Verkehrssicherheits- und Mobilitätsforschung in der virtuellen Realität

Die virtuelle Realität (VR) gewinnt im Rahmen der Verkehrssicherheits- und Mobilitätsforschung zunehmend an Bedeutung. Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurden deshalb die Einsatzmöglichkeiten von VR-Brillen erforscht und Eignungskriterien für eine Verwendung bei Forschungsprojekten festgelegt. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Identifikation von Einsatzmöglichkeiten von VR-Brillen bei der Untersuchung von Fußgängerverhalten.

Durchführung verhaltenswissenschaftlicher Studien mit einem laborgebundenen VR-System (Bild: BASt)

Aufgabenstellung

In der virtuellen Realität durchgeführte Studien werden in den vergangenen Jahren zunehmend in der experimentellen Verkehrsforschung eingesetzt. Die Aussagekraft der Ergebnisse hängt dabei von der Realitätsnähe oder Immersion der erzeugten virtuellen Welten ab. VR-Brillen können ein immersiveres Erleben als klassische bildschirm- oder projektionsbasierte Simulatoren ermöglichen. Kombiniert man VR-Brillen mit weiterer Hardware (beispielsweise Joystick oder Sensor-Schuhe) zu VR-Systemen, so wird eine immersive Fortbewegung in der virtuellen Welt oder Interaktionen mit virtuellen Objekten und Personen ermöglicht. Zur Untersuchung von Fußgängerverhalten könnten VR-Systeme eine ähnliche Bedeutung gewinnen wie klassische Simulatoren für die Untersuchung des Fahrverhaltens von Kraftfahrern. Im Auftrag der BASt erforschte die HFC Human-Factors-Consult GmbH, welche Anforderungen an ein VR-System zur Untersuchung von Fußgängerverhalten gestellt werden müssen. Aus den Ergebnissen sollten konkrete Empfehlungen zum Aufbau eines brillenbasierten VR-Systems zur Untersuchung von Fußgängerverhalten abgeleitet werden.

Untersuchungsmethode

Als Grundlage wurde eine Marktübersicht aller infrage kommenden VR-Komponenten durchgeführt. Im Fokus standen dabei sowohl Eigenschaften wie Displaymerkmale und Trackingmethoden als auch die Erlebnisqualität der virtuellen Erfahrung. Als wesentliche Faktoren wurden etwa die Genauigkeit des Trackings und die Qualität der visuellen Darstellung ermittelt. Auf Basis der so gewonnenen Erkenntnisse erfolgte die Festlegung zentraler Anforderungen an VR-Systeme im Rahmen eines Kriterienkatalogs, um diese in der verhaltenswissenschaftlichen Forschung einsetzen zu können. Ergänzend wurden die in der Vergangenheit bereits mit VR-Systemen untersuchten Anwendungsfälle sowie deren technische Umsetzung beschrieben. Es folgten Interviews mit 11 VR-Experten, in denen auf Basis des entwickelten Kriterienkatalogs VR-Systeme identifiziert werden sollten, die sich zur Untersuchung von Fußgängerverhalten in unterschiedlichen Szenarien eignen.

Ergebnisse

Der im Rahmen der Untersuchung erarbeitete Kriterienkatalog beschreibt die grundsätzlichen Anforderungen, die ein geeignetes VR-System erfüllen muss: Neben der Realitätsnähe und der Beeinträchtigungsfreiheit wird eine hohe Datenverfügbarkeit und -güte gefordert. Das System sollte darüber hinaus für unterschiedliche Einsatzzwecke verwendbar sein, wobei die Datensicherheit gewährleistet sein muss.

Die Interviews mit den Experten ergaben eine erforderliche Differenzierung in 3 VR-Systemvarianten mit unterschiedlichen Merkmalsprofilen:

• Ein autarkes und ortsungebunden einsetzbares System ist preisgünstig zu realisieren. Hinsichtlich der Genauigkeit des Systems und der visuellen Erlebnisqualität – insbesondere der Größe des Sichtfelds – zeigen sich jedoch Schwächen gegenüber den alternativen Systemen.
• Ein laborgebundenes System setzt auf eine vermittelte Fortbewegung und benötigt nur den Platzbedarf einer normalen Raumgröße. Nicht realisiert werden kann unter diesen Bedingungen eine natürliche Fortbewegung der Probanden.
• Ein High Fidelity-System vereint die Natürlichkeit der Fortbewegung mit einer hohen visuellen Erlebnisqualität. Durch den entstehenden Platzbedarf sowie den zusätzlichen Organisations- und Kostenaufwand ist die Realisierung dieses Systems aufwendiger.

In Abhängigkeit der untersuchten Forschungsfrage und der vor Ort vorherrschenden Rahmenbedingungen sind die 3 VR-Systeme mehr oder weniger gut geeignet. Angesichts der schnellen Entwicklungszyklen gilt der Markt für VR-Komponenten als sehr dynamisch, was zu einer hohen Anzahl neuer Produkte und Produktverbesserungen führt. Die vorliegenden Prognosen versprechen für künftige Entwicklungen eine gesteigerte Leistungsfähigkeit sowie eine komfortablere Nutzung.

Folgerungen

Die im Rahmen der Untersuchung ermittelten Systemvarianten sind grundsätzlich für den Forschungseinsatz geeignet. Studien unter Zuhilfenahme von VR-Systemen können Studien im Realverkehr zwar nicht ersetzen, sie können diese jedoch sinnvoll ergänzen. Der Einsatz von VR-Brillen kann bei künftigen Forschungsvorhaben als sinnvolles Instrument angesehen werden, um bisher nicht oder nur schwer zu untersuchende Fragestellungen zu beantworten. Die vorliegenden Projektergebnisse geben dabei eine gute Orientierungshilfe zur kriterienbasierten Auswahl des VR-Systems.