem, Auslastung von kognitiven Ressourcen, Beanspruchung, Beanspruchungsprädiktion, Blickbewegungsmessung, Luft- und Raumfahrt, Manned Unmanned Teaming, Mensch-Maschine-Interaktion, Mensch-Maschine-Interface, Multiples Ressourcenmodell, Pilotenzustandserfassung, Workload

Zum Inhalt

Der Verfasser setzt den Fokus auf die Optimierung eines Mensch-Maschine-Systems im Umfeld militärischer Hubschraubermissionen. Im Rahmen dieser Studie wurde ein Konzeptansatz entwickelt, um den mentalen Zustand eines Piloten zu prognostizieren. Die realisierten Modelle dienen der Optimierung eines Pilotenassistenzsystems, um Dialoge bezüglich des aktuellen mentalen Zustandes des Operateurs zu adaptieren. Das betrachtete Gestaltungsmittel umfasst insbesondere die maschinelle Auswahl einer Interaktionsmodalität, d.h. die differenzierte Nutzung auditiver oder visueller Ressourcen. Hierbei gelingt es, die zusätzliche Beanspruchung des Piloten infolge maschineller Interventionen zu minimieren. Zentrale Aspekte der Studie umfassen:

1. Die Entwicklung eines Konzeptes zur Bestimmung der gegenwärtigen aufgabenbedingten Belastung des Piloten. Das realisierte normative Aufgabenmodell wird durch die Beobachtung manueller, auditiver als auch visueller Interaktionen dynamisiert.

2. Die systematische Ableitung eines Konzepts zur belastungsbasierten Prädiktion der gegenwärtigen Beanspruchung sowie der benötigten Ressourcen des Piloten. Auf dieser Basis erfolgt in weiteren Schritten die Prognose des zusätzlichen Bedarfs an Ressourcen bzw. der Beanspruchung des Menschen im Falle maschineller Interaktion.

3. Die Integration der auf diese Weise entstandenen Applikation in ein Assistenzsystem für militärische Hubschrauberpiloten.

4. Den Aufbau und die Durchführung komplexer Mensch-Maschine-Experimente in der virtuellen Echtzeit-Simulation.

Der Autor beschreibt dazu systematisch die zu Grunde liegende Theorie der Beanspruchung sowie adaptive, wissensbasierte Assistenzsysteme im Bereich der Luftfahrt als auch der Automobildomäne. Experimente konnten exemplarisch nachweisen, dass die vom Beanspruchungsmodell vorhergesagten Ressourcenkonflikte eine hohe Korrelation zu real ermittelten Leistungsverlusten in den untersuchten Doppelaufgaben aufweisen.

Im Rahmen weiterer Experimentalkampagnen wurde die Effektivität des in dieser Studie erörterten Ansatzes ressourcenadaptiver Informationsvermittlung erfolgreich mit Piloten der Bundeswehr im closed-loop eines Pilotenassistenzsystems validiert. Hierbei konnten durch Einsatz ressourcenadaptiver Dialogführung signifikante Leistungssteigerungen des Piloten nachgewiesen werden.



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