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Fahrer benötigen zur sicheren Steuerung ihres Fahrzeugs im Straßenverkehr eine Reihe von Anzeigen. Viele Funktionen zur Fahrerassistenz benötigen Eingaben des Fahrers. Wie auch in den vergangenen Jahren die Funktionsvielfalt gewachsen ist, sind auch Anzeige und Bedienelemente gestiegen. Im vorangegangen Kapitel wurde bereits die Begrenztheit der menschlichen Leistungsfähigkeit bei der gleichzeitigen Aufnahme und Interpretation von Informationen dargelegt. Die Herausforderung an das HMI im Fahrzeug ist durch die gewachsene Anzahl und auch Komplexität der Systeme enorm gestiegen. In diesem Kapitel sollen zu ausgewählten Funktionen die Anzeige und Bedienkonzepte vorgestellt werden, von einfachen Anzeigen bis zu Strategien für das autonom fahrende Fahrzeug. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die sicherheitsrelevanten Aspekte gelegt.
Sicherheitskritische Mensch-Computer-Interaktion ist nicht nur derzeit, sondern auch zukünftig ein äußerst relevantes Thema. Hierbei kann ein Lehr- und Fachbuch, wie dieses, immer nur einen punktuellen Stand abdecken. Dennoch kann der Versuch unternommen werden, aktuelle Trends zu identifizieren und einen Ausblick in die Zukunft zu wagen. Genau das möchte dieses Kapitel erreichen: Es sollen zukünftige Entwicklungen vorausgesagt und versucht werden, diese korrekt einzuordnen. Das ist an dieser Stelle nicht nur durch den Herausgeber, sondern durch Abfrage bei zahlreichen am Lehrbuch beteiligten Autoren geschehen. Neben einem Ausblick auf Grundlagen und Methoden werden dementsprechend auch sicherheitskritische interaktive Systeme und sicherheitskritische kooperative Systeme abgedeckt.
Kaum ein sicherheitskritisches System hat eine so große Verbreitung bei Privatpersonen gefunden wie das Automobil. Seit seiner Erfindung hat es eine rasante Weiterentwicklung erfahren, von einer rein mechanischen Maschine zu einem System, bei dem heute die meisten Innovationen auf elektronischen Komponenten basieren. Dazu zählen insbesondere Fahrerassistenzsysteme, die helfen sollen, komfortabler und sicherer am Ziel der Fahrt anzukommen. Wo einst z. B. der Tempomat einfach über die Einstellung einer festen Geschwindigkeit gesteuert wurde, sind heute bereits einzelne Systeme deutlich umfangreicher und das Zusammenspiel longitudinaler und lateraler Automatisierung führt zu einem Anstieg der Komplexität. Die sichere Bedienung des Fahrzeugs muss jedoch im Vordergrund stehen, kann ein Fehler doch schnell bis hin zu tödliche Folgen haben. In diesem Kapitel werden psychologische Grundlagen vorgestellt und auf die Herausforderungen für die Entwicklung von HMIs im Fahrzeug angewandt. Konkrete Umsetzungen von aktuellen Fahrzeugen bis hin zu Forschungsarbeiten werden betrachtet, ebenso wird auf den Entwicklungsprozess und Nutzerstudien eingegangen.
Durch den technischen Fortschritt in der Spracherkennung und -verarbeitung wird Sprache als Interaktionsform auch in Fahrzeugen, z.B. zur Bedienung von Infotainmentsystem, immer populärer. Die Steuerung von teilautomatisierten Fahrzeugen über Sprache ist bisher wenig erforscht. Ziel dieser Arbeit ist es unter der grundsätzlichen Annahme der Eignung von Sprachsteuerung für teilautonome Fahrzeuge, Nutzererwartungen und spezielle Anforderungen an eine Sprachsteuerung für die grundlegenden Fahrmanöver zu identifizieren. Aus den Ergebnissen eines Expertenworkshops und einer explorativen Videostudie werden Anforderungen und Sprachkommandos abgeleitet.
Öffentliche Diskussionen zum autonomen Fahren zeigen einen hohen Anspruch, dass die Algorithmen in kritischen Fällen Entscheidungen nach ethischen Kriterien fällen. Diese für die Vielzahl von denkbaren Verkehrssituationen so zu erfassen, dass sie den Vorstellungen eines größten Teils der Bevölkerung entspricht, stellt eine große methodische Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird untersucht, in wie weit eine überlegte Entscheidung mit dem Verhalten in einem Fahrsimulator übereinstimmt. Dabei wird bei einem großen Teil der Teilnehmer:innen ein Widerspruch zwischen geäußertem beabsichtigtem Handeln und tatsächlichem Handeln offenbar.
Das kEFIR‐Projekt untersucht die praktische Anwendung von thermographischen Verfahren zur Analyse der strukturellen Integrität von Windkraftrotorblättern. Das Projekt entstand in Zusammenarbeit der Hochschule Ruhr West (HRW) mit der IQbis Consulting GmbH im Rahmen eines ZIM‐Förderprojekts des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Hintergrund ist die zunehmende Anzahl von Windkraftanlagen (WKA) und der somit steigende Wartungsaufwand. Um einen reibungslosen Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten, und damit den besonderen Anforderungen an die Verfügbarkeit energieerzeugender Anlagen sicherzustellen, ist ein Bedarf an qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystemen für im Betrieb befindlicher WKA von besonderer Bedeutung. Erfahrungsgemäß ist der Zeitaufwand für diese Inspektionen mit aktuellen Mitteln sehr groß und wird üblicherweise mit mehreren Arbeitstagen kalkuliert. Die Reproduzierbarkeit der gewonnenen Daten ist bei den derzeitigen Methoden meist nicht gewährleistet. Um frühzeitig auf Instabilitäten oder Schäden in den Rotorblättern einer WKA aufmerksam zu werden, ist die Entwicklung eines schnellen und qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystems von zentraler Bedeutung. Ein Forschungsschwerpunkt in diesem Zusammenhang ist die Entwicklung von geeigneten bildgebenden und berührungslosen Verfahren, welche bei den Inspektionen eingesetzt werden können. Beispielsweise erlaubt der Einsatz thermographischer Sensoren eine Analyse nicht nur der Rotorblattoberfläche, sondern auch ihrer inneren Struktur. Weiterhin ist aufgrund des schnell wachsenden Marktes bei unbemannten Luftfahrzeugen, wie beispielsweise positionsstabiler Quatrocoptersysteme, eine zusätzliche Möglichkeit gegeben, die Inspektion von Windenergieanlagen mit Hilfe mobiler, kompakter und fliegender Analysesysteme zu unterstützen.
Photolumineszenz (PL) aus Halbleiterstrukturen liefert Informationen bezüglich verschiedener Materialparameter wie z.B. Bandlücke, Schichtdicke sowie Temperatur. PL-Messungen werden klassischerweise erst ex situ und somit nach dem Produktionsprozess vorgenommen. Wird eine derartige PL-Messung während der Epitaxie einer Halbleiterstruktur und den damit verbundenen hohen Wachstumstemperaturen durchgeführt, erlaubt dies eine quasi-kontinuierliche In-situ-Charakterisierung der optoelektronischen Eigenschaften dieser Struktur zum frühestmöglichen Zeitpunkt, also noch in der Produktionsphase. Hierdurch wird eine In-situ-Optimierung der Prozessparameter ermöglicht, welche bei einer Ex-situ-Messung nicht gegeben ist. Die vorliegende Arbeit beschreibt zunächst theoretisch und dann anhand praktischer Messungen an industrienahen Epitaxie-Anlagen erstmals eine quasi-kontinuierliche In-situ-PL-Messung am Beispiel von wachsenden Nitrid-Halbleiterstrukturen. Über zeitaufgelöste PL-Messungen wird ein temperaturabhängiger Quenching-Mechanismus bei Gallium-Nitrid (GaN) und Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) aufgezeigt, welcher den Einsatz von gepulsten Lasern als PL-Anregungsquelle bei hohen Wachstumstemperaturen einer Epitaxie erforderlich macht. Mit In-situ-PL-Messungen können hierdurch erstmals verschiedene Parameter einer gerade wachsenden Halbleiterschicht charakterisiert werden. Neben der Bestimmung der Temperatur und der Schichtdicke einer wachsenden, auf InGaN basierten LED-Struktur wird auch die Möglichkeit demonstriert, in einem frühen Stadium des Wachstums einer LED-Struktur ihre spätere Emissionswellenlänge bei Raumtemperatur vorherzusagen, und dies mit einer Genauigkeit von ± 1,3 nm (2σ). Diese Arbeit zeigt somit neben den industriell etablierten Messtechniken, wie z.B. pyrometrische Verfahren, eine weitere Möglichkeit zur Prozessüberwachung einer Epitaxie auf.