Is it possible or not? Situation awareness in using secondary tasks

while driving

• Situation awareness • method • secondary task • anticipation • driving simulation

Summary

The concept of Situation Awareness was originally developed

in aviation but has also become more and more important in the domain of driving. Endsley (1988) defi nes Situation Awareness as “the perception of the elements in the environment within a volume of time and space, the comprehension of their meaning and the projection of their status in the near future” (p. 792). In her model she argues that a cognitive representation (schema) of the current and the future situation is formed on the base of knowledge in long-term memory which guides attention to the relevant cues in the environment. Due to the dynamics of the situation, this mental representation has to be continuously updated. This update is understood as a cyclical process, including an active search in the environment for information which may prove or disprove the activated schema and lead to modi- fi cations.In this report a secondary task method is presented to investigate Situation Awareness in the driving context. It is assumed, that the self paced use of secondary tasks can be used as an indicator for drivers’ Situation Awareness. Situationally aware drivers are able to decide in accordance with the demands of the actual driving situation if execution of a secondary task is safely possible or not. This enables them to avoid higher workload levels in already demanding driving situations. Maintaining Situation Awareness when using secondary tasks includes anticipative processes based on accurate perception and comprehension of the situation just before a secondary task is started as well as continuous updates of the situation model via control processes during secondary task execution. To investigate these processes, a study in the driving simulation was conducted. The driving course consisted of specifi c situations, each including a potential confl ict. In every situation, the driver had to adapt his driving behaviour appropriately to ensure driving safety. In addition, situations without any special demands on the driver were constructed. At predetermined points of the route, the driver was offered the choice to perform an additional task. This offer was given either just before a critical situation or in a non-critical situation. Given such an offer, the driver had to decide within a given time frame whether the situation was suitable for the secondary task or not. This should be done according to the situational demands. The driving task should always remain the primary task. In study 1, a highly standardised, externally paced task was implemented. It consisted of sequentially displayed numbers with a fi xed duration of 500 ms

per number. The driver was told to read each number aloud just after it had appeared on the display. The driver was instructed to perform the task for as long as the situation allowed (maximum 5 sec). He was instructed to interrupt the secondary task and return to the driving task whenever the driving task required full

4 N. Rauch, B. Gradenegger, H.-P. Krüger (63) 2009/1 Z. ARB. WISS.

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1.1

Der Begriff des Situationsbewusstseins

gefordert, alle drei Ebenen von Situwird vor allem in der Luftfahrt häuationsbewusstsein durch die Fragen fi g als Voraussetzung für effi zientes abzudecken. Meist werden verstärkt Handeln innerhalb einer dynamischen und komplexen Umwelt betrachtet.

Das Modell von Endsley (1995) sigt wird. Weiterhin hatte sich in den beschreibt drei Ebenen des Situationsbewusstseins, die verschiedene

Stufen der Informationsverarbeitung repräsentieren. Auf Ebene 1 erfolgt die Wahrnehmung der kritischen Umgebungsfaktoren innerhalb einer dynamischen Umwelt („perception of the elements in the environment“). Auf Ebene 2 werden die einzelnen Informationen aus Ebene 1 zusammengebracht. Durch das Verständnis der Bedeutung der einzelnen Ereignisse und Objekte

(„comprehension of the current situation“) wird ein holistisches Bild der Situation geschaffen. Auf Ebene 3 erfolgt schließlich die Antizipation der zukünftigen Situationsentwicklung („projection of future status“), die durch das Wissen um den aktuellen Zu-stand und die Dynamik der Elemente (Ebene 1) sowie durch das Verständnis der Situation (Ebene 2) erreicht wird. Erst im Anschluss hieran erfolgten Prozesse der Entscheidungsfindung und der Handlungsausführung, die nach Endsley nicht explizit Bestandteil von Situationsbewusstsein sind. Smith und Hancock (1995) defi nieren Situationsbewusstsein als „externally directed consciousness“ und sehen darin eine Voraussetzung für zielgerichtetes Verhalten in einer dynamischen Umgebung. Die Person muss in der Lage sein, ihr Verhalten der Umwelt und den mit ihr verbundenen Bedingungen und Einschränkungen anzupassen (Adaptation), um als situationsbewusst zu gelten. Nach Adams et al. (1995)

ist eine wesentliche Anforderung zur Aufrechterhaltung von Situationsbewusstsein, dass das aktuelle Situationsmodell permanent kontrolliert und auf seine Angemessenheit überprüft wird. Gerade im Fahrkontext als besonders dynamischer und durch Mehrfachan-forderungen geprägter Umgebung können sich Umweltbedingungen sehr schnell ändern und entsprechende Verhaltensanpassungen erfordern. Hierzu muss der Operator seine Umwelt aktiv explorieren und nach Reizen suchen,

Darf ich oder darf ich nicht? Situationsbewusstsein im Umgang mit Nebenaufgaben während der Fahrt 5 (63) 2009/1 Z. ARB. WISS.

Bewältigung einer Nebenaufgabe in

Abhängigkeit der tatsächlichen An-forderungen der Fahraufgabe kann abgeschätzt werden, ob es dem Fahrer gelingt, ein adäquates Situationsverständnis und daraus abgeleitet eine antizipative Verhaltenssteuerung zu entwickeln. Das Situationsbewusstsein eines Fahrers sollte sich in einer situationsangemessenen Bearbeitung der Nebenaufgabe zeigen. Ein situationsbewusster Fahrer sollte durch eine antizipative und situationsangepasste Beschäftigung mit Nebenaufgaben und Kompensationsstrategien in der Fahraufgabe in der Lage sein, übermäßige Workload-Erhöhungen in beanspruchenden Fahrsituationen zu vermeiden.

Eine Reihe von Studien berichtet von solchen Kompensationsstrategien auf Seiten der Fahraufgabe: So wird z. B. eine Verringerung der Geschwindigkeit (z. B. Engström, Johansson & Östlund 2005; Horberry et al. 2006), eine Vergrößerung von Abständen zu vorausfahrenden Fahrzeugen (Engström et al. 2005; Ishida & Matsuura 2001; Brookhuis, de Vries & de Waard 1991) oder eine geringere Anzahl von Spurwechseln (Beede & Kass 2006) während zusätzlicher Bearbeitung einer Nebenaufgabe beobachtet. Erste Hinweise für den Einsatz und den Erfolg von Kompensationsstrategien auf Nebenaufgabenseite liefern Befragungen von Fahrern zu ihrem Telefonierverhalten während der Fahrt: So wird zum Teil nur während kurzfristiger Haltephasen telefoniert, extra angehalten oder es werden überhaupt keine Telefonate während der Fahrt angenommen (Boyle & Vanderwolf 2005). Wenn telefoniert wird, wird nicht überholt, es wird langsamer gefahren oder Zeitpunkte mit geringer Verkehrsdichte oder mit langsamem, stehendem Verkehr gewählt (Thulin & Gustaffson 2004). Beim Entgegennehmen von Telefonaten wird häufi g der Beifahrer gebeten, dies zu tun

oder der Anrufer wird gebeten, später noch einmal anzurufen. Bei erhöhten Anforderungen in der Fahraufgabe wird die Konversation unterbrochen oder verzögert und der nicht anwesende Konversationspartner auf die Anforderungen in der Fahraufgabe aufmerksam gemacht (Esbjörnsson & Juhlin 2003). Praxenthaler (2003) konnte zeigen, dass eine Nebenaufga- N.Rauch, B. Gradenegger, H.-P. Krüger 6 (63) 2009/1 Z. ARB. WISS.