Geschwindigkeitseinschätzung in immersiven und klassischen Fahrsimulationen
Masterarbeit zur Untersuchung kognitiver Unterschiede in der Geschwindigkeitseinschätzung zwischen immersiven VR- und klassischen Fahrsimulationssystemen mit Fokus auf Versuchsdesign, Datenauswertung und Wahrnehmungsanalyse.
Highlights
- Vergleich von VR, Curved-Monitor sowie statischer und dynamischer Projektion
- Konzeption und Durchführung einer Nutzerstudie im Fahrsimulator
- Erhebung subjektiver und objektiver Geschwindigkeitsdaten an definierten Messpunkten
- Statistische Auswertung mit Excel und Python
- Nachweis einer systematischen Unterschätzung der Geschwindigkeit im VR-Setup
Projektübersicht
In meiner Masterarbeit untersuchte ich, wie Menschen ihre Geschwindigkeit in unterschiedlichen Fahrsimulationssystemen einschätzen.
Im Fokus stand der Vergleich zwischen immersiven und klassischen Darstellungsformen. Untersucht wurden vier Setups: ein Curved-Monitor, eine statische Projektion, eine dynamische Projektion sowie ein VR-Headset. Ziel war es, Unterschiede zwischen subjektiv empfundener und tatsächlich gefahrener Geschwindigkeit systematisch zu erfassen und zu analysieren.
Die Arbeit verbindet dabei technische Simulation, experimentelles Studiendesign und statistische Datenauswertung.
Theoretischer Hintergrund
Die Arbeit basiert auf der Annahme, dass die Wahrnehmung von Geschwindigkeit in Simulationen nicht nur von der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit abhängt, sondern auch von Faktoren wie Sichtfeld, Immersion, visueller Komplexität und zusätzlichen sensorischen Reizen beeinflusst wird.
Im theoretischen Teil wurden deshalb Grundlagen der Bewegungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung, Unterschiede zwischen Virtual Reality und klassischen Desktop-Darstellungen sowie weitere wahrnehmungsbezogene Einflussfaktoren betrachtet.
Versuchsaufbau
Die Untersuchung wurde in einem professionellen Fahrsimulator am Institut für Fahrerassistenz und vernetzte Mobilität (IFM) in Memmingen durchgeführt.
Zum Einsatz kamen vier finale Setups:
- Curved-Monitor im statischen Cockpit
- Panoramaprojektion im statischen Cockpit
- VR-Headset im statischen Cockpit
- Panoramaprojektion im dynamischen Cockpit
Als Simulationssoftware wurde rFpro verwendet. Die Versuchsfahrten fanden auf einer ausgewählten Teststrecke statt, die unterschiedliche Fahrsituationen kombiniert, darunter Landstraße, innerörtliche Abschnitte, enge Kurven, Waldpassagen und Brücken.
Durchführung
Die Teilnehmenden absolvierten die Strecke in allen vier Testbedingungen. Zu Beginn jeder Fahrt war die Geschwindigkeitsanzeige zunächst sichtbar, wurde nach einer kurzen Eingewöhnungsfahrt jedoch deaktiviert.
An definierten Messpunkten entlang der Strecke wurden die Proband*innen mündlich aufgefordert, ihre aktuell empfundene Geschwindigkeit in km/h anzugeben. Parallel dazu wurde die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit durch das Simulationssystem aufgezeichnet und dokumentiert.
Auf diese Weise konnten subjektive und objektive Geschwindigkeitswerte direkt miteinander verglichen werden.
Ergebnisse
Die Auswertung zeigte deutliche Unterschiede zwischen den Darstellungsformen.
Besonders auffällig war das VR-Setup: Hier wurde die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit im Mittel deutlich unterschätzt. Die stärkste mittlere Abweichung lag im VR-Setup bei 14,6 km/h. Im Vergleich dazu lagen das Curved-Monitor-Setup und die dynamische Projektion deutlich näher an der tatsächlichen Geschwindigkeit.
Darüber hinaus zeigte sich, dass auch Streckeneigenschaften und individuelle Fahrerfahrung einen messbaren Einfluss auf die Genauigkeit der Geschwindigkeitseinschätzung haben.
Diskussion und Erkenntnisse
Die Ergebnisse machen deutlich, dass immersive VR-Darstellungen nicht automatisch zu einer realistischeren Geschwindigkeitseinschätzung führen.
Neben der Darstellungsform beeinflussen auch situative Faktoren wie enge Straßen, Waldpassagen oder innerörtliche Abschnitte sowie persönliche Erfahrung mit dem Fahren oder mit Simulatoren die Wahrnehmung.
Besonders interessant war zudem, dass das dynamische Projektions-Setup die genauesten Geschwindigkeitseinschätzungen ermöglichte. Dies deutet darauf hin, dass zusätzliche physische Bewegungsreize die visuelle Wahrnehmung unterstützen können.
Fazit
Die Masterarbeit verbindet wissenschaftliche Nutzerforschung mit technischer Simulationspraxis.
Sie zeigt, dass die Geschwindigkeitseinschätzung in Fahrsimulationen stark von der gewählten Darstellungsform abhängt und dass immersive Systeme wie VR eigene Wahrnehmungsverzerrungen mit sich bringen können.
Damit liefert die Arbeit praxisrelevante Erkenntnisse für die Entwicklung zukünftiger Fahrsimulatoren, Trainingssysteme und immersiver Simulationsumgebungen.