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Thesis - Técnico Lisboa

1. 82 A 1 Gera o de imagens infravermelhas 82 A 2 Transfer ncia de calor no interior de um corpo 83 A 3 Dif saot rmica naisuperf cele uu u u 83 A 4 Gera o de imagens t rmicas baseada na varia o da temperatura de superficie de um OID JOC sz see a se UE ce RR eee eet eed wae SR DE RREO Pas fe tess oi Sod Rana Ra Y 84 Anexo B Ficha t cnica do 86 AnexoC Inqu rito para os testes de usabilidade 89 Anexo D Percursos definidos para os testes de usabilidade aos sistemas 93 Anexo E Formul rio do Examinador 94 Lista de tabelas e figuras FIGURA 2 1 O SISTEMA PRE SAFE RECONHECE SITUA ES DE RISCO ATRAV S DE SENSORES E POSICIONA OS PASSAGEIROS AUTOMATICAMENTE PARA A POSI O MAIS SEGURA ANTES DO ACIDENTE ssccccccceceeeceeceeasseeeeseeesesseeeeeeceeeeeeeeeeeeeeeeaeea 14 FIGURA 2 2 O SISTEMA DE INFORMA O BLIND SPOT VIGIA O NGULO MORTO NUMA REA DE N
2. 4 2 0 condu o livre Head condu o nocturna estacionamento estacionamento Up Display Night Vision estacionamento assist ncia ao autom tico estacionamento MOerros Mlerro M2erros M gt 3erros 7 4 Erros nas tarefas com a interac o dos sistemas de seguran a e de assist ncia Com a interac o simult nea dos sistemas de assist ncia durante a condu o os utilizadores demonstraram uma diminui o da propens o para errar A tarefa de condu o livre com interac o do sistema de Head Up Display induziu a maioria dos utilizadores a n o cometerem quaisquer erros contrariamente ao resultado obtido na mesma tarefa sem interac o com o sistema O n mero de erros quando cometidos pelos utilizadores diminuiu para um erro Verifica se portanto um aumento significativo do desempenho do condutor na conclus o da tarefa e consequentemente um aumento de seguran a Relativamente ao resultado obtido na tarefa de condu o nocturna com interac o com o sistema de vis o nocturna este similar ao resultado obtido na tarefa simples de condu o nocturna Houve um pequeno aumento de pessoas que n o cometeu erros nesta tarefa mas em geral a distribui o de erros mant m se igual tarefa sem interac o com o sistema Este aspecto similarmente justific vel tarefa id ntica sem sistema O utilizador ao conduzir num ambiente nocturno obrigado a estar mais atento condu o pelo que a inte
3. n 34 FIGURA 4 2 UM EXEMPLO DE VISTA DO SIMULADOR ORIGINAL ESQUERDA E DO SIMULADOR ALTERADO DIREITA 35 FIGURA 4 3 ESQUEMA SIMPLIFICADO DO CEN RIO URBANO cccccceccecceceeeessseeessseeeeeeeeceeeeeeeeseeseesseessseeeseeeeesssseesseeeeeeeeees 36 FIGURA 4 4 CEN RIO VISUAL DO MEIO URBANO NO SIMULADOR DE CONDU O MODIFICADO a 37 FIGURA 5 1 INTERFACE DO NIGHT VISION a a 38 FIGURA 5 2 INTERFACE DO SISTEMA DE VIS O NOCTURNA INTEGRADA NO SIMULADOR l a aaa 39 FIGURA 5 3 INTERFACE DO HEAD UP DISPLAY DA BMWW a a 42 FIGURA 5 4 INTERFACE DO HEAD UP DISPLAY NO SIMULADOR DE CONDU AO II asss 42 FIGURA 5 5 SISTEMAS DE PARK ASSIST EM CIMA E DE ASSIST NCIA AO ESTACIONAMENTO EM BAIXO 44 FIGURA 5 6 PROCESSO DE ESTACIONAMENTO PARALELO COM O SISTEMA DE ESTACIONAMENTO AUTOM TICO NO SIMULADOR 46 FIGURA 5 7 PROCESSO DE ESTACIONAMENTO PARALELO COM O SISTEMA DE ASSIST NCIA AO ESTACIONAMENTO NO SIMULADOR 47 FIGURA 5 8 REPRESENTA O DO MODELO SENSORIAL E DO LIMITE DE DETEC O V LIDO A LARANJA PARA AS VAGAS DE ESTACIONAMENTO PARALELAS AO PASSEIO a een seen eee ee nent eens nana en saca ee rena renan a
4. 1 5m 0 5m 2 2m EM Sensores Distancia de detec o BE Ve culo EM Passeio Figura 5 8 Representa o do modelo sensorial e do limite de detec o v lido a laranja para as vagas de estacionamento paralelas ao passeio 5 4 4 2 Modelo cinem tico O movimento do ve culo a baixa velocidade no simulador respeita o modelo cinem tico de Ackermann Este modelo seguido portanto em ambos os sistemas de estacionamento Neste 50 modelo um veiculo representado por um volume rectangular suportado por quatro rodas onde as rodas traseiras possuem um eixo fixo e as rodas dianteiras podem ser direccionadas atrav s do volante A geometria de Ackermann consiste num arranjo geom trico de liga es de um carro ou outro veiculo projectado para resolver o problema do trajecto das rodas interiores e exteriores em curva Quando um veiculo manobrado segue um caminho que parte de uma circunfer ncia cujo centro estar algures na linha que se estende a partir do eixo fixo Este centro denomina se centro pr prio de viragem e depende de qu o viradas est o as rodas As rodas viradas t m que estar com um ngulo tal que fa am ambas um ngulo de 90 com a linha que uma o centro pr prio de viragem com o centro da roda Como a roda exterior curva vai percorrer uma circunfer ncia maior que a roda interior curva as rodas t m que estar dispostas em ngulos diferentes una em rela o outra Wiki Apesar dos carros mod
5. Figura 5 7 Processo de estacionamento paralelo com o sistema de assist ncia ao estacionamento no simulador 5 4 3 Simula o da tecnologia em trabalhos relacionados Os ve culos aut nomos t m atra do a aten o de um grande n mero de investigadores devido ao desafio que este dom nio prop e dotar sistemas com capacidades de racioc nio inteligente e de interac o com o meio em que est o inseridos Os ve culos aut nomos podem perceber o ambiente em que est o inseridos atrav s da leitura de seus sensores e atrav s desta percep o sensorial eles podem planejar melhor as suas ac es 47 O controlo do movimento aut nomo para o estacionamento de um ve culo n o holon mico como um carro apresenta o problema geral de dirigir o ve culo a partir de um ponto arbitr rio para um espec fico Investiga es corrente relacionadas com o controlo de movimento de ve culos n o holon micos atendem a abordagens que podem ser categorizadas em dois grupos principais A primeira abordagem baseia se na estabiliza o do ve culo para um ponto como reac o ao estado corrente A segunda abordagem baseada no planeamento de um poss vel percurso para atingir o ponto requerido e subsequentemente seguir esse trajecto Requisitos para o bom funcionamento de ambas as abordagens consistem na utiliza o de modelos cinem ticos e din micos exactos do ve culo e do seu ambiente No entanto h par metros do ve culo que s o d
6. 12 5 3 6 4 2 5 3 111 DIMENS ES PESO E CAPACIDADES Comprimento largura altura mm Dist ncia entre eixos mm Vias frente tras mm Capacidade do dep sito 1 Capacidade da mala I Peso kg Rela o peso pot ncia kg cv Jantes de s rie Pneus de s rie EQUIPAMENTO DE S RIE 3546 1627 1488 2300 1413 1407 35 185 980 13 1 6Jx15 185 55R15 Airbag condutor passageiro cortina Airbags laterais dianteiros traseiros Encostos de cabe a frente tras Cintos dianteiros traseiros regul veis em altura Pr tensores nos cintos dianteiros traseiros Cintos traseiros tr s pontos fixa es Isofix Trancamento autom tico das portas Controlo de trac o controlo de estabilidade Direc o assistida Bancos em pele Banco traseiro rebat vel sim sim deslig vel sim sim n o sim sim 2 sim n o sim n o sim sim sim sim 500 euros sim 1000 euros sim 87 Fecho centralizado comando Vidros el ctricos frente Retrovisores el ctricos aquecidos rebativeis Volante em pele regulavel em altura alcance Punho caixa fole caixa travao de mao em pele Ar condicionado Radio mp3 com CD comandos volante sistema audio Hi Fi Sistema Blue amp Me sistema Blue amp Me Nav com mapa Computador de bordo Regula o interior altura far is far is de nevoeiro Jantes de liga leve roda suplente Bolsas nas costas dos bancos dianteiros Pint
7. n SGS u aa N sa 62 22 2 2 10 Sistema de assist ncia ao estacionamento serenas 23 Su Rei gu GS Su U able nes 24 3 Usabilidade das interfaces i us 26 3 1 Distraccdo CONAULOR ias vecevece ssh A E A E ed vse ees vated sateen ST 26 3 2 Erros MUMANOS huu n SNG 27 3 3 Sistemas de transporte inteligentes e usabilidade de interfaces no interior do ve culo 28 3 4 Categoriza o dos utilizadores 29 4 Simuladores para testar a usabilidade 31 4 1 Aplica o de simuladores para an lise de aspectos de seguran a rodovi ria 31 4 2 O simulador utilizado neste trabalho a 33 4 2 1 Cen rio visual assess anu Q ay 36 5 Sistemas de seguran a e de assist ncia desenvolvidos 38 5 1 Sistema de u ushu u aqsu a aaa uuu alias d 38 5 1 1 Simula o da tecnologia em trabalhos relacionados 39 5 1 2 Simula o da tecnologia 40 52 Sistema de Head Up Displayi uu aa umu
8. o relativamente ao ambiente da estrada e actuar para atingir os seus objectivos assistindo positivamente o condutor durante a sua viagem Normalmente estes sistemas podem ser adquiridos como equipamento opcional ou de serie Apesar das tecnologias no interior do ve culo poderem melhorar as capacidades e o conforto do condutor a natureza complexa e distinta destes sistemas exige um desenvolvimento e implementa o cuidadosa pois de contr rio pode trazer problemas s rios para a seguran a global na estrada O desenho da interface dos sistemas no interior do ve culo com a qual o condutor interage fisicamente e cognitivamente por isso cr tico Cell01 O desenho da interface uma rea chave emergente tendo um impacto significativo na usabilidade global e seguran a dos sistemas JWO5 O processo de desenvolvimento de sistemas de informa o e de controlo para o interior do ve culo tem vindo a focar se n o apenas no bom funcionamento da tecnologia mas tamb m na interac o com o utilizador e as suas reais necessidades Investiga es afirmam que o crescimento cont nuo de sistemas para o interior do ve culo depende da considera o de preocupa es de seguran a e usabilidade TG99 Para que um sistema desenvolvido por qualquer ind stria autom vel consiga verdadeiramente adicionar intelig ncia ao ve culo necess rio um esfor o significativo de integra o no desenho da interface que o canal de intera
9. D Melhora significamente s seguran a T Possui dificuldade s realizar estacionamentos Muita dificuldade Pouca dificuldade 2 Alguma facilidade O Muita facilidade 8 Considers que o sistema assist ncia so estacionamento O n o auxilia o estacionamento O auxilia pouco o estacionamento O auxilia muito estacionamento 9 Considers que o sistema de detec o de aproxima o O n o auxilia estacionamento O auxilia pouco o estacionamento O auxilia muito o estacionamento 90 1 0 Considers que o s stems de estacionamento sutomstico 4 n o auxilia o estacionamento auxilia pouco o estacionamento 3 auxilia muito o estacionamento 11 Cisssifiqueo sistema de vis o nocturna de 1 pior a 5 melhor nos seguintes aspectos 1 Multo mau 2 Mau 3 Bom 4 Muito bom 5 Excelente Rapidez de aprendizagem pior A 5 O n O classifica o se o tempo for grande a F Concentra o necess ria na utiliza o pior classifica o se for necess rio muita O O O o O concentra o N vel de distrac o pior classifica o se a distrac o for grande 12 Classifigue o sistema de Head up Display de 1 pior a 5 melhor nos seguintes aspectos 1 Multo mau 2 Mau 3 Bom 4 Multo bom S Excelente Rapidez da sprendzagem por A ry m A A classifica o se o tempo for grande Concentra o necess ria na utiliza o pior classifica o se for
10. explic vel atrav s do facto de o sistema de assist ncia n o ter interac o aut noma no controlo do ve culo pelo que o condutor respons vel pelo controlo do ve culo em todos os passos da manobra de estacionamento Apesar de o resultado de efic cia do sistema de estacionamento autom tico ter sido melhor do que o resultado de efic cia do sistema de assist ncia ao estacionamento os utilizadores demonstraram uma clara prefer ncia por este Preferem manter o controlo total do ve culo obtendo durante todo o processo informa o que lhes indique a melhor forma de efectuarem o estacionamento e que lhes d feedback da posi o do ve culo perante o lugar 72 de estacionamento do que um sistema autom tico que lhes reduza efectivamente a tarefa rotineira de estacionamento paralelo Nivel de distrac o Concentra o Assist ncia ao Assist ncia ao estacionamento estacionamento 0 0 0 0 7 12 N veis de concentra o e distrac o percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de assist ncia ao estacionamento Tal como no sistema de estacionamento autom tico tamb m este sistema primeiramente um sistema de assist ncia ao condutor e de conforto para a tarefa de estacionamento paralelo Uma vez que este sistema tamb m n o aplic vel durante a condu o era igualmente esperado que os n veis de concentra o e de distrac o na interac o com o sistema fossem baixos Os gr ficos na f
11. lido ele tem que possuir em comprimento superior ao do ve culo Na aplica o e algoritmo de estacionamento desenvolvido considerou se a diferen a de comprimento do lugar de estacionamento face ao ve culo como sendo no m nimo de 49 1 9 metros 0 95 metros de margem frente a atr s do ve culo A tabela 5 1 apresenta as dimens es utilizadas na simula o para o ve culo e as dimens es m nimas para um lugar de estacionamento v lido Ve culo Lugar de estacionamento Comprimento 4 metros 5 9 metros Largura 1 79 metros 2 2 metros Tabela 5 1 Dimens es consideradas neste trabalho para o ve culo e o m nimo de para um lugar de estacionamento v lida para efectuar uma manobra de estacionamento do ve culo Como referido anteriormente os sensores integrados t m uma dist ncia de detec o de 2 7 a 3 7 metros paralelamente ao passeio e dado que um lugar de estacionamento v lido tem no m nimo 2 2 metros de largura pode se tamb m definir que o intervalo de detec o de 0 5 a 1 5 metros da largura de um lugar de estacionamento v lido A figura 5 8 esquematiza o m todo de dist ncia de detec o aplicada para os sensores Os valores para o intervalo de detec o foram estabelecidos baseados na abordagem adoptada no Park Assist onde os sensores laterais detectam a uma dist ncia de 0 5 a 1 5 metros de outros ve culos estacionados espa os de estacionamento adequados paralelos a faixa de rodagem
12. ticas O dispositivo usado devido exist ncia de bot es de controlo que s o usados como modo de controlo dos sistemas desenvolvidos e integrados A figura 4 2 apresenta um exemplo de vista do simulador original e do simulador alterado a Y Smee 056450 s ws O66 ve Figura 4 2 Um exemplo de vista do simulador original esquerda e do simulador alterado direita 35 4 2 1 Cen rio visual Para efectuar testes de usabilidade para os sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor foi necess rio ampliar o cen rio realizado por Por06 que simula um meio urbano para simula o das tarefas em situa es e condi es de condu o que surgem numa condu o de um ve culo real A figura 4 3 apresenta um esquema da cidade usada como cen rio da simula o Figura 4 3 Esquema simplificado do cen rio urbano O cen rio apresenta uma malha de ruas e avenidas com edif cios zonas pedonais e zonas ajardinadas O cen rio tamb m cont m sinais de tr nsito e rvores para recrear uma maior aproxima o a uma condu o em ambiente real Para a adapta o dos sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor no simulador de condu o foram adicionados elementos adicionais ao cen rio urbano a fim de simular a condu o em situa es normalmente encontradas num ambiente urbano real Esta adi o ao grau de realismo percebido pelo utilizador pretende o aumento da validade dos resultados obtidos atrav
13. tico de Ackermann adoptado 5 4 4 Simula o da tecnologia 5 4 4 1 Modelo Sensorial Esta sec o descreve a metodologia aplicada na detec o de lugares de estacionamento paralelos para ambos os sistemas de estacionamento A detec o de lugares baseada numa tecnologia de sensores integrados lateralmente no ve culo capazes de estimar a dist ncia a objectos pr ximos Os sensores sonar simulados permitem estimar a dist ncia entre o ve culo e os obst culos presentes no ambiente como por exemplo outros ve culos estacionados e a borda do passeio No entanto dada a limita o da simula o do cen rio da estrada seguida no simulador Por06 que utiliza uma representa o bidimensional baseada em pol gonos de quatro v rtices texturados encontra se dificultada a tarefa de detec o de dist ncia do ve culo ao passeio pois n o existe o par metro de altura A solu o adoptada neste trabalho para a limita o anterior foi a de definir caixas de colis o para as zonas das texturas que representam o passeio Desta forma poss vel detectar a dist ncia do ve culo ao passeio mediante colis o entre os sensores e o passeio Os sensores procuram permanentemente a uma dist ncia de 2 7 a 3 7 metros paralelamente ao passeio espa os de estacionamento com dimens es adequadas esquerda ou direita de acordo com o lado de detec o indicado pelo condutor Para que um lugar de estacionamento seja considerado v
14. tridimensional TFT Thin film transistor 1 Introdu o A seguran a rodovi ria um dos principais problemas de hoje em dia O aumento progressivo de novos carros a circularem mundialmente nas estradas e a necessidade de uma interac o segura destes uma preocupa o constante para o governo ind stria autom vel e a sociedade em geral Os erros cometidos durante a condu o contribuem significativamente para o n mero de acidentes rodovi rios registados Conseguir reduzir a percentagem da ocorr ncia dos erros de condu o pode ser uma grande vit ria significando uma diminui o no n mero de acidentes mortes ferimentos e danos materiais na estrada A obten o de um aumento de seguran a rodovi ria uma das principais prioridades na ind stria autom vel Para atingir esse objectivo estas apostam cada vez mais no desenvolvimento de sistemas inovadores baseados em novas tecnologias para a diminui o de erros Os ve culos actualmente no mercado autom vel v m equipados com uma grande diversidade de sistemas avan ados quer de conforto para o entretimento do condutor durante sua a condu o quer de seguran a e de assist ncia para evitar situa es de condu o perigosas ou facilitarem a condu o No entanto estes dispositivos t m o potencial de contribuir para a distrac o do condutor na medida em que requerem um certo n vel de aten o do condutor para este poder beneficiar das f
15. visto a 08 09 27 em http www worldcarfans com 2050712 008 1 Wiki Geometria de Ackermann em pt wikipedia org visto a 2008 07 3 em http pt wikipedia org wiki Geometria de ackermann 80 WWBP Z Wang Z Wu H Bao e Q Peng The synthesis of infrared ground targets and its background State Key Laboratory of CAD amp CG at Zhejiang University Hangzhou P R China 310027 2001 YMMO3 K Young M Regan e M Hammer Driver Distraction A Review of the literature Report N 206 no Accident Research Centre Monash University 2003 YPTW98 W Yu Q Peng H Tu Z Wang An Infrared Image Synthesis Model Based on Infrared Physics and Heat Transfer State Key Laboratory of CAD amp CG Zheijang University International Journal of Infrared and Millimeter Waves Vol 19 No 12 1998 YTP98 W Yu H Tu e Q Peng An Infrared Image Synthesis Model State Key Laboratory of CAD amp CG Zhejiang University Hangzhou 310027 P R China Pacific Conference on Computer Graphics and Applications 1998 Zdnet Head up Display Neue Technik fiir mehr Verkehrssicherheit visto a 08 09 27 em http www zdnet de enterprise tech auto 0 39026506 39125753 00 81 Anexo A Simula o de Imagens Infravermelhas YTP98 WWBP NoAg e YPTW98 apresentam solu es para a modela o de imagens t rmicas atrav s da cria o de um modelo de s ntese para a gera o de imagens infravermelhas realistas basea
16. 3 Procedimento asna su SDS ala 59 6 2 4 Tarefas para os v rios sistemas 59 6 2 5 Crit rios de Usabilidade ssi neironi aeai aeeai ai E iai 60 6 2 6 M tricas de desempenho cincinnata iaee erei aiaeeiiee reitina 62 Resultados e analise moniin anti 64 7 1 Popula o de E aea as 64 7 2 Comportamento do condutor 1 ua 2 U hu AD U ST uy ww uy 1556 64 7 2 1 Erros e desempenho na conclus o das tarefas 65 7 3 An lise opini o subjectiva dos utilizadores 68 7 3 1 Sistema de vis o moct rnaua u ama SS Ru wu a at ua us 68 7 3 2 Head Up Display ans beeen eed Use 69 7 3 3 Sistema de estacionamento autom tico a 70 7 3 4 Sistema de assist ncia ao estacionamento errar 72 73 5 Sistema de detec o de aproxima o 73 CONCIUS ES eiiie e uay au aa uhay ba dida diss ladon a a aia 75 8 1 PoSsiveis melhorias fUtunas cassa unu uhan 76 Bibliografia srs SERA uama G ath esas RES 78 Anexo A Simula o de Imagens Infravermelhas
17. A terceira situa o permite recrear uma situa o de estacionamento dificultada para o condutor na qual requerido que este efectue um estacionamento paralelo entre dois outros ve culos parados num espa o reduzido mas suficientemente comprido No processo de estacionamento descrito o condutor pode beneficiar com a utiliza o dos sistemas de estacionamento desenvolvidos conjuntamente com o sistema de sensores de detec o de aproxima o para um estacionamento correcto e livre de colis es Por fim para a utiliza o do sistema de Head Up Display n o foi recreada nenhuma situa o espec fica uma vez que a sua caracter stica principal de emprego a consulta de informa o pelo 57 condutor A tarefa determinada para este sistema portanto efectuada num percurso livre a escolha do condutor 6 2 Protocolo Esta sec o descreve o protocolo seguido para os testes de usabilidade incluindo detalhes sobre os intervenientes os pap is de cada participante nos testes de usabilidade as tarefas a serem desempenhadas com os sistemas integrados m tricas de desempenho e crit rios de usabilidade 6 2 1 Participantes A experi ncia foi realizada com 17 indiv duos de ambos os sexos e divididos em duas categorias e Condutores mais novos Inclui indiv duos com menos de 40 anos e menos de 20 anos de experi ncia de condu o e Condutores mais velhos Inclui indiv duos com idade superior a 40 anos e com mais de 2
18. Head Up Display A partir da figura 7 8 retira se que na sua maioria os utilizadores classificam o sistema bom quanto sua efici ncia avaliando os recursos gastos para a conclus o das tarefas especificadas 59 dos utilizadores representando a maioria s o da opini o que o n vel de concentra o necess rio para a interac o com o sistemas baixo a muito baixo baixo 24 e muito baixo 35 7 3 3 Sistema de estacionamento autom tico O sistema de estacionamento autom tico foi cotado pelos utilizadores avaliando a sua facilidade de aprendizagem n vel de concentra o e distrac o numa escala ordin ria de 1 a 5 Tamb m foi avaliado o aux lio prestado pelo sistema na tarefa de estacionamento As figuras 7 9 e 7 10 apresentam os gr ficos resultantes desta avalia o 70 Aprendizagem Estacionamento Auxilio de estacionamento automatico Estacionamento automatico 0 0 0 E n o auxilia E auxilia pouco E auxilia muito 7 9 Facilidade de aprendizagem e n vel de assist ncia percebidos pelos utilizadores na interac o com o sistema de estacionamento autom tico A partir da figura 7 9 pode ver se que a maioria dos utilizadores representando 59 da popula o de amostra avalia o sistema de estacionamento autom tico como tendo uma facilidade de aprendizagem boa O crit rio de usabilidade de assist ncia do sistema na tarefa de estacionamento cotado pela maioria dos utilizadores 65 como sendo
19. N VEIS DE CONCENTRA O E DISTRAC O PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE VIS O NOCTURNA uari add Legend oc EAS decd u aypuspa wah 69 7 7 N VEIS DE SEGURAN A E FACILIDADE DE APRENDIZAGEM PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE HEADZUP DISPLAY sitesinde a nerd de dea odds veer ais G 69 7 8 N VEIS DE CONCENTRA O E DISTRAC O PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE HEAD UP DISPLAY shaq hiasan E m ca Ta SRS SO a oleate SET am ASS 70 7 9 FACILIDADE DE APRENDIZAGEM E N VEL DE ASSIST NCIA PERCEBIDOS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE ESTACIONAMENTO AUTOM TICO e cacccseasececaatecsedueave pica 71 7 10 N VEIS DE CONCENTRA O E DISTRAC O PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE ESTACIONAMENTO AUTOM TICO Sua chee stein 71 7 11 FACILIDADE DE APRENDIZAGEM E N VEL DE ASSIST NCIA PERCEBIDOS PELOS UTILIZADORES INTERAC O COM O SISTEMA DE ASSIST NCIA AO ESTACIONAMENTO z luas Ra ST CINE aaa asua das ASAS lactase sneak ayaka EER E ade 72 7 12 N VEIS DE CONCENTRA O E DISTRAC O PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE ASSIST NCIA AO a ds ie u S 73 7 13 FACILIDADE DE APRENDIZAGEM E N VEL DE ASSIST NCIA PARA A TAREFA DE ESTACIONA
20. Volvo City Safety System Evita embates entre ve culos atrav s de sensores 2 2 5 Adaptive Cruise Control O sistema Adaptive Cruise Control ACC desenvolvido pela Volvo um tecnologia que regula a velocidade do ve culo baseada em par metros introduzidos pelo utilizador Este sistema tem como objectivo aumentar a seguran a durante a condu o ajudando o condutor a manter uma dist ncia de seguran a do ve culo da frente atrav s de um ajuste autom tico da velocidade e da dist ncia entre os ve culos A Volvo apresentou este sistema em primeira inst ncia como funcionalidade de conforto mas ao mesmo tempo contribui para uma condu o mais controlada em tr fego irregular Este sistema usa um sensor incorporado na parte dianteira do carro com um alcance at 200 metros Este sensor mede constantemente a dist ncia ao ve culo da frente e ajusta automaticamente a velocidade para manter uma dist ncia de seguran a adequada O Adaptive Cruise Control desacelera e acelera automaticamente o carro de acordo com a velocidade desejada e os par metros de dist ncia estabelecidos pelo condutor O sistema mant m uma dist ncia constante isto um intervalo de tempo constante para o ve culo da frente adaptando constantemente a capacidade do motor e activando os trav es caso necess rio O sistema tem como objectivo principal permitir uma condu o relaxada A fun o de travagem apenas fornece um efeito limitado AutoWe04 A dist ncia e
21. antes de atingir a posi o recomendada o sistema recalcula automaticamente o ngulo do volante ideal para o estacionamento AChannel A seguinte figura apresenta uma imagem da interface do sistema de assist ncia ao estacionamento a Figura 2 8 Com a ajuda de sensores o novo sistema de estacionamento da Mercedes reconhece um espa o de estacionamento adequado 2 2 11 Park Assist A Volkswagen desenvolveu um novo sistema din mico de estacionamento o Park Assist capaz de estacionar o ve culo sozinho em quinze segundos Este sistema est actualmente dispon vel como equipamento opcional no modelo Touran sendo o primeiro modelo da sua classe a n vel mundial a dispor de um sistema din mico de estacionamento O Park Assist n o um sistema de seguran a activo mas sim fundamentalmente um sistema cuja funcionalidade adiciona conforto condu o No entanto dada a sua tecnologia e usabilidade esta aplica o relevante para os objectivos deste trabalho O Park Assist f cil de usar n o sendo necess rio tocar no Monitor tem procedimentos intuitivos e o condutor mant m o controlo total do ve culo Quando o ve culo circula a uma velocidade at 30 km h e a uma dist ncia entre 0 5 e 1 50 metros de outros ve culos estacionados sensores ultra s nicos instalados lateralmente no ve culo procuram permanentemente espa os de estacionamento adequados esquerda e direita paralelos faixa de rodagem Uma un
22. aos meus amigos pelo apoio moral disponibilidade e conv vio em especial ao M rio pela sua ajuda e conhecimento sobre o tema deste trabalho e ao Jo o pela assist ncia e companheirismo de trabalho Ainda um obrigada muito especial a todos os utilizadores que se disponibilizaram a participar nos testes de usabilidade Resumo O desenvolvimento de sistemas avan ados na ind stria autom vel requer uma evolu o cuidadosa n o apenas do bom funcionamento da tecnologia mas tamb m da aceita o e adapta o dos utilizadores Este trabalho est focado em testar a usabilidade e seguran a de interfaces de sistemas de seguran a e de assist ncia no interior de um ve culo e o estudo da sua influ ncia no comportamento e desempenho de condu o do utilizador Para este prop sito foram desenvolvidos e integrados sistemas de seguran a e de assist ncia no simulador em Por06 e que simulam as tecnologias dos sistemas Night Vision Head Up Display Park Assist Park Assistance e Detec o de aproxima o actualmente dispon veis no mercado pelos respectivos fabricantes autom veis BMW Volkswagen e Mercedes O estudo baseou se na realiza o de testes de usabilidade aos sistemas integrados no simulador de condu o onde se analisou o comportamento e desempenho do condutor dadas certas tarefas de interac o com os sistemas enquanto conduzia O estudo tamb m analisa a efici ncia das funcionalidades de assist ncia dos sistemas e
23. automaticamente a travagem e avisado o condutor do perigo Caso j n o seja poss vel evitar a colis o o sistema trava autonomamente para reduzir as consequ ncias do embate Para al m da limita o do alcance de detec o de seis metros o sistema City Safety s funciona at uma velocidade m xima de 30 km h Caso a diferen a de velocidades entre ambos os ve culos seja inferior a 15 km h o acidente pode ser em geral evitado com ajuda deste sistema Mas se for entre 15 e 30 km h apenas permite uma redu o da velocidade de embate minimizando os danos O City Safety n o a primeira travagem aut noma desenvolvida na ind stria autom vel A Honda tem um sistema semelhante que funciona para velocidades superiores s da Volvo e na Mercedes existe o sistema PRE SAFE anteriormente descrito que reage automaticamente com travagem quando o condutor demora a reagir ou nem sequer reage Este sistema da Mercedes tem no entanto uma maior capacidade de percep o mesmo a dist ncias e velocidades mais elevadas O sistema fica activo a velocidades compreendidas entre os 30 a 180 km h logo que forem detectados 16 ve culos que circulem a sua frente Para al m disso o sistema PRE SAFE tamb m reage em situa es em que h uma aproxima o de ve culos parados se o condutor n o circular a mais de 70 km h Spiegel Whe 4 lt k y lt s we A 3 2 Figura 2 3
24. de condu o Uma vez que a condu o nocturna obriga o condutor a estar mais concentrado e atento ao ambiente de condu o a interac o do sistema constitui uma carga de recurso visual adicional induzindo distrac o na condu o No entanto os utilizadores consideraram que o sistema de vis o nocturna permitiu uma melhoria da detec o das pessoas a circularem na estrada num ambiente nocturno de condu o A distrac o provocada pela consulta da informa o deste sistema justifica plenamente a aposta nele pois o n vel de seguran a proporcionado substancialmente superior Outro problema de usabilidade identificado foi a aceitabilidade do sistema de parqueamento autom tico pelos utilizadores Apesar de este sistema ter demonstrado melhores resultados em termos de efic cia da tarefa de estacionamento face ao estacionamento manual sem o sistema ou mesmo com o sistema de assist ncia ao estacionamento os utilizadores demonstram uma certa resist ncia em aceitar um sistema que controle autonomamente a direc o do ve culo Os utilizadores quando questionados afirmam que de facto o sistema auxilia um pouco a tarefa de estacionamento mas que sentem que o sistema de assist ncia ao estacionamento um auxilio superior Esta conclus o poder dever se ao cepticismo dos condutores pois para qualquer um ainda hoje complicado dar a uma m quina a confian a para realizar uma tarefa que seria realizada por humanos Assim send
25. de pouco aux lio Este resultado reflecte um problema de usabilidade em termos de satisfa o a aceitabilidade do utilizador pelo sistema A pouca aceitabilidade deste sistema explic vel atrav s do facto de o sistema tomar o controlo da direc o do ve culo autonomamente durante o processo de estacionamento Apesar de o utilizador controlar durante todo o processo a velocidade do ve culo e poder desactivar em qualquer instante a interven o aut noma do sistema na direc o este mostra se claramente relutante perante um controlo aut nomo para a conclus o da tarefa de estacionamento N vel de distrac o Concentra o Estacionamento Estacionamento autom tico autom tico 0 0 0 0 7 10 N veis de concentra o e distrac o percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de estacionamento autom tico O sistema de estacionamento autom tico primeiramente um sistema de assist ncia ao condutor e de conforto para a tarefa de estacionamento paralelo Uma vez que este sistema n o aplic vel durante a condu o e como era esperado os n veis de concentra o e de distrac o na interac o 71 com o sistema s o baixos Os gr ficos na figura 7 10 comprovam esta expectativa a maioria dos inqueridos classifica os n veis de concentra o e distrac o como sendo baixos pelo que o crit rio de efici ncia do sistema tem um resultado bastante positivo 7 3 4 Sistema de assist ncia ao es
26. distrac o for grande s Anexo D Percursos definidos para os testes de usabilidade aos sistemas A seguinte figura apresenta os percursos definidos para os testes de usabilidade O percurso P1 efectuado para a realizacdo dos testes ao sistema de visdo nocturna O percurso P2 foi definido para efectuar testes aos sistemas de estacionamento 93 Anexo E Formulario do Examinador Condu o livre e Cumpriu Percebeu leitura da Interrompeu velocidade Condu o Cumpriu nocturna num Percebeu percurso com pe es Estacionamento Cumpriu paralelo entre a Percebeu dois veiculos Errou Estacionamento Cumpriu A paralelo entre Percebeu dois ve culos Errou Erros Cometidos 94
27. e facilitando a condu o A exist ncia do sistema de Head Up Display onde o condutor pode consultar directamente no seu campo de vis o no p ra brisas informa o relevante demonstrou um aumento significativo no desempenho e seguran a de condu o face consulta da mesma informa o em dispositivos tradicionais A distrac o provocada por este sistema demonstrou ser muito reduzida comparando com a inexist ncia deste sistema Acerca do sistema de assist ncia ao estacionamento conclui se que melhora o desempenho e seguran a da tarefa de estacionamento face ao estacionamento manual do condutor Este sistema embora necessite de alguma distrac o na consulta do painel permite obter maior informa o sobre 75 as dist ncias pois d um esquema da manobra a efectuar indicando as direc es e momentos de viragem O utilizador demonstra uma prefer ncia clara na utiliza o deste sistema para efectuar a tarefa de estacionamento face utiliza o do sistema de estacionamento autom tico No entanto foram identificados alguns problemas de usabilidade O sistema de vis o nocturna n o apresentou resultados de efic cia efici ncia e de seguran a como esperados Apesar de o sistema ter o potencial de assistir positivamente o condutor na identifica o de pe es n o vis veis durante a condu o nocturna os resultados demonstraram que o sistema n o influencia significativamente o aumento do desempenho e a seguran a
28. frac o de segundo a for a ideal de travagem disponibilizando a de imediato mesmo se o condutor n o carregar no pedal do trav o com a for a necess ria Deste modo reduz se consideravelmente o n mero de colis es na traseira do ve culo da frente ABC 2 2 3 Blind Spot Information System Uma das causas mais frequentes dos acidentes a manobra de mudan a de faixa devido ao ngulo morto apesar de janelas de grande dimens o e espelhos De forma a aumentar a seguran a em tais 14 situa es a Volvo introduziu em 1979 como primeiro fabricante no equipamento dos seus autom veis espelhos laterais e retrovisores com uma maior rea de captura do ngulo morto Mediante a evolu o da tecnologia face ao problema do ngulo morto a Volvo desenvolveu um sistema monitoriza o por c maras o Blind Spot Information System BLIS que vigia a rea do ngulo morto Esta tecnologia foi apresentada em 2001 no Volvo Safety Concept Car SCC no sal o autom vel de Genebra e na exposi o autom vel em Frankfurt Este sistema inovador visa terminar definitivamente com o problema do ngulo morto contribuindo para um aumento de seguran a durante a condu o Actualmente o sistema BLIS encontra se dispon vel nos modelos S60 V70 XC70 S80 e XC90 da Volvo NRMA A tecnologia empregue consiste em duas c maras digitais instaladas em cada espelho exterior Estas capturam com uma frequ ncia de vinte e cinco imagens po
29. integrado no simulador de condu o PETUELRING Ago esos volume Tuning JO Figura 5 4 Interface do Head Up Display no simulador de condu o 5 2 1 Simula o da tecnologia Dado que neste trabalho se pretendeu testar a usabilidade da interface visual de um sistema de Head Up Display e n o a implementa o vasta de informa o projectada foi decidido desenvolvimento do sistema simulado com um n mero reduzido de informa o dispon vel para a sua 42 projec o Neste sistema as mensagens que podem ser consultadas pelo utilizador atrav s da interface visual cont m informa es de velocidade rota o por minuto e indica o de direc o A simula o da tecnologia baseada na apresenta o de uma imagem transl cida de cor alaranjada na janela de visualiza o do simulador localizada no p ra brisas do ve culo na vista do condutor do interior do ve culo A informa o de indica o de direc o exibida na interface do sistema pretende simular o princ pio de um GPS No entanto dadas as limita es da tecnologia de simula o as indica es de direc o restringem se a informar o condutor com alguma anteced ncia das direc es que pode seguir no cen rio face sua localiza o actual 5 3 Sensores de detec o de aproxima o Uma funcionalidade que foi acrescida ao simulador de condu o foi a de sensores de detec o de aproxima o Este sistema
30. necess rio muita oO oO o concentra o Nivel de distra o pior classifica o se s distrac o for grande 1 3 Cisssifiqueo sistema de estacionamento automatico de 1 pior s 5 melhor nos seguintes sspectos 1 Multo mau 2 Mau 3 Bom 4 Multobom 5 Rapidez de sorendzagem por classifica o se o tempo for grande Concentra o necess ria na utiliza o pior classifica o se for necess rio muita concentra o Ni vel de distra o pior classifica o se a A m A A o distrac o for grande O O O 14 Classifique o sistema de detec o de colis o de 1 pior a E melhor nos seguintes aspectos 1 Muito mau 2 Mau 3 Bom 4 Muito bom 5 Excelente Rapidez de aprendizagem pior m r rn classifica o se o tempo for grande E Concentra o necess ria na utiliza o pior classifica o se for necess rio muita O O concentra o N vel de distra o pior classifica o se 3 distrac o for grande 1 5 Classifique o sistema de assist ncia so estacionamento de 1 pior s E melhor nos seguintes aspectos 1 Muito mau 2 Mau 3 Bom 4 Muito bom 5 Excelente Rapidez de aprendizagem pior O m n m m classifica o se o tempo for grande pos ch E oe Concentra o necessaria ns utiliza o pior classifica o se for necessario muita oO Concentra o N vel de distra o pior classifica o se a A m O A m
31. o benef cio da sua utiliza o para o condutor Palavras chave sistemas de seguran a e de assist ncia simulador de condu o seguran a rodovi ria interfaces centradas nas pessoas Abstract Development of advanced driver security and assistance systems requires careful and thorough evaluation of not only in getting the technology to work but also user acceptance and adaptation This work focuses on the usability and security of security and driver assistance system interfaces and the study of their influence in driving behaviour and performance in interacting with the system s interfaces while driving For this purpose security and assistance systems where developed and integrated in the driving simulator Por06 that simulates the technology provided by actual available systems in the automobile market by BMW Volkswagen and Mercedes The simulated systems are Night Vision Head Up Display Park Assist Park Assistance and Approximation Detection The study performed was based on the conduction of usability tests for the integrated systems in the driving simulator where the driving behaviour and performance of the driver were analyzed given certain tasks for interaction with the system s interface while driving The study also analyzed the effectiveness of the system s assistance functionalities and the benefit of their use for the driver Keywords security and driver assistance systems driving simulator road safety human ce
32. para o processamento do algoritmo constitu ram limita es para a integra o deste m todo para o sistema de vis o nocturna no simulador de condu o Adicionalmente a modela o do cen rio urbano adoptada no simulador base de Por06 feita maioritariamente recorrendo a pol gonos simples texturados constituindo uma limita o adicional para a integra o do m todo descrito que aplicado a modelos de objectos 3D A gera o de imagens infravermelhas realistas com base num modelo de s ntese um tema complexo e constitui um potencial de explora o e implementa o numa disserta o dedicada a este assunto A abordagem para a simula o da tecnologia de c mara t rmica para o sistema de vis o nocturna adoptada no simulador de condu o seguiu uma metodologia simplista de mapeamento de cores em escala cinzenta para o cen rio visual urbano Os v rios objectos e texturas existentes no cen rio foram pr processados de acordo com o m todo de mapeamento de cor cinzenta cuja intensidade varia de acordo com os objectos espec ficos a 40 representar e baseada na observa o de imagens t rmicas geradas por sistemas semelhantes ao simulado e de c maras t rmicas Apesar de o m todo n o permitir uma simula o muito realista da tecnologia permite no entanto criar uma solu o do sistema de vis o nocturna suficientemente r pido e cred vel ao utilizador para o estudo de usabilidade Uma vez activa
33. ra choques s o capazes de calcular se o lugar de estacionamento encontrado disp e de espa o suficiente para o estacionamento do autom vel Caso o ve culo circule a uma velocidade inferior a 16 km h o sistema ao detectar um lugar adequado de estacionamento no lado do acompanhante coloca o s mbolo P a azul no painel de instrumentos O espa o para estacionar do lado do condutor indicado se for activado o indicador desse lado Quando o condutor imobiliza o ve culo na posi o indicada no monitor e engata a marcha atr s o monitor apresenta uma representa o simb lica com uma perspectiva vista de cima da situa o de estacionamento Linhas condutoras coloridas indicam ao condutor como estacionar da melhor forma havendo tr s cores dispon veis A cor vermelha indica o ngulo corrente do volante enquanto a linha amarela indica o ngulo do volante requerido para estacionar O condutor roda o volante at que as duas linhas coincidam e depois pode come ar a recuar lentamente Assim que o ngulo de rodagem ideal e actual coincidirem as linhas de condu o no painel mudam para a cor verde Quando o ve culo se encontra em andamento um sinal ac stico accionado informando o condutor quando atingida a posi o a partir da qual necess rio virar o volante ao contr rio 23 Durante as manobras de estacionamento o sistema monitoriza constantemente o ngulo de viragem e a posi o do ve culo Se o condutor parar
34. sua fun o consiste em aumentar o espa o de manobra e a seguran a do condutor podendo estes factores ser decisivos Sistemas de assist ncia como este no entanto n o fornecem seguran a total Informam o condutor melhor do que antes e fazem com que os perigos sejam reconhecidos mas n o actuam autonomamente A BMW segue a filosofia de que sempre o condutor a tomar a decis o WCar Figura 2 7 Sistema Night Vision A imagem representada com um contraste de preto e branco no monitor 2 2 9 Assistente de far is m ximos Um estudo cient fico efectuado em nome do minist rio de transporte dos Estados Unidos da Am rica mostrou que os m ximos apenas s o usados em 25 das situa es em que poderiam ou deveriam ser usados Mot O assistente de m ximos tem como finalidade aumentar o uso dos m ximos Este sistema tamb m tem como funcionalidade desligar dos m ximos impedindo outros ve culos de serem encandeados quando o condutor n o actua atempadamente Ao mesmo tempo permite aliviar o condutor de tal tarefa aumentando o conforto e seguran a da condu o Com o assistente de m ximos dispon vel desde Setembro de 2005 nos BMW serie 5 6 e 7 um sensor de c mara incorporado no espelho interior regista o movimento na estrada e maneja 22 automaticamente o ligar e desligar das luzes de maximos O assistente de maximos responsavel por ligar os m ximos sempre que as condi es de condu o permitirem e exigir
35. u au musica rs id 41 5 2 1 Simiulacao da tecnologia sz u s a ansa Hea ede usis 42 5 3 Sensores de detec o de aproxima o 43 5 4 Sistemas de 6 43 5 4 1 Sistema de estacionamento autom tico araras 45 5 4 2 Sistema de assist ncia ao estacionamento serrana 46 5 4 3 Simula o da tecnologia em trabalhos relacionados 47 5 4 3 1 SEVA3D souls RA aia teed a a ee eh 48 5 4 4 Simula o da tecnologia iss uu un a 49 5 4 4 1 Modelo Sensorial a aqa 49 5 4 4 2 Modelo cinem tico u a E EEEE sa so 50 5 4 4 3 Controlo do usu u 53 Configura o e protocolo experimental 57 61 Configuracao tan arara na ibe dama ree T ES 57 6 1 1 Caracter sticas dos percursos arnein a a a a 57 6 2 E SASA T T A E ETEA 58 6 2 1 ParticIDantieS22u z uu as a fess ied oaks 58 6 2 2 PADIS ua sated cee Au Wai a neni tees 58 6 2
36. uma forma de di logo f cil efectiva e imediata com o equipamento do ve culo pode motivar um desempenho de condu o mais seguro e efectivo JWO5 3 4 Categoriza o dos utilizadores Quando falamos de utilizadores comum dividi los em grupos de acordo com o seu conhecimento pr vio da interface a ser testada ou com interfaces similares s consideradas Dado que se pretende estudar a usabilidade de aplica es computacionais comum dividir os utilizadores em categorias de iniciado ou utilizador treinado Esta divis o baseada no facto do utilizador n o ter contactado ou ter contactado superficialmente com uma dada interface iniciado ou de ter sido ensinado ou treinado a utilizar a interface utilizador treinado Por07 A interface considerada neste trabalho composta pela interface de condu o e as interfaces dos sistemas de seguran a activos e de assist ncia Para classificar um utilizador como v lido para os testes de usabilidade no simulador deste trabalho este tem de satisfazer o pr requisito de possuir a carta de condu o Considera se este requisito fundamental pois pretende se que o utilizador esteja familiarizado com o ambiente e a tarefa de condu o possuindo conhecimento sobre o manuseamento de um ve culo real e tamb m dos conceitos e regras de tr nsito 29 Impondo este pr requisito pode se assumir que os utilizadores j est o familiarizados com a interface de condu o ou s
37. utilizar o sistema Compatibilidade O conceito de controlo do sistema compat vel com experi ncias passadas com sistemas similares Consist ncia O sistema tem um conceito de controlo no qual tarefas de condu o similares s o tratadas de forma similar Fornecimento de feedback O fornecimento claro de informa o do estado actual do sistema ao condutor Execu o das tarefas requeridas Capacidade do sistema executar correctamente as tarefas requeridas Control vel pelo utilizador Capacidade de o sistema ser control vel pelo utilizador Propens o a erros Quantidade de poss veis de ac es incorrectas que os utilizadores podem efectuar Memoriza o A habilidade de um utilizador casual conseguir usar o sistema M tricas de desempenho Durante a experi ncia o comportamento dos utilizadores quantificado atrav s do recurso a um conjunto de medidas descritas nesta sec o Estas m tricas t m por base classificar o desempenho do utilizador quer no seu desempenho de condu o quer no seu desempenho de interac o com os sistemas de seguran a e de assist ncia Para a medi o do desempenho de condu o do utilizador recorre se contabiliza o de erros cometidos por este na fase formal de testes A associa o do n mero de erros de condu o ao local da sua ocorr ncia pode fornecer informa o til sobre os n veis de aten o prestada pelo condutor estrada Os erros s o identif
38. 0 anos de experi ncia de condu o A divis o dos indiv duos de acordo com as caracter sticas acima indicadas baseada em pesquisas efectuada e aplicadas em Por07 onde descrito que a idade e experi ncia de condu o do condutor pode influenciar o seu desempenho de condu o quando considerando distrac o na execu o simult nea de outras tarefas A informa o relativa ao utilizador foi recolhida num inqu rito apresentado ao utilizador ap s a realiza o da experi ncia e que pode ser visualizada no Anexo C Inqu rito para os testes de usabilidade Uma an lise mais detalhada sobre os intervenientes da experi ncia pode ser encontrada no cap tulo seguinte 6 2 2 Pap is Cada teste foi conduzido com o envolvimento de duas pessoas de diferentes pap is Um utilizador volunt rio na tarefa de condu o do simulador e um examinador que controlou v rios aspectos desta tarefa O papel do examinador foi desempenhado pelo autor deste trabalho em todas as experi ncias O papel do condutor inclui a condu o do ve culo no simulador nos percursos predefinidos e livres Simultaneamente este tem outras responsabilidades tais como e Desempenhar certas tarefas usando os sistemas quando instru das pelo examinador e Estar atento ao ambiente de condu o e Cumprir as regras de tr nsito 58 Enquanto o condutor efectua a experi ncia de condu o no simulador o examinador efectua algumas perguntas e instrui o condut
39. MENTO PERCEBIDOS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE DETEC O DE APROXIMA AO a 74 7 14 N VEIS DE CONCENTRA O E DISTRAC O PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE DETEC O DE APROXIMA O Z S ca ais v s dan gd Ed dvd ad da a veba scab Ea cus Aa da sdeaddueb castes N a 74 TABELA 5 1 DIMENSOES CONSIDERADAS NESTE TRABALHO PARA O VE CULO E O M NIMO DE PARA UM LUGAR DE ESTACIONAMENTO V LIDA PARA EFECTUAR UMA MANOBRA DE ESTACIONAMENTO DO VE CULO J aaa 50 TABELA 5 2 EXCERTO DA FICHA TECNICA DE UM FIAT 500 1 3 MULTIJET 16 V a 53 TABELA 5 3 VALORES CALCULADOS PARA OS NGULOS M XIMOS E RAIO DE DIREC O DO VE CULO SIMULADO BASEADO NOS DADOS shiva nad apatikun dna aa G DRA REED pack 53 Lista de abrevia es 2D Bidimensional 3D Tridimensional ABS Anti lock Braking System ACC Adaptive Cruise Control API Application Programming Interface BAS Brake Assist BLIS Blind Spot Information System ESP Electronic Stability Program Electronic Skid Prevention GPS Global Positioning System IST Instituto Superior T cnico SCC Safety Concept Car SEVA Simulador de Estacionamento de Ve culos Aut nomos SEVA3D Simulador de Estacionamento de Ve culos Aut nomos num ambiente
40. OVE METROS E MEIO DE COMPRIMENTO E TR S METROS DE LARGURA ctorri sesam drna en aaa aa aa taeae aa aa Eo E aR E 16 FIGURA 2 3 VOLVO CITY SAFETY SYSTEM EVITA EMBATES ENTRE VE CULOS ATRAV S DE 5 5 5 17 FIGURA 2 4 O SISTEMA ACC MANT M UMA DIST NCIA DE SEGURAN A AO VE CULO DA FRENTE CONFORME A VELOCIDADE M XIMA DESEJADA E A DIFEREN A DE TEMPO M NIMA INTRODUZIDAS PELO CONDUTOR NO 5 18 FIGURA 2 5 O SISTEMA DE LUZ DIRECCIONAL ADAPTATIVA CALCULA O PERCURSO UTILIZANDO OS DADOS DE VELOCIDADE E DE ANGULO DE RODAGEM DO VE CULO siririn L a S u iraa aa aka q i m ua aaa Tasa ass 19 FIGURA 2 6 A FIGURA APRESENTA O SISTEMA HEAD UP DISPLAY ONDE EST PROJECTADA NO P RA BRISAS INFORMA O 20 FIGURA 2 7 SISTEMA NIGHT VISION IMAGEM REPRESENTADA COM UM CONTRASTE DE PRETO E BRANCO NO MONITOR 22 FIGURA 2 8 COM A AJUDA DE SENSORES O NOVO SISTEMA DE ESTACIONAMENTO DA MERCEDES RECONHECE UM ESPA O DE ESTACIONAMENTO ADEQUADO n 24 FIGURA 2 9 ASSIM QUE O SISTEMA DETECTAR UM ESPA O DE ESTACIONAMENTO POTENCIALMENTE ADEQUADO TAL SINALIZADO OPTICAMENTE QUANDO O VE CULO SE ENCONTRAR NA POSI O IDEAL PERANTE ESSE ESPA O SINALIZADO COM UMA SETA E O CONDUTOR PODE INICIAR A MANOBRA a a aa 25 4 1 SIMULADOR DE CONDU O UTILIZADO NESTE TRABALHO
41. a estacionamento Mlerro M2erros M gt 3erros 7 3 Erros nas tarefas sem a interac o com os sistemas de seguran a e de assist ncia A partir da figura 7 3 observa se que apenas dois utilizadores n o cometeram erros na tarefa de condu o livre A maioria dos utilizadores cometeu um erro havendo no entanto uma propens o dos restantes utilizadores a cometerem dois tr s ou mais erros de aten o durante a condu o Relativamente tarefa de condu o nocturna verifica se que a maioria dos utilizadores n o cometeu erros de condu o Este aspecto explic vel na medida em que a condu o nocturna obriga o condutor a tomar mais aten o ao ambiente de condu o devido redu o de visibilidade Verifica se no entanto que houve uma tend ncia dos utilizadores a cometerem pelo menos um erro A tarefa de estacionamento apresenta o melhor resultado em termos de erros cometidos na tarefa A maioria dos utilizadores conseguiu concluir o estacionamento sem dificuldade Verifica se no 66 entanto que ainda houve alguns utilizadores com dificuldades na conclusdo da tarefa de estacionamento cometendo maioritariamente um erro ou de colis o com outros ve culos ou de repeti o de tentativa de estacionamento A figura 7 4 apresenta os resultados dos erros cometidos pelos utilizadores com a interac o dos sistemas Tarefas com erros Com assist ncia 14 12 10 o
42. a lei de deslocamento de Wien se AT lt 3000um K o erro relativo induzido pela equa o 14 ser menor do que um por cento Se os valores m ximos e m nimos da radiosidade forem Emax Emin a intensidade da cor cinzenta do elemento de superf cie com radiosidade Eser definido como G r a r x 255 15 Emax Emin 84 onde r constante e o seu valor encontra se no intervalo O lt r lt 1 Usando o m todo de sombreamento de Gouraud da Computa o Gr fica pode se representar as imagens infravermelhas WWBP 85 Anexo B Ficha t cnica do FIAT 500 Tipo 4 cilindros em linha Dieseg transversal dianteiro Cilindrada cc 1248 Di metro x curso mm 69 6x82 0 Taxa de compress o 17 6 1 Pot ncia maxima cv rpm 75 4000 Bin rio maximo Nm rpm 145 1500 Distribui o 2v e c 16 v lvulas Alimenta o injec o directa common rail Sobrealimenta o turbo intercooler TRANSMISSAO Trac o dianteira com ASR Caixa de velocidades manual de 5 ma Tipo pinh o e cremalheira Assistida sim Dualdrive Di metro de viragem m 9 2 Dianteiros 9 mm discos ventilados 240 Traseiros mm tambores 180 ABS sim com EBD Dianteira McPherson com triangulos duplos Traseira eixo de tor o 86 Barra estabilizadora frente tras sim nao PERFORMANCES ANUNCIADAS Velocidade maxima km h 0 100 km h s Consumos I 100 km Extra urbano Combinado Urbano Emiss es de CO2 g km 165
43. a no processo de desenho desenvolvimento e implementa o dos sistemas para assegurar a realiza o das potencialidades e objectivos das funcionalidades destas tecnologias As potencialidades e objectivos incluem um aumento na seguran a fiabilidade e produtividade de sistemas de transporte e consequentemente a diminui o de erros humanos Numa abordagem de sistema centrado na pessoa o principal foco s o as capacidades e limita es humanas relativamente a uma interface que serve de interac o entre pessoa e sistema opera es e 27 integra o do sistema O objectivo o desenho de sistemas de transporte cujas funcionalidades permitam facilitar e complementar as tarefas do condutor a fim de este conseguir manter a aten o na tarefa da condu o ao inv s de ser distra do pela tecnologia 3 3 Sistemas de transporte inteligentes e usabilidade de interfaces no interior do ve culo A integra o de sistemas baseados em novas tecnologias acrescenta aos ve culos de transporte diferentes tipos e n veis de intelig ncia para complementar o condutor expandindo o seu conhecimento assim como a percep o do ambiente envolvente Estas tecnologias de informa o e de controlo que permitem adicionar intelig ncia aos ve culos s o desenvolvidas e comercializados com o objectivo de aumentar a seguran a o desempenho e conveni ncia do condutor Um sistema de transporte inteligente tem a capacidade de apreender informa
44. a posi o ideal perante esse espa o tal sinalizado na interface do sistema apresentada uma imagem com uma seta indicando ao condutor que pode iniciar a manobra Tudo o que o condutor agora necessita de fazer de engatar a marcha atr s para que o sistema intervenha automaticamente na direc o acelerar e travar quando terminada a interven o no volante que igualmente indicada visualmente na interface Ap s este processo o condutor apenas necessita de terminar a manobra manualmente engatando a primeira mudan a e ajustando a posi o do ve culo sua vontade Para complementar o processo de estacionamento os sensores de detec o de aproxima o descritos na sec o 6 3 encontram se activos despoletando um sinal ac stico em situa es de aproxima o a outros ve culos na dianteira ou traseira A activa o destes sensores permite aumentar a percep o do condutor das dist ncias quando efectua a manobra de estacionamento entre dois ve culos tendo conhecimento de quando deve travar para n o colidir A figura 5 6 demonstra o funcionamento do sistema de estacionamento desenvolvido e apresenta os passos principais de comunica o da interface visual com o condutor 45 EEN 628 050 A 9252 EDE sss 2 Tali na ES Ossos 000000 MM e man AFR EE y os 2006 FEED o ma E Figura 5 6 Processo de estacionamento paralelo com o sistema de estacionamento automatico no simulador 5 4 2 Sis
45. a sua contribui o para melhorar na tarefa de condu o e de seguran a rodovi ria Este trabalho tem por objectivo a an lise das influ ncias positivas ou negativas na interac o do condutor com as interfaces de sistemas de seguran a e assist ncia no interior de um ve culo na tarefa de condu o Procura tamb m medir o grau de assist ncia fornecida pelos mesmos sistemas aceita o e adapta o dos utilizadores Este assunto tem sido largamente estudado e a diversidade emergente de dispositivos electr nicos tais como telem veis GPS MP3 devido aos avan os tecnol gicos dos ltimos anos induzem a ind stria autom vel na explora o de configura es alternativas de controlar estes novos dispositivos de forma mais f cil segura e simples Juntamente com a disponibilidade de dispositivos mais complexos necess rio considerar o ambiente da estrada quando analisando a seguran a rodovi ria Tanto as estradas como os h bitos de condu o t m vido a alterar se e tem que se considerar aspectos tais como conduzir em estradas com muito tr nsito diferentes momentos do dia e condi es ambientais e as implica es que estas diferen as t m na utiliza o dos dispositivos Por07 Neste tipo de investiga es frequente uso de simuladores de condu o como ferramenta de estudo variando desde simuladores de baixo custo que se assemelham a jogos de computador a simuladores avan ados de alta fidelidade custo e es
46. a uma opini o menos satisfat ria da concentra o necess ria Relativamente distrac o provocada na interac o com o sistema de vis o nocturna durante a condu o 59 dos inqueridos representando a maioria consideram que o n vel de distrac o provocado menos satisfat rio e os restantes 41 consideram que o n vel de distrac o provocado razo vel 7 3 2 Head Up Display O sistema de Head Up Display foi igualmente cotado pelos utilizadores avaliando a sua contribui o percebida quanto seguran a facilidade de aprendizagem n vel de concentra o e distrac o numa escala ordin ria de 1 a 5 As figuras 7 7 e 7 8 apresentam os gr ficos resultantes desta cota o Seguran a Head Up Display Aprendizagem Head Up Display 0 0 0 0 7 7 N veis de seguran a e facilidade de aprendizagem percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de Head Up Display 69 Na figura 7 7 pode ver se que a maioria dos utilizadores representando 59 da populacdo de amostra avalia o sistema de Head Up Display como contribuindo significativamente para um aumento de seguranca O sistema considerado em geral como tendo uma facilidade de aprendizagem boa satisfat ria 18 boa 41 e muito boa 41 Concentra o Head Up Display N vel de distrac o Head Up 0 0 Display 0 7 8 N veis de concentra o e distrac o percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de
47. ara a utiliza o dos sistemas permitiu um aumento de validade dos dados obtidos atrav s dos testes de usabilidade O objectivo destes sistemas integrados de assistir o condutor durante a tarefa de condu o ou de a facilitar procurando ao mesmo tempo reduzir ao m ximo a distrac o do condutor durante a interac o No entanto para que os sistemas possam ser efectivamente eficazes nas suas funcionalidades t m de apresentar um elevado n vel de usabilidade o qual foi testado neste trabalho Face aos objectivos pretendidos pela utiliza o destes sistemas os resultados obtidos atrav s dos testes de usabilidade e dos inqu ritos aos utilizadores relativamente aos sistemas de vis o nocturna Head Up Display detec o de aproxima o estacionamento autom tico e assist ncia ao estacionamento no simulador de condu o permitiram tirar v rias conclus es Os crit rios de usabilidade avaliados para o estudo de usabilidade dos sistemas em quest o permitiram identificar aspectos de usabilidade positivos e tamb m alguns problemas em alguns sistemas Verificou se em geral um aumento de seguran a assist ncia e desempenho de condu o com a utiliza o dos sistemas face condu o sem a assist ncia dos sistemas A opini o subjectiva dos utilizadores confirma este resultado Na maioria os utilizadores reconheceram que os sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor permitiram um aumento de desempenho nas tarefas assistindo
48. as considerados neste trabalho t m um papel fundamental na procura e obten o de uma condu o rodovi ria mais segura conseguindo prever antecipadamente situa es perigosas avisando o condutor da situa o eminente e podendo at interferir autonomamente na condu o Os sinais de resposta dos sistemas aos est mulos exteriores que s o apreendidos pelo condutor como aviso de uma situa o de perigo diminui o seu tempo de reac o face situa o percebida Desta forma poss vel evitar acidentes ou reduzir consequ ncias mais graves de colis o Considerou se em especial a motiva o deste trabalho proveniente do canal de comunica o entre os sistemas e o condutor do ve culo nomeadamente a interface o seu desenho e usabilidade Focaram se sistemas de seguran a e de assist ncia cuja resposta de sa da comunicada ao utilizador atrav s da sua interface sob forma de sinais sonoros e visuais As interfaces visuais dos sistemas actuais comercializados no mercado autom vel seguem princ pios de desenho centrados no 10 humano Procuram minimizar a distrac o do condutor no seu controlo e facilitar a leitura de informa o durante a tarefa prim ria de condu o segura face a sistemas tradicionais 1 2 Objectivos O objectivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e simula o de sistemas de seguran a activa e de assist ncia ao condutor baseados em tecnologias de sistemas actuais comercializados por fabr
49. as que se preocupar com o manuseamento correcto do sistema e n o com o ajuste e adapta o da velocidade Como os sistemas de estacionamento integrados no simulador de condu o s o baseados em caracter sticas tecnol gicas dos sistemas mencionados foram consideradas v rias caracter sticas destas no desenvolvimento das aplica es nas suas Interfaces figura 5 2 modelo sensorial e controlo do ve culo As seguintes sec es descrevem as Interfaces dos sistemas de estacionamento autom tico e de assist ncia ao estacionamento e o seu modo de comunica o com o utilizador 5 4 1 Sistema de estacionamento autom tico O sistema de estacionamento autom tico desenvolvido e integrado no simulador de condu o uma simula o do sistema Park Assist A sec o seguinte especifica o funcionamento da aplica o e da comunica o da sua interface com o utilizador Quando o sistema de estacionamento activado apresentada uma imagem num visor por cima do veloc metro que indica que o sistema est activo Os sensores integrados lateralmente no ve culo procuram permanentemente a uma dist ncia de 2 7 a 3 7 metros paralelamente ao passeio por espa os de estacionamento adequados esquerda ou direita de acordo com o lado de detec o indicado pelo condutor Assim que o sistema detecta um espa o de estacionamento potencialmente adequado tal sinalizado opticamente no visor a interface Quando o ve culo se encontrar n
50. c o e comunica o atrav s do qual o utilizador interpreta a informa o transmitida O sistema deve apresentar integra o coordena o e coer ncia de modo a poder complementar o condutor considerando totalmente os seus requisitos capacidades e 28 limita es Um dos principais aspectos do desenho correcto das interfaces dos sistemas a redu o de distrac o do condutor durante a interac o diminuindo consequentemente a probabilidade de ocorr ncia de erros humanos Numa interface que apresenta informa o visual num ecr necess rio que o condutor possa assimil la rapidamente para n o afectar a aten o do condutor durante a condu o Tamb m requerido que o condutor possa controlar a interac o com o sistema Segundo Mur01 as interfaces gr ficas devem apresentar apenas informa o requerida e esconder outras informa es at que sejam especificamente solicitadas Esta considera o fortalecida pelos princ pios e regras base de desenho frequentemente usadas pela University of Michigan Transportation Research Institut s Interface Design Gree96 Estas regras afirmam que a interface deve manter se simples e o seu desenho consistente Como regra geral o desenvolvimento de sistemas avan ados n o pode ser considerado completo at integrarem uma interface suficientemente amig vel para o utilizador As mesmas considera es valem para sistemas que adicionam intelig ncia a ve culos onde
51. ca e de Computadores Instituto Superior T cnico 2006 07 A Porta Nova Highway hypnosis and in car telematics Disserta o de mestrado em Engenharia Informatica e de Computadores Instituto Superior T cnico 2007 Spiegel Volvo Sicherheitssystem ohne rempler durch die Stadt em Auto Spiegel visto a 08 09 27 em http www spiegel de auto aktuell 0 1518 452292 00 html TG99 O Tsimhoni e P A Green Visual demand of driving curves as determined by visual apresentado em Vision in Vehicles Conference 1999 Trans03 Transport Canada Strategies for reducing driver distraction from in vehicle telematics devices a discussion document No TP 14133E Ottawa Transport Canada Road Safety and Motor Vehicle Regulations Directorate 2003 Tre80 J R Treat A study of pre crash factors involved in traffic accidents HSRI Research review 10 11 1 35 1980 USTrans U S Department of Transportation Human Centered Systems the next challenge in transportation 1999 VolvoCars New Collision Warning with Auto Brake helps prevent rear end collisions visto a 08 09 27 em http www volvocars com us footer about NewsAndEvents News Pages default aspx item 34 VolvoXC Volvo Displays New Safety Simulator at the 2005 New York Auto Show visto a 08 09 27 em http www volvoxc com news display php subaction showfull amp id 1111691748 WCar BMW Night Vision and High Beam Assist
52. cia ao condutor em produ o na ind stria autom vel fazem parte do equipamento opcional ou de s rie Por este motivo deduz se que a maior parte dos utilizadores a testar os sistemas simulados n o possui conhecimento nem contacto com esses sistemas Tendo em conta os ltimos aspectos descritos foi decidido treinar todos os utilizadores para a utiliza o da interface dos sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor Conclusivamente pode dizer se que os utilizadores nesta experi ncia foram treinados e eram experientes quanto interac o da interface de condu o e treinados mas inexperientes relativamente interac o da interface dos sistemas de seguran a e de assist ncia Isto implica que antes de recolher dados de desempenho das tarefas estabelecidas na experi ncia com os utilizadores necess rio um per odo de tempo de aprendizagem e adapta o para cada utilizador individual quanto interac o com as interfaces para poder testar o comportamento do condutor na execu o simult nea de interac o com os sistemas desenvolvidos e tarefa de condu o 30 4 Simuladores para testar a usabilidade O objectivo deste trabalho estudar formas de aumentar a seguran a e assist ncia na condu o rodovi ria usando princ pios de desenho de interfaces centradas no humano conjuntamente com as ci ncias computacionais para a investiga o de sistemas de informa o que adicionam intelig ncia aos ve culos e
53. cnica de um Fiat 500 1 3 Multijet 16 V Usando os dados da tabela 5 2 nas equa es anteriormente descritas para calculo obt m se os ngulos m ximos de direc o permitidos para um ve culo com as caracter sticas de eixos descritas A tabela 5 3 apresenta os valores m ximos arredondados de o i e R calculados para o ve culo utilizado na simula o o 28 642 32 982 i 38 6 R lt 3 914 m Tabela 5 3 valores calculados para os ngulos m ximos e raio de direc o do ve culo simulado baseado nos dados da tabela 5 2 Na tabela anterior pode se observar os valores m ximos admitidos na simula o de condu o ao direccionar o dispositivo do volante Quando o condutor roda o volante at ao limite numa direc o implica que o ngulo de direc o varia no intervalo ou seja 32 985 32 982 5 4 4 3 Controlo do ve culo O ve culo controlado por actuadores simulados Estes actuadores controlam a velocidade m xima permitida durante o manuseamento do sistema de estacionamento e a direc o do ve culo A 53 desloca o do ve culo no processo de estacionamento autom tico obtida no simulador enviando comandos para os actuadores que controlam a velocidade v e a rota o do volante A desloca o do ve culo no sistema de assist ncia segue o mesmo procedimento com a diferen a que a rota o n o apresentado como ngulo requerido de rota o a ser atingido pelo condutor para a
54. da condu o Tre80 No desenvolvimento de qualquer sistema de informa o para o interior do ve culo para adquirir usabilidade e seguran a necess rio o desenho de uma interface que permita uma interac o com o utilizador que tenha o menor efeito poss vel na tarefa de conduzir o ve culo de forma segura 3 2 Erros humanos Os erros humanos contribuem significativamente para o n mero de acidentes rodovi rios registados Conseguir reduzir o espa o de manobra para a ocorr ncia de erros humanos na condu o pode ser uma grande vit ria significando uma diminui o no n mero de acidentes mortes ferimentos e danos materiais na estrada USTrans Para atingir esse objectivo as ind strias autom veis apostam cada vez mais no desenvolvimento de sistemas inovadores baseados em novas tecnologias avan adas integrando em todo o processo de produ o destes sistemas um esfor o significativo de investiga o e considera o de quest es relacionadas com o desempenho e comportamento do condutor durante o processo de condu o Um programa de investiga o coordenado e proactivo de factores humanos essencial para assegurar que os dados e m todos necess rios sejam disponibilizados s ind strias respons veis pelo desenho e implementa o de tecnologias avan adas para sistemas de transporte de forma a poderem ter uma abordagem centrada na pessoa A introdu o de uma abordagem centrada na pessoa necess ri
55. de novas solu es de sistemas que exibem compromissos entre inova o tecnol gica interfaces de dispositivos centrados no utilizador humano responsabilidade ambiental e a comercializa o de novos produtos atractivos para o mercado com elevados n veis de qualidade e seguran a Actualmente uma das principais prioridades na ind stria autom vel relaciona se com melhorias na seguran a do ve culo tendo os sistemas de seguran a tanto passivos como activos vindo a ser desenvolvidos durante a ltima d cada para o aumento da seguran a global na tarefa de condu o ATPCO8 Este trabalho motivado na gera o de um aumento de seguran a na condu o rodovi ria baseado em sistemas de seguran a activa e de assist ncia ao condutor Estes sistemas integrados permitem adicionar intelig ncia aos ve culos na medida em que capturam informa o do ambiente exterior processando a e convertendo a numa resposta de sa da Esta resposta de sa da varia de acordo com as funcionalidades espec ficas dos sistemas de seguran a e de assist ncia em quest o e reflectida geralmente sob forma de aviso que transmitida ao condutor ou atrav s da interac o aut noma no sistema na condu o Actualmente o mercado autom vel disponibiliza uma grande variedade de sistemas de seguran a assist ncia e de conforto no seu equipamento opcional que diferem na sua fun o modo de controlo e na sua resposta de sa da Os sistem
56. de usabilidade utilidade denota a funcionalidade correcta enquanto a ISO 9241 v a funcionalidade correcta como uma das medidas de usabilidade sob forma de efic cia Nielsen define usabilidade como um atributo de qualidade de cinco dimens es do sistema Estas dimens es s o aprendizagem efici ncia memoriza o preven o de erros e satisfa o NS04 A figura 6 2 apresenta o modelo de Nielsen da aceitabilidade e usabilidade de um sistema como sendo um atributo Social acceptability A Utility Easy to leam Edo PPN Lda lt L A Efficient to use _ Cost Usability lt amp 9 Easy to remember Practical Compatibility Fot eros acceptability Reliability Subjectively pleasing 6 2 Modelo de Nielsen da aceitabilidade e usabilidade como atributos de um sistema Um requisito ergon mico para conceitos de controlo de ter que satisfazer crit rios de usabilidade isto os crit rios que garantem o n vel mais elevado poss vel de usabilidade Um dos principais benef cios esperados de sistemas inteligentes de assist ncia ao condutor que deve aliviar o condutor de tarefas rotineiras Para tal t m de satisfazer os crit rios de compatibilidade conformidade s expectativas do utilizador e consist ncia T m de ser compat veis com os recursos do condutor e n o devem provocar uma sobrecarga de informa o Sobre tudo devem tamb m fornecer feedback claro ao condutor ser suficientemente sofisticados
57. dimento o equipamento e os dados recolhidos os quais s o analisados no cap tulo 7 Resultados e an lise Por fim o cap tulo 8 Conclus es resume os resultados principais obtidos e sugere algumas hip teses de trabalhos futuros nesta rea 12 2 Sistemas de seguran a activa e de assist ncia em veiculos 2 1 Anecessidade de sistemas de seguran a em ve culos Os sistemas tais como cintos de seguran a e Airbags s o sistemas de seguran a passivos que apenas activam as suas funcionalidades de seguran a durante ou ap s algum sinistro Opostamente aos sistemas anteriores os sistemas de seguran a activa permitem a detec o antecipada de situa es de risco procurando prevenir os mesmos Hoje em dia a utiliza o de sistemas de seguran a activos como adi o aos sistemas de seguran a passivos pode reduzir uma grande percentagem de acidentes rodovi rios Face aos avan os tecnol gicos nesta rea os ve culos de transporte dotados destes sistemas beneficiam da adi o de intelig ncia atrav s de capacidades cognitivas do ambiente exterior de condu o e do processamento desse conhecimento para assistir o condutor O objectivo destes sistemas de auxiliar o condutor na percep o do ambiente exterior de condu o informando o condutor atrav s da sua interface de alguma potencial situa o de perigo percebida ou em alguns casos at interagir autonomamente na condu o de forma a evitar ou diminuir a situa o de peri
58. do em caracter sticas f sicas da radia o infravermelha e da transfer ncia de calor Este m todo contabiliza todas as formas de transfer ncia de calor dentro de um objecto assim como a interac o din mica entre a superf cie do objecto e o ambiente Tamb m incorpora a estrutura do objecto tridimensional no modelo medida que o calor flui de uma parte do objecto para outra Neste modelo primeiro estabelecido uma equa o de balan o t rmico na superf cie do objecto Com base na equa o anterior a transfer ncia de calor no interior do objecto e na fronteira da superf cie do objecto s o calculadas as temperaturas e radiosidades das reas do objecto For fim desenhado cada rea da superf cie do objecto utilizando o m todo de Gouraud Shading com base nas radiosidades calculadas As sec es seguintes descrevem este modelo com maior detalhe A 1 Gera o de imagens infravermelhas Os factores que afectam a imagem t rmica de um objecto incluem a temperatura e a emissividade da superf cie do objecto radia o reflectida propaga o atmosf rica e caracter sticas dos sensores e a sua geometria De entre os factores referidos a temperatura da superf cie de um objecto tem o papel principal A distribui o da temperatura na superf cie de um objecto depende das fontes internas de calor estrutura do objecto propriedades t rmicas do objecto e a interac o din mica entre a sua pot ncia e localiza o sup
59. do o sistema de vis o nocturna pelo condutor este acompanha o continuamente O sistema apresenta uma imagem nocturna de contraste a preto e branco na interface visual onde os seres humanos e animais constituem os objectos mais claros Para beneficiar da tecnologia o condutor apenas tem de consultar o monitor de forma a reconhecer uma situa o de perigo Tal como no Night Vision o sistema de vis o nocturna n o apresenta uma situa o de tr fego detalhada pois a inclus o de detalhes apenas constitui um atraso do reconhecimento do condutor de seres humanos atrav s da interface visual Esse aspecto levou n o inclus o da representa o dos edif cios do cen rio urbano na imagem apresentada pela interface do sistema O condutor apenas confrontado com aspectos relevantes como o reconhecimento de pessoas animais e a estrada Para um aumento de realismo na aplica o deste sistema foi recriada no cen rio a situa o de condu o num ambiente nocturno apresentando como fonte nica de ilumina o os far is do ve culo No entanto devido limita o da representa o do cen rio da estrada no simulador utilizado baseado em texturas o grau de realismo da ilumina o da estrada atrav s dos far is do carro foi afectado Para aplicar a ilumina o s texturas foi necess ria a cria o de uma grelha de normais para cada pol gono de estrada A aplica o de uma grelha de normais implica o aumento de pol gonos processad
60. du o de 1 a 13 anos dessas pessoas 7 eram do sexo masculino e 4 do feminino O grupo de idade mais velha foi constitu do por 6 pessoas de idades entre os 40 e 58 anos com uma experi ncia de condu o de 17 a 33 anos destas pessoas 4 eram do sexo masculino e 2 do feminino 7 2 Comportamento do condutor Esta sec o apresenta as diferen as observadas nos testes respectivamente ao comportamento do condutor na execu o de tarefas id nticas com e sem interac o dos sistemas de seguran a e assist ncia ao condutor A an lise do comportamento do condutor efectuada em termos dos erros 64 registados e o desempenho observado na conclus o das tarefas especificadas na realiza o durante os testes de usabilidade 7 2 1 Erros e desempenho na conclus o das tarefas Primeiro s o analisados o n mero total e tipo de erros cometidos pelos utilizadores durante os testes de usabilidade A figura 7 2 apresenta os gr ficos do n mero total de erros do tipo A e B observados nas duas situa es de condu o simples e condu o com interac o simult nea das interfaces dos sistemas dadas as tarefas espec ficas para cada sistema em condi es de percursos id nticas Erros nas tarefas Sem sistemas Erros nas tarefas Com sistemas 25 20 15 10 E 0 a u condu o livre condu o nocturna estacionamento estacionamento condu o livre condu o nocturna estacionamen
61. e culo que visa um controlo robusto capaz de simular de modo realista a ac o de estacionar um ve culo num lugar paralelo Este sistema baseado no sistema SEVA Simulador de Estacionamento de Ve culos Aut nomos que realiza a tarefa de estacionar um rob n o holon mico num lugar paralelo Este sistema utiliza um planeamento bidimensional 2D no qual um ve culo equipado com seis sensores controlado atrav s do uso de um aut mato finito ou atrav s de uma rede neuronal O 48 SEVA3D adaptou o SEVA para a simula o num ambiente tridimensional 3D que realiza a tarefa de estacionamento de um ve culo utilizando um modelo de ambiente e de sensores tridimensional estando portanto mais pr ximo da realidade A movimenta o do ve culo respeita o modelo de cinem tica de Ackermann de um ve culo A abordagem utilizada neste trabalho para o estacionamento paralelo baseia se na utiliza o da combina o dos dois m todos o de planeamento da traject ria e a resposta localiza o do ve culo perante o seu ambiente e controlo do ve culo baseado num estado finito As sec es seguintes descrevem a concep o da abordagem de controlo de movimento adoptada para a simula o de um estacionamento paralelo realista Para a adapta o desta abordagem foi necess rio considerar aspectos da f sica do ve culo anteriormente negligenciados respectivamente aos eixos e ngulos de viragem das rodas necess rios para o modelo cinem
62. ectos que se podem ser encontrados durante a condu o como sinais de transito rvores e outros ve culos Simuladores de baixa fidelidade oferecem um ambiente de condu o menos realista apresentando uma cena visual simples reproduzindo frequentemente apenas as marca es delimitadoras da estrada O emprego de simuladores de condu o para efectuar estudos apresenta um n mero de vantagens sobre estudos baseados em estradas reais Primeiro os simuladores fornecem um ambiente seguro para a condu o de pesquisas perigosas para serem efectuadas em estrada Um exemplo de uma pesquisa potencialmente perigosa a medi o dos efeitos de distrac o de certos dispositivos durante a condu o e por isso frequentemente realizada recorrendo ao uso de simuladores Por outro lado os simuladores de condu o fornecem um ambiente seguro para a an lise destes aspectos usando m ltiplos cen rios do ambiente de condu o onde o condutor pode interagir com outros ve culos e pedestres enquanto usa certos dispositivos Segundo pode tamb m ser aplicado um maior controlo experimental num simulador de condu o comparado com estudos na estrada pois permitem especificar o tipo de dificuldade da tarefa de condu o e modelar vari veis tais como condi es ambientais O custo de modelar o cockpit de um simulador de condu o para testar quest es espec ficas pode ser significativamente menor do que modificar um ve culo real e asseg
63. ecuar at a posi o ideal e o volante rodado at ao seu m ximo para a esquerda ou direita conforme o lado de estacionamento escolhido Os valores de e v adquirem valores empiricamente predefinidos sendo esses valores de 32 982 ou 32 982 para e O 54 a um limite maximo para v Quando o ve culo atinge uma orienta o predefinida o estado avan a para Posicionando vaga Posicionando vaga Neste estado o ve culo continua a recuar mas o volante rodado para a direc o oposta Quando o ve culo atingir uma orienta o predefinida a interven o do sistema termina e avan a para o estado Alinhando Alinhando Neste estado o condutor desloca o ve culo para a frente ajustando a posi o do ve culo de modo finalizar a manobra de estacionamento Os valores de posi o ideal para iniciar a manobra de recuo orienta o limite para alterar o sentido da direc o e terminar o processo de estacionamento abordados nos estados do aut mato foram calculados mediante um m todo de planeamento de traject ria O m todo de planeamento do percurso a ser percorrido pelo ve culo na manobra de estacionamento paralelo apresentado na figura 5 11 e definido com base na dist ncia do ve culo ao lugar e num tro o da circunfer ncia de raio R calculado atrav s do valor m ximo de definido pela geometria de Ackermann Figura 5 11 Limite da traject ria de estacionamento baseado na dist ncia paralelamente ao lugar de estac
64. eguran a facilidade de aprendizagem n vel de concentra o e distrac o numa escala ordin ria de 1 a 5 As figuras 7 5 e 7 6 apresentam os gr ficos resultantes desta cota o Seguran a Vis o nocturna Aprendizagem Vis o nocturna 0 0 6 0 0 7 5 N veis de seguran a e facilidade de aprendizagem percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de vis o nocturna Na figura 7 5 pode ver se que a maioria dos utilizadores representando 72 da popula o da amostra avalia o sistema de vis o nocturna para a detec o de pe es durante a condu o nocturna como contribuindo significativamente para um aumento de seguran a O sistema considerado pela maioria como tendo uma facilidade de aprendizagem satisfat ria 76 e boa 18 a muito boa 6 pela restante popula o de amostra 68 Concentra o Vis o nocturna N vel de distrac o Vis o 0 0 nocturna 0 0 7 6 N veis de concentra o e distrac o percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de vis o nocturna A partir da figura 7 6 retira se que na sua maioria os utilizadores classificam o sistema menos satisfat rio quanto sua efici ncia relativamente aos recursos gastos para a conclus o das tarefas especificadas 65 dos utilizadores s o da opini o de que o n vel de concentra o necess rio para a interac o com o sistemas satisfat rio tendo os restantes 35 da popula o de amostr
65. eja com o manuseamento do volante e pedais No entanto como se trata de um simulador de condu o e n o de um ve culo real h diferen as comparativamente sensibilidade destes dispositivos significando que necess rio um per odo de adapta o at que os utilizadores possam ser considerados utilizadores treinados para a interface de condu o Relativamente interface dos sistemas de seguran a activa e de assist ncia ao condutor h v rios aspectos a ter em considera o Primeiro estes sistemas tentam recrear os sistemas de Night Vision Head Up Display sensores de detec o de aproxima o Park Assist e assist ncia ao estacionamento actualmente em produ o pelas ind strias de autom veis descritas no cap tulo 2 No entanto as aplica es desenvolvidas n o s o id nticas H diferen as fundamentais maioritariamente devido a limites na tecnologia de simula o usada Os bot es e interruptores de controlo e a sua localiza o nos sistemas tradicionais s o simulados por bot es dispon veis nos dispositivos do simulador nomeadamente localizados no volante e caixa de velocidades Segundo quando comparando as interfaces tradicionais com as integradas um facto que o processo de aprendizagem de usar as interfaces tradicionais mais f cil e rapido em utilizadores n o treinados do que nas interfaces integradas Adicionalmente de referir que os sistemas de seguran a activa e de assist n
66. eleccionada ou o caminho programado para o restaurante no sistema de navega o e a temperatura ptima regulada decorre muito tempo Tempo este em que o condutor n o est completamente concentrado e atento estrada A uma velocidade de 50 km h o ve culo desloca se 13 88 metros por segundo e a uma velocidade de 100 km h a 27 78 metros por segundo Num sistema de Head Down Display o condutor tem que baixar a cabe a para efectuar a leitura da informa o pretendida e a dura o da distrac o influenciada por dois factores Por um lado desviado o olhar da estrada para o painel de instrumentos e por outro lado requerido um tempo para a acomoda o da vista Em contraste o Head Up Display um sistema que projecta toda a informa o relevante como velocidade indica es de direc o avisos de avaria ou defini es de r dio directamente no campo de vis o do condutor no p ra brisas n o tendo o condutor de desviar o olhar da estrada Este sistema tem por base aumentar a seguran a na condu o diminuindo significativamente o tempo de distrac o na leitura da informa o Zdnet Na Europa o sistema Head Up Display s surgiu em 2003 com a apresenta o do BMW S rie 5 que j est actualmente dispon vel como equipamento opcional nos modelos BMW S rie 6 X5 M5 e M6 Outros fabricantes de autom veis mostraram interesse neste sistema mas ainda n o o oferecem aos seus clientes 19 A imagem projec
67. em As luzes dos far is de outros ve culos assim como as luzes traseiras e luzes ambientes s o reconhecidas pelo sistema Os m ximos s o activados na aus ncia de ve culos que circulem frente na direc o oposta ou caso a estrada n o esteja suficientemente iluminada Os m ximos s o desactivados quando s o identificados ve culos em sentido contr rio ou ve culos frente do condutor a fim de n o serem encandeados O sistema tamb m desliga automaticamente os m ximos se houver ilumina o suficiente na estrada ou caso o condutor circule a uma velocidade baixa nas quais o conduzir com os m ximos n o traz aumento de seguran a O sistema analisa a luminosidade e a da fonte de luz para poder reproduzir um comportamento humano de ligar e desligar os m ximos Os participantes de tr nsito s o reconhecidos numa rea de cerca de 1000 metros A BMW o primeiro fabricante europeu que fornece este tipo de sistema WCar 2 2 10 Sistema de assist ncia ao estacionamento A Mercedes estreou nos novos modelos Classe CL como opcional a partir de finais de 2006 a tecnologia mais recente de apoio ao estacionamento atrav s de um sistema inovador por radar Este sistema informa o condutor da dist ncia dos obst culos atrav s do visor e de sinais de advert ncia ac sticos frente e atr s medidos pelos radares utilizados no sistema Para uma velocidade m xima de 40 km h os sensores instalados lateralmente nos p
68. em BLIS em gizmag com visto a 08 09 27 em http www gizmag com go 2937 78 Gree96 P Green In vehicle Information Design of driver interfaces for route guidance artigo apresentado em Transportation Research Board Meeting Washington D C January 1996 R M Heinen F 5 Os rio F J Heinen e C Kelber SEVA3D Using Artificial Neural Networks to Autonomous Vehicle Parking Control International Joint Conference on Neural Networks Sheraton Vancouver Wall Centre Hotel Vancouver BC Canada July 16 21 2006 IUAA01 H Ito H Uno B Atsumi e M Akamatsu Visual distraction while driving Trends in research and standardisation em IATSS Research 25 20 28 2001 JN93 J Nielsen Usability Engineering 1993 JWO5 H Johansson e K Walter In Vehicle Screen Density Masters Thesis in Cognitive Science Link pings universitet Sweden 2005 KLO2 Kurt Landau The development of driver assistance systems following usability criteria Behaviour amp Information Technology vol 21 No 5 341 344 2002 LSLKC W S Lee D H Sung J Y Lee Y S Kim e J H Cho Driving Simulation for evaluation of driver assistance Systems and Driving Management Systems Kookmin University Korea 2007 Mercedes Classe E seguran a na condu o PRE SAFE e BRAKE ASSISTE visto a 08 09 27 em http www mercedes benz pt Mot High Beam Assist let it take care of your
69. em detalhada da situa o de tr fego pois tal apenas contribui para o atraso do reconhecimento de seres humanos dentro da imagem vista pelo condutor O condutor apenas confrontado com aspectos relevantes como o reconhecimento de pessoas e animais e n o distra do com detalhes insignificantes de tr fego A c mara t rmica baseada nesta tecnologia tem um alcance at 300 metros em frente sendo quase o dobro do valor alcan vel por sistemas baseados numa tecnologia de infravermelhos curtos como no modelo Mercedes classe S e Lexus LX470 com um alcance entre 150 a 200 metros Se o condutor circular por exemplo a uma velocidade de 100 km h ele informado cinco segundos antes da exist ncia de seres vivos que constituem uma situa o de perigo no seu percurso O Night Vision tem uma maior efici ncia e usabilidade em percursos n o urbanos mal ou n o iluminados proporcionando ao condutor uma condu o nocturna mais segura ao detectar antecipadamente a exist ncia de obst culos humanos ou animais na estrada ou arredores BWeek A BMW aumentou a tecnologia de infravermelhos longos para o seu uso em ve culos em algumas funcionalidades teis A c mara tem um alcance de cerca de 300 metros e uma resolu o de 320x240 pix is registando o calor emitido pelos seres vivos e objectos numa largura de banda de oito a catorze micra Para velocidades inferiores a 80 km h a c mara tem um ngulo de capta o de 36 graus sendo este bastan
70. erf cie do objecto e o ambiente As propriedades t rmicas tais como densidade do material calor espec fico condutividade volume e a geometria da superf cie do objecto determinam a natureza do fluxo de calor condutor dentro do objecto YTP98 YPTW98 A conserva o de energia trocada na superf cie de um objecto descrita pela equa o de equil brio t rmico qi qcao labs qrad Acai 7 onde q a radia o incidente ambiente q dsun Asky Aground Isun a radia o solar Asky a energia atmosf rica dispersa e qgrouna 3 energia emitida pelo solo Acdo O calor conduzido originado na fonte de calor interna qaps O calor radiante incidente absorvido qaa O calor radiado para o ambiente qraa Timp sendo a emissividade 82 cai o calor conduzido dentro do objecto qey o calor convectado qey h T Tamb sendo h o coeficiente de convec o Tamb a temperatura ambiente e T a temperatura da superf cie De acordo com a equa o 7 poss vel calcular a temperatura de superf cie e gerar uma imagem infravermelha do objecto na hip tese de que a superf cie s troca calor com o ambiente A 2 Transfer ncia de calor no interior de um corpo conhecido que uma fonte interna de calor pode estar ligada ao exterior do objecto por partes em metal Como o metal conduz o calor muito bem o calor gerado pela fonte interna de calor e difundid
71. ernos n o usarem 100 Ackermann dado que ignora din micas e efeitos importantes o princ pio v lido para manobras a baixa velocidade como o caso do movimento de estacionamento A figura 5 9 apresenta os elementos do modelo cinem tico e da geometria de Ackerman Figura 5 9 Modelo cinem tico e geometria de Ackermann 51 A localiza o do ve culo posi o e orienta o relativo a um sistema de coordenadas de refer ncia denotada por q x y 0 Tonde x x t e y y t s o as coordenadas do ponto m dio do eixo traseiro T 0 6 t a orienta o do ve culo e t o tempo O movimento do ve culo descrito pela seguinte equa o x vcos cos vcos sin 1 6 sin Onde t o ngulo de direc o v v t a velocidade do ponto m dio do eixo dianteiro B e L a dist ncia entre os eixos O ngulo de direc o e velocidade s o dois comandos de controlo v A equa o 1 corresponde a um sistema com restri es n o holon micas porque envolvem a derivada das coordenadas do ve culo e n o s o integr veis HOO6 Admitindo uma configura o de geometria na figura 5 9 em que as rodas do ve culo se encontram nos seus ngulos m ximos de direc o em que R1 representa respectivamente o raio m nimo do c rculo descrito pelas rodas exteriores e conhecendo as dimens es de L B Te R1 poss vel calcular os ngulos m ximos de viragem admitidos para as rodas diantei
72. esconhecidos ou incertos Para al m dos requisitos referidos a abordagem baseada na resposta ao estado necessita do conhecimento da localiza o exacta do ve culo durante todo o movimento A abordagem do planeamento de uma traject ria tem de resultar num percurso de refer ncia poss vel de ser percorrido pelo ve culo Par04 e Plau06 prop em uma abordagem para o estacionamento aut nomo baseada na combina o de ambas a abordagens anteriormente referidas A ideia chave consiste num procedimento de controlo de movimento que envolve um ciclo de execu o de localiza o e de planeamento repetido at que a localiza o pretendida do ve culo relativamente ao seu ambiente seja atingida 5 4 3 1 SEVA3D Estudos relativos ao estacionamento de ve culos de forma aut noma t m sido realizados por diversos investigadores quais destacam os estudos e trabalhos desenvolvidos pelo grupo de intelig ncia artificial do PIPCA focando espacialmente o desenvolvimento do sistema SEVA3D Simulador de Estacionamento de ve culos aut nomos num ambiente tridimensional Este sistema foi considerado relevante para este trabalho devido semelhan a das suas funcionalidades de simula o de um estacionamento paralelo num ambiente 3D com as desenvolvidas nos sistemas de estacionamento autom tico e de assist ncia ao estacionamento neste trabalho HOO6 descreve o sistema SEVA3D respons vel pela automatiza o da tarefa de condu o de um v
73. fi INSTITUTO SUPERIOR T CNICO Sistema de Simula o para Condu o Rodovi ria Influ ncias na condu o e seguran a Heike Helene Cardoso Waap Disserta o para obten o do grau de Mestre em Engenharia Inform tica e de Computadores J ri Presidente Professor Doutor Joaquim Armando Pires Jorge Orientador Professor Doutor Jodo Manuel Brisson Lopes Vogal Doutora Carla Alexandra Monteiro da Silva Novembro de 2008 Agradecimentos Antes de mais nada gostava de agradecer a todos que me ajudaram a concluir este trabalho especialmente ao meu professor orientador Jodo Brisson Lopes por ter aceitado orientar me neste trabalho desde o inicio pela orienta o durante toda a evolu o do trabalho o esclarecimento de d vidas as revis es ao trabalho a disponibiliza o de algum material necess rio para o simulador de condu o e a motiva o que me deu para a conclus o da disserta o Tamb m gostaria de agradecer ao professor co orientador Jo o Madeiras Pereira pela sua assist ncia durante todo o trabalho e a permiss o para usar o laborat rio onde desenvolvi grande parte do trabalho e onde foram realizados os testes de usabilidade Gostava ainda de dedicar algumas palavras de apre o minha m e por todo o apoio moral e financeiro que me deu para as desloca es ao IST efectuadas at conclus o Por fim gostava ainda de agradecer ao meu namorado pelo apoio e paci ncia que teve comigo e tamb m
74. for o de integra o de um ambiente de condu o realista elevado O trabalho apresentado neste documento tamb m uma investiga o baseada na utiliza o de um simulador de condu o como ferramenta de estudo considerando as influencia e medi es dos efeitos de distrac o de interfaces de sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor durante a tarefa prim ria de condu o segura 4 1 Aplica o de simuladores para an lise de aspectos de seguran a rodovi ria A utiliza o de simuladores de condu o em investiga es que examinam e medem a distrac o e desempenho do condutor nas tarefas concorrentes de interac o com dispositivos de sistema de informa o e a condu o segura uma pr tica comum pois adicionam v rias vantagens face a testes reais na estrada A utiliza o de simuladores de condu o tem a vantagem primordial de permitir 31 estudar um numero de medi es de desempenho de condu o num ambiente relativamente realista e de condu o segura Os simuladores utilizados para investiga es variam no entanto substancialmente nas suas caracter sticas o que pode afectar o seu realismo e a validade dos resultados obtidos Simuladores de condu o de alta fidelidade oferecem um ambiente de condu o realista integrando v rios componentes que criam uma realidade virtual do ambiente na estrada tais como apar ncia f sica do simulador cen rio visual colorido texturado e com obj
75. go A percep o antecipada do sistema de situa es perigosas permitida por estes sistemas permite alargar o tempo de manobra do condutor para reagir adequadamente situa o percebida podendo este evitar uma poss vel colis o 2 2 Alguns sistemas em produ o Nesta sec o apresentada o estado de desenvolvimento de alguns sistemas de seguran a activa e de assist ncia ao condutor baseados em novas tecnologias disponibilizadas pelos fabricantes autom veis Mercedes BMW Volvo e Volkswagen A maior parte das aplica es descritas est o dispon veis como equipamento opcional em v rios modelos de diferentes fabricantes autom veis sendo aqui apenas referido detalhadamente a aplica o de um deles Apesar de o mesmo sistema poder variar de fabricante para fabricante todos eles seguem a mesma linha base de funcionamento da aplica o em quest o 2 2 1 PRE SAFE A Mercedes introduziu um novo sistema de seguran a activa o sistema PRE SAFE ao qual foram atribu dos v rios pr mios internacionais O PRE SAFE fez estreia mundial entrando em produ o de s rie para o modelo Classe S em 2002 e encontra se actualmente dispon vel tamb m no equipamento de s rie das limusinas da Classe E 13 Para al m do sistema PRE SAFE a Classe S da Mercedes introduziu o sistema de assist ncia de travagem optimizado o Brake Assist PLUS BAS que combinado com o PRE SAFE para aumentar a seguranca dos ocupantes Este sis
76. has realistas baseado em caracter sticas f sicas de infravermelhos e na transfer ncia de calor Este m todo contabiliza todas as formas de transfer ncia de calor dentro de um objecto assim como a interac o din mica entre a superf cie do objecto e o ambiente Tamb m incorpora a estrutura do objecto tridimensional no modelo medida que o calor flui de uma parte do objecto para outra Neste modelo primeiro estabelecido uma equa o de balan o t rmico na superf cie do objecto Com base na equa o anterior a transfer ncia de calor no interior do objecto e na fronteira da superf cie do objecto s o calculadas as temperaturas e radiosidades das reas do objecto For fim desenhado cada rea da superf cie do objecto utilizando o m todo de Gouraud Shading com base nas radiosidades calculadas Este modelo pode ser consultado no Anexo A Simula o de Imagens Infravermelhas onde descrito com mais detalhe 5 1 2 Simula o da tecnologia Esta sec o descreve a metodologia adoptada para a simula o da tecnologia baseada em infravermelhos longos comprimento de onda entre 8 um 14um para o sistema de vis o nocturna integrado no simulador de condu o No Anexo A descrito um modelo para gera o de imagens infravermelhas realistas aplic vel a um ambiente tridimensional No entanto dada a complexidade da obten o dos valores f sicos sobre radia es envolvidos e tamb m a carga computacional necess ria
77. headlights changes at night visto a 08 11 22 em http www motiontrends com 2005 2005csm mO08eng bmw2 highbeamassist shtml Motoring BMW adds super vision to night driving visto a 08 09 27 em http www motoring co za index php fArticleld 2621784 Mur01 N Murphy Usability for Graphical User Interfaces 2001 visto a 2008 07 28 em http www embedded com columns murphyslaw 9900036 _requestid 42164 N Nandhakumar e J K Aggrawal Integrated Analysis of Thermal and Visual Images for Scene Interpretation IEEE Transaction on Pattern Analysis and machine Intelligence vol 10 No 4 July 1988 NRMA BLIS Volvo s blind spot technology visto a 08 09 27 em http www mynrma com au cps rde xchg mynrma hs xsl blis htm 504 Leena Norros Paula Savioja Usability Evaluation of Complex Systems STUK YTO TR 204 April 2004 79 Par04 E Paromtchik Steering and Velocity Commands for Parking Assistance The Institute of Physical and Chemical Research RIKEN Proceedings of the 10th IASTED International Conference ROBOTICS AND APPLICATIONS 23 24 Honolulu Hawaii USA August 2004 PLau06 I E Paromtchik e C Laugier Autonomous Parallel Parking of a Nonholonomic Vehicle Proc Of the IEEE Intelligent Vehicle Symp pp 13 18 1996 Por06 A Porta Nova Sistema Integrado de Comandos Auxiliares e Navega o Rodovi ria Relat rio de Trabalho Final de Curso em Engenharia Inform ti
78. icados como ocorrendo quando o utilizador est simplesmente a conduzir ou a desempenhar tarefas com ou sem a assist ncia dos sistemas Os erros cometidos s o classificados em duas categorias e incluem 62 e Erros do tipo A Erros que numa situa o no mundo real poderiam comprometer a seguran a rodovi ria mas que efectivamente n o foi comprometida Erros inseridos nesta categoria englobam mudan as involunt rias de faixa de rodagem desvio para a berma curvas cortadas executadas com mudan a de faixa e sinaliza o de tr nsito n o cumprida sinais e sem foros e Erros do tipo B Erros que numa situa o real corresponderiam ao fim do teste Erros inseridos nesta categoria englobam colis es entre o ve culo e os diversos obst culos inseridos no cen rio tais como pessoas sinais rvores ou pr dios Tamb m se inserem nesta categoria erros de perda de controlo ou despiste do ve culo O desempenho da conclus o da tarefa medido de acordo com a precis o com a qual a tarefa conclu da Ou seja medindo a distribui o de desempenhos de erros e sucessos na execu o das tarefas O tempo para a conclus o de uma dada tarefa n o foi contabilizado dado que segundo Por06 conhecido que as tarefas com sistemas integrados t m um tempo de conclus o mais elevado No Anexo E Formul rio do Examinador apresentado o formul rio utilizado na realiza o do teste formal 63 7 Resultados e an l
79. icantes autom veis tais como a Mercedes Volvo e BMW e a sua integra o no simulador de condu o desenvolvido em Por06 Os sistemas a simular s o nomeadamente os sistemas de e Vis o nocturna e Head Up Display e Sensores de detec o de aproxima o e Estacionamento autom tico e Assist ncia ao estacionamento Estes sistemas t m como principal funcionalidade a de assistir o condutor durante a tarefa de condu o detectando agindo ou impedindo automaticamente potenciais situa es de risco No entanto para que estes sistemas possam ser efectivamente eficazes necessitam de apresentar um elevado n vel de usabilidade cujo teste objectivo deste trabalho testar Pretende se utilizar o simulador de condu o como ferramenta de estudo para a an lise de usabilidade e a seguran a e assist ncia fornecida pelos sistemas desenvolvidos Para tal efeito procede se observa o do comportamento e desempenho de v rios utilizadores dadas as tarefas simult neas de condu o do ve culo num cen rio visual urbano e a interac o espec fica com as interfaces dos sistemas no simulador Tamb m para a medi o do grau de efici ncia e usabilidade dos sistemas desenvolvidos pretende se comparar o desempenho do condutor ao efectuar tarefas id nticas com e sem a assist ncia dos sistemas como por exemplo efectuar um estacionamento traseiro paralelo com e sem a assist ncia do sistema de estacionamento O estudo pretende determina
80. idade como nevoeiro e neve Gizmag Se estas condi es atmosf ricas surgirem o sistema desactivado automaticamente e o condutor recebe a mensagem no Display do computador de bordo de que o sistema n o se encontra activo O sistema desactiva se porque o nevoeiro e a neve seriam detectados como corpos s lidos devido sua espessura O sistema est activo a velocidades acima dos 10 km h e avisa o condutor de ve culos que s o no m ximo 20 km h mais lentos e no m ximo 70km h mais r pidos do que o ve culo conduzido NRMA 15 Figura 2 2 O Sistema de Informa o Blind Spot vigia o ngulo morto numa rea de nove metros e meio de comprimento e tr s metros de largura 2 2 4 City Safety Este sistema tem como base terminar de forma electr nica com os acidentes dentro da cidade ou no tr nsito que geralmente acontecem a velocidades compreendidas at aos 30 km h A Volvo desenvolveu o sistema City Safety para evitar este tipo de acidentes e encontra se actualmente dispon vel no equipamento do novo Volvo XC60 Neste sistema um sensor vigia o ve culo dianteiro e caso necess rio trava automaticamente O sensor deste sistema tem um alcance de detec o ao ve culo dianteiro de cerca de seis metros figura 2 3 Se for detectado por um algoritmo actualizado cinquenta vezes por segundo um ve culo dentro da rea de vigil ncia dos seis metros sem movimento ou que circule mais devagar no mesmo sentido refor ada
81. idade de controlo electr nica calcula o percurso ideal para efectuar o estacionamento O premir de um bot o ao p da caixa de mudan as activa a ordem respectiva ao computador de bordo integrado em cima do veloc metro frente do condutor Assim que o sistema detectar um espa o de estacionamento potencialmente adequado tal sinalizado opticamente Quando o ve culo se encontrar na posi o ideal para estacionar nesse espa o tal sinalizado com uma seta e o condutor pode iniciar a 24 manobra Depois disto o condutor tem apenas de accionar o pisca e engatar a marcha atras Surge ent o no ecr a mensagem de que est em funcionamento a interven o na direc o e de que se deve verificar o espa o em redor Durante todo o processo de estacionamento autom tico tudo o que o condutor tem de fazer acelerar accionar a embraiagem e travar o Touran encarrega se do resto As rodas dianteiras s o rodadas para o ngulo correcto o Touran recua para dentro do espa o de estacionamento e antes do pneu direito traseiro tocar no passeio as rodas dianteiras rodam ao contr rio Assim que o ve culo estiver na posi o correcta sinalizado no display e acusticamente para o condutor travar e engatar a primeira mudan a Depois as rodas dianteiras e o volante viram automaticamente e o condutor apenas tem de acelerar para que o ve culo se coloque em linha entre o ve culo traseiro e dianteiro O sistema tamb m aplic vel para o e
82. igura 7 12 comprovam esta expectativa A maioria dos inqueridos classifica os n veis de concentra o e distrac o como sendo baixos pelo que o crit rio de efici ncia do sistema tem um resultado bastante positivo No entanto de referir que os resultados vis veis no gr fico de concentra o para a interac o do sistema de assist ncia ao estacionamento demonstram que requerido um pouco mais de concentra o por parte do condutor para efectuar correctamente a tarefa de estacionamento comparando concentra o necess ria na interac o com o sistema de estacionamento autom tico 7 3 5 Sistema de detec o de aproxima o O sistema detec o de aproxima o foi cotado pelos utilizadores avaliando a sua facilidade de aprendizagem n vel de concentra o e distrac o numa escala ordin ria de 1 a 5 Tamb m foi avaliado o aux lio prestado pelo sistema na tarefa de estacionamento As figuras 7 13 e 7 14 apresentam os gr ficos resultantes desta avalia o 73 Aprendizagem Detec o de Auxilio no estacionamento aproxima o Detec o de aproxima o 0 0 0 E n o auxilia o estacionamento E auxilia pouco o estacionamento E auxilia muito o estacionamento 7 13 Facilidade de aprendizagem e n vel de assist ncia para a tarefa de estacionamento percebidos pelos utilizadores na interac o com o sistema de Detec o de aproxima o A partir da figura 7 13 identifica se que a maioria dos uti
83. ionamento 55 No estado Posicionando a posi o ideal para iniciar a manobra de recuo atingido quando o ve culo atinge a seguinte posi o no sistema de coordenadas T Posi o ideal 2 7 2 D comprimento do lugar 1 D x 0 8 D definido como sendo a distancia do ve culo a distancia minima permitida pelo sistema de um lugar de estacionamento considerado v lido 2 7 metros Dado que a distancia m xima de detec o paralela de lugares de estacionamento ocorre a 3 7 metros do passeio D definido no intervalo 0 lt D lt 1 Quando o controlo do ve culo se encontra no estado Entrando vaga ele segue um tro o de uma circunfer ncia de raio R definida pelo maximo at que seja atingida uma orienta o global do ve culo acrescida de um ngulo definido pela seguinte f rmula Angulo 45 Dx8 O controlo do veiculo avanca para o estado Posicionando vaga e percorre o mesmo troco da circunfer ncia anteriormente definida com a direc o inversa at que tenha sido atingida uma orienta o global do ve culo decrescida do ngulo acrescido no estado anterior do aut mato A posi o final do trajecto de estacionamento atingida terminando o controlo do sistema da rota o do volante 56 6 Configura o e protocolo experimental 6 1 Configura o A experi ncia foi realizada no Laborat rio de Visualiza o Gr fica Avan ada no IST usando o simulador originalmente desenvolvido por Por06 e ago
84. ioridades do condutor relativamente tarefa de condu o e outras tarefas concorrentes de interac o com interfaces de dispositivos no interior do ve culo O comportamento do condutor em efectuar tarefas concorrentes enquanto no simulador pode divergir significativamente do seu comportamento habitual em ve culos e estradas reais devido inexist ncia de consequ ncias s rias resultantes dos seus erros de condu o no simulador Este aspecto influencia a validade de simuladores de condu o como ferramenta de investiga o para factores humanos Para aumentar a validade dos resultados obtidos utilizando um simulador de condu o h que ter duas preocupa es principais Tem que haver uma correspond ncia f sica entre os componentes do simulador apar ncia de controlo e caracter sticas de resposta com a sua correspondente no mundo real sendo este aspecto referido como a fidelidade do simulador Quanto mais pr ximo um simulador estiver na sua apar ncia controlo e realismo da cena visual e as caracter sticas de resposta f sica a um ambiente de condu o no mundo real maior a sua fiabilidade O segundo aspecto a ter em conta relativo validade comportamental e preocupa se com a diferen a entre o comportamento que o utilizador tem no simulador face a um ve culo real O melhor m todo de determinar a validade comportamental de um simulador comparar o desempenho de condu o no simulador ao desempenho de condu o e
85. ise Os resultados dos testes de usabilidade prov m das fontes de dados dos formul rios do examinador e os inqu ritos ao utilizador Os primeiros dados foram recolhidos pelo examinador durante a fase de teste formal atrav s da observa o s reac es e comportamentos dos utilizadores Os restantes dados foram fornecidos pelos utilizadores e recolhidos atrav s dos inqu ritos reflectindo a opini o deste acerca da experi ncia de teste Os dados recolhidos permitem efectuar um conjunto diversificado de an lises considerando se no entanto apenas as mais relevantes para o estudo espec fico de usabilidade e seguran a das interfaces dos sistemas neste trabalho 7 1 Popula o de amostra Os utilizadores destes testes de usabilidade incluem pessoas de ambos os sexos com idades compreendidas entre os 20 e 58 anos e que possuem a carta de condu o desde 1 a 35 anos A figura 7 1 apresenta a distribui o da popula o de amostra por g nero e grupo de idade Popula o de amostra por Popula o de amostra por grupo de idades g nero e grupo de idade Masculino Masculino Feminino Feminino 18 25 125 40 140 55 455 jovem maisvelho jovem mais velho E N mero de elementos E N mero de elementos Figura 7 1 Distribui o da popula o por g nero e grupo de idade S o considerados dois grupos de idades o grupo jovem foi constitu do por 11 pessoas de idades entre os 20 e 34 anos com uma experi ncia de con
86. jacentes de forma progressiva Usando a equa o bidimensional de condu o a temperatura das zonas adjacentes pode ser expressa atrav s de uma diferen a expl cita _ tmnt tm 1nttmnstittmn i tmn Teint imantin tmas 12 Atrav s da equa o 12 e usando o m todo iterativo de Gauss Seidel calculada progressivamente a temperatura desconhecida de todas as outros reas YTP98 YPTW98 A 4 Gera o de imagens t rmicas baseada na varia o da temperatura de superf cie de um objecto Depois da temperatura da superf cie T ter sido calculada pode se gerar imagens t rmicas baseadas nas temperaturas calculadas A propaga o da radia o infravermelha em diferentes comprimentos de onda diferente Na maior parte do intervalo espectral a radia o infravermelha muito atenuada O intervalo espectral no qual a radia o infravermelha pode ser bem transmitida atrav s da atmosfera chamado de janela atmosf rica O m todo simula as imagens infravermelhas do objecto calculando a radiosidade da superf cie do objecto usando a lei de Plank na janela atmosf rica Note se que e2T gt 1 permanece verdadeiro dentro da banda do espectro infravermelho Depois adoptada uma aproxima o lei de Plank como E fe e 2r d 13 Usando o m todo parcial integral o integral avaliado aproximadamente como scr 3 2 1 X Ese T XP EP X 2 14 T T T T 24 De acordo com
87. lizadores representando 59 dos inqueridos avalia o sistema de Detec o de Aproxima o como tendo uma facilidade de aprendizagem ou seja a facilidade de aprender a interpretar os sinais ac sticos boa ou muito boa 41 boa 18 muito boa O crit rio de usabilidade de assist ncia do sistema na tarefa de estacionamento cotado pela maioria dos utilizadores 79 como sendo de muito aux lio N vel de distrac o Concentra o Detec o de Detec o de aproxima o aproxima o 0 0 0 6 7 14 N veis de concentra o e distrac o percebidas pelos utilizadores na interac o com o sistema de Detec o de aproxima o Os gr ficos na figura 7 14 mostram que a maioria dos inqueridos classifica os n veis de concentra o e distrac o provocados pelos avisos ac sticos como sendo baixos pelo que o crit rio de efici ncia do sistema tem um resultado bastante positivo 74 8 Conclus es Os resultados obtidos atrav s da experi ncia apontam para varias conclus es face aos objectivos estabelecidos para este trabalho Em primeiro lugar foi conseguido o desenvolvimento e simula o dos sistemas de seguran a e de assist ncia e respectivas interfaces inicialmente propostas para a integra o no simulador com um grau de realismo suficiente para a concretiza o do estudo de usabilidade e seguran a A integra o de situa es de condu o espec ficas normalmente encontradas numa condu o real p
88. los utilizadores durante a execu o das tarefas de condu o sem a interac o dos sistemas No entanto comparando os resultados referentes condu o nocturna com e sem a assist ncia do sistema de vis o nocturna conclui se que a diferen a de desempenho de condu o no que diz respeito s falhas 65 de aten o reduzida Opostamente an lise da tarefa de condu o anterior ao comparar os gr ficos referentes tarefa de condu o com e sem o sistema de Head Up Display observa se que houve uma redu o significativa das falhas de aten o cometidas pelos utilizadores ao interagir com o sistema Houve portanto um aumento significativo do desempenho e seguran a de condu o Comparando os gr ficos referentes s tarefas de estacionamento sem sistemas e com os sistemas de estacionamento autom tico e de assist ncia ao estacionamento observa se que houve menos erros ou seja um melhor desempenho na conclus o da tarefa com a assist ncia dos sistemas Verifica se no entanto que houve uma melhoria maior no desempenho da conclus o da tarefa de estacionamento com o sistema de estacionamento autom tico do que com o sistema de assist ncia ao estacionamento As seguintes figuras 7 3 e 7 4 apresentam a distribui o de erros globais na execu o das tarefas com e sem a interac o com os sistemas Tarefas com erros Sem assist ncia 12 10 0 condu o livre condu o nocturn
89. m que a aten o do condutor desviada da tarefa prim ria de conduzir em seguran a afectando a percep o do ambiente exterior da estrada e aumentando tamb m o seu tempo de reac o YMMO3 A distrac o visual ocorre quando o campo de vis o do condutor bloqueado por algum objecto que o impede de detectar ou reconhecer objectos na estrada IUAO1 ou quando o condutor negligencia a tarefa de manter o olhar atento a estrada para focar outro alvo visual GPS YMM03 Para al m da distrac o visual ainda h outras distrac es a considerar na execu o simult nea de v rias tarefas Pode ocorrer distrac o f sica quando o condutor retira uma ou ambas as m os do 26 volante para interagir fisicamente com dispositivos tecnol gicos ou distrac o auditiva em que o condutor foca a sua aten o em sons ou sinais sonoros em vez de prestar aten o condu o Considera es adicionais e estrat gias para reduzir a distrac o do condutor na interac o com dispositivos no interior do ve culo s o apresentadas em Por06 Trans03 Segundo estudos da American Automobile Association Foundation for Traffic Safety a distrac o do condutor definida como a ocorr ncia de um atraso no reconhecimento de informa o necess ria para completar a tarefa de conduzir seguramente devido sucess o de algum evento actividade objecto ou pessoa dentro ou fora do ve culo que induz o desvio da aten o da tarefa prim ria
90. m ve culos reais usando as mesmas tarefas YMMO3 Por07 apresenta alguns simuladores dispon veis e as suas capacidades e o prop sito da sua utiliza o 4 2 O simulador utilizado neste trabalho Esta sec o descreve o simulador utilizado e que foi modificado para a realiza o deste trabalho As aplica es dos sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor desenvolvidas pelo autor foram integradas no simulador criado por Ac cio Porta Nova apresentado em Por06 33 O simulador original um simulador de condu o de baixo custo que n o pretende competir com os simuladores analisados por Por07 No entanto este simulador oferece potencialidades teis para a execu o de estudos de usabilidade relacionados com interfaces telem ticas para o interior do ve culo As modifica es realizadas a este simulador permitem adicionar potencialidades para a realiza o de estudos relacionadas com interfaces de sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor no interior do ve culo O objectivo do novo simulador modificado para este trabalho de realizar testes de usabilidade as interfaces dos sistemas desenvolvidos durante a tarefa simult nea de condu o Para medi o da efici ncia e utilidade dos sistemas pretende se tamb m efectuar testes comparativos do desempenho do condutor a efectuar uma mesma tarefa com e sem a assist ncia dos sistemas O simulador de condu o vis vel na figura 4 1 tem
91. manobra Para mudar a orienta o do ve culo o ngulo de direc o pode ser submetido a valores de 02 a 32 98 ou de 32 89 a 0 conforme se trata de um estacionamento no lado direito ou esquerdo Quando o ve culo necessitar de mudar para a direc o inversa assume o valor inverso Tal como o sistemas de simula o SEVA3D em HO06 o controlo do ve culo no simulador baseado aut mato finito A figura 5 10 mostra o diagrama de estados do aut mato finito usado no SEVA3D e adaptado para o controlo do ve culo simulado neste trabalho Procurando vaga Alinhando Figura 5 10 Estados do aut mato para o controlo do ve culo no sistema de estacionamento Entrando vaga Posicionando vaga Os seguintes estados foram definidos Parado Estado inicial e final do aut mato Procurando vaga In cio da manobra de estacionamento quando o ve culo se desloca para a frente a uma dist ncia de 2 7 a 3 7 metros paralelamente ao passeio procura de lugares livres e de dimens o adequada Caso um potencial lugar de estacionamento seja encontrado o estado avan a para o estado Posicionando Posicionando O ve culo desloca se para a frente at atingir a posi o ideal para iniciar a manobra de recuo para dentro da vaga aceitando uma margem de avan o desta at 0 5 metros Caso o limite de avan o posi o ideal seja transgredida o estado volta a Procurando vaga Entrando vaga O ve culo come a a r
92. ne nenananas 50 FIGURA 5 9 MODELO CINEM TICO E GEOMETRIA DE 51 FIGURA 5 10 ESTADOS DO AUTOMATO PARA O CONTROLO DO VE CULO NO SISTEMA DE ESTACIONAMENTO 54 FIGURA 5 11 LIMITE DA TRAJECT RIA DE ESTACIONAMENTO BASEADO NA DIST NCIA PARALELAMENTE AO LUGAR DE ESTACIONAMENTO asas ariano SUA ce SN 55 6 1 ESTRUTURA DE USABILIDADE DA ISO ISO 1998 a 60 6 2 MODELO DE NIELSEN DA ACEITABILIDADE E USABILIDADE COMO ATRIBUTOS DE UM SISTEMA 61 FIGURA 7 1 DISTRIBUI O DA POPULA O POR G NERO E GRUPO DE IDADE sesecceseceeeececescueeeeceeeecueeeceseeaueneecessuenensesees 64 7 2 N MERO DE ERROS COMETIDOS PELOS UTILIZADORES NAS TAREFAS COM E SEM INTERAC O COM OS SISTEMAS 65 7 3 ERROS NAS TAREFAS SEM A INTERAC O COM OS SISTEMAS DE SEGURAN A E DE ASSIST NCIA 7 4 ERROS NAS TAREFAS COM A INTERAC O DOS SISTEMAS DE SEGURAN A E DE ASSIST NCIA 7 5 N VEIS DE SEGURAN A E FACILIDADE DE APRENDIZAGEM PERCEBIDAS PELOS UTILIZADORES NA INTERAC O COM O SISTEMA DE VIS O NOCTURNA C au born W S R aS 68 7 6
93. nol gica capaz de diminuir o risco de acidentes nestas situa es aumentando a seguran a na condu o nocturna O sistema de assist ncia de condu o Night Vision tem como objectivo fornecer aos condutores uma melhor vis o nocturna aumentando a seguran a da condu o atrav s do reconhecimento antecipado de situa es perigosas ou prejudiciais envolvendo pessoas animais e objectos na estrada ou na berma Assim o condutor tem a possibilidade de reagir em cada situa o da melhor forma Este sistema de seguran a activa est actualmente dispon vel como equipamento opcional para os modelos das S ries 5 6 e 7 20 O sistema de assist ncia Night Vision baseado numa tecnologia de c mara fotogr fica de radia o t rmica e infravermelhos longos que abrange uma rea de at 300 metros frente do ve culo criando uma imagem fora do alcance dos far is e apresentando a num monitor por cima do painel de instrumentos Quanto mais calor for detectado pela c mara mais claros s o apresentados os objectos na imagem ou seja os objectos mais claros da imagem s o constitu dos por pessoas e animais normalmente mais quentes que o ambiente circundante A BMW optou pela tecnologia inovadora de infravermelhos largos pois segundo v rios estudos efectuados os sistemas baseados nesta tecnologia real am em particular pessoas animais e objectos que emitem temperaturas mais elevadas Os infravermelhos longos n o apresentam uma imag
94. nte e os pedais de acelera o e de travagem O ve culo permite a marcha para a frente e ainda para a retaguarda e possui uma funcionalidade que simula um sistema de Cruise Control que permite manter a velocidade constante Utilizadores que tenham mais dificuldade em controlar a velocidade do ve culo podem beneficiar desta funcionalidade Adicionalmente s interfaces de conforto implementadas no simulador original o simulador modificado permite controlar os sistemas de seguran a e de assist ncia atrav s de bot es no volante e os bot es da caixa de velocidades Para aumentar o realismo de simula o o simulador exibe ainda dois retrovisores Um interior no canto superior direito do ecr e outro no exterior do lado esquerdo que servem para dar uma maior no o de movimento A montagem do simulador foi feita de modo a recrear uma correspond ncia f sica entre os componentes do simulador e apar ncia de controlo com a sua correspondente de um ve culo no mundo real O volante est colocado frente do condutor o dispositivo das mudan as do lado direito do condutor e os pedais no ch o por baixo do volante Tal como em ve culos reais os utilizadores podem ajustar a profundidade do assento e do volante No entanto apesar da exist ncia de um dispositivo de mudan as como componente f sica do simulador este n o usado para o seu efeito comum O simulador oferece uma aproxima o condu o de um ve culo de mudan as autom
95. ntered interfaces Indice Lista detabelase figurasS as u t te anaes Rea 6 Listaide abrevia es iso Gass 8 do ilntrodue os 28 Mo a 9 10 22 O E A1 o G am 11 1 3 Estru turado documentO saca u suu sn la aeia ahua h uu Su u 11 2 Sistemas de seguran a activa e de assist ncia em ve culos 13 2 1 A necessidade de sistemas de seguran a em ve culos 13 2 2 Alguns sistemas em produ a o 13 2 2 1 PRE SAFE aR st sto 13 2 2 2 Brake Assist PLUS BAS 14 2 2 3 Blind Spot Information System essee u T L u a nA T m u uay uu 108 14 2 2 4 City Safety sce end ata ae eee u 16 2 2 5 Adaptive Cruise Controls u nu tase u thee 17 2 2 6 Sistema de luz direccional adaptativa 18 2 2 7 ViserH ad UB u ala L ee ui es ee puna 19 2 2 8 Nighe Visi n Stee a Spa Saa ete cen ae dd 20 2 2 9 Assistente de far is M ximos
96. ntre os dois ve culos calculada por radar A velocidade do ve culo da frente determinada medindo como a frequ ncia do feixe de radar devolvido foi alterado pelo efeito Doppler A diferen a em frequ ncia entre os sinais transmitidos e recebidos d uma medida de quanto mais r pido ou devagar o carro da frente se movimenta em rela o ao ve culo conduzido O condutor activa o sistema Adaptive Cruise Control introduzindo os par metros de velocidade m xima desejada entre 30 e 200km h e o intervalo de tempo m nimo ao ve culo a sua frente O 17 intervalo de tempo pode ser regulado para valores entre um e tr s segundos Se por exemplo f r introduzido um tempo de dois segundos o sistema mant m uma dist ncia de seguran a de 56 metros a uma velocidade de 100 km h A dist ncia varia com a velocidade e de cerca de 39 metros a uma velocidade de 70 km h VolvoCars VolvoXC AutoWe04 Na figura 2 4 pode ser observada uma representa o da tecnologia do sistema ACC ACC Adaptive Cruise Control Figura 2 4 O Sistema ACC mant m uma dist ncia de seguran a ao ve culo da frente conforme a velocidade m xima desejada e a diferen a de tempo m nima introduzidas pelo condutor no sistema 2 2 6 Sistema de luz direccional adaptativa Este sistema tem como objectivo fornecer uma boa visibilidade na condu o nocturna e em m s condi es de ilumina o Ao contr rio dos far is comuns esta luz inteligente po
97. o conclui se que h diferen as no comportamento do condutor na tarefa de condu o com e sem a assist ncia dos sistemas 8 1 Poss veis melhorias futuras Existem imensas oportunidades para desenvolver futuramente trabalho em usabilidade de sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor neste simulador O presente trabalho focou se em sistemas de seguran a e de assist ncia que interagiam atrav s das suas interfaces com o condutor sendo o condutor que tem a decis o final Sugere se o estudo adicional da usabilidade de sistemas de seguran a que actuem autonomamente na condu o face a uma situa o de perigo percebida no ambiente exterior como os casos dos sistemas ACC e City Safety descritos no cap tulo 2 Para tal 76 efeito necess rio alargar o cen rio visual urbano com elementos que permitam simular situa es de condu o encontradas no mundo real sendo necess rio para estes sistemas espec ficos a adi o de outros ve culos a circularem no cen rio Com a adi o de outros ve culos no cen rio tamb m poss vel estudar a influ ncia de outros sistemas de seguran a tais como o BLIS para a detec o de outros ve culos no ngulo morto Adicionalmente a modela o do cen rio urbano no simulador original de Por06 maioritariamente constitu do por pol gonos simples texturados constitu uma limita o para a integra o de alguns elementos para aumentar o realismo como foi o caso da simula
98. o da ilumina o da estrada com os far is do ve culo num cen rio nocturno e a pr pria simula o do cen rio num meio nocturno Sugere se uma altera o modela o das estradas e pr dios do cen rio por meio de objectos 3D Outro aspecto interessante a desenvolver num trabalho futuro seria um algoritmo capaz de registar computacionalmente falhas e erros de condu o cometidas pelos utilizadores nos testes de usabilidade tais como por exemplo o n mero de curvas cortadas sem foros e outros sinais de tr nsito n o respeitados tra os cont nuos e bermas transgredidos O registo destes dados permite aumentar a validade dos dados recolhidos para a an lise de usabilidade face recolha desta informa o por mera observa o e registo manual do examinador Por fim dado que a abordagem para a simula o do sistema de vis o nocturna apresenta um baixo grau de realismo um trabalho futuro interessante a realizar seria a explora o de uma abordagem para a gera o de imagens infravermelhas realistas 77 Bibliografia AAutosDe VolksWagen Park Assist visto a 08 09 27 em http www alle autos in de volkswagen volkswagen touran tsi a18880 shtml ABC Brake Assist System BAS visto a 08 09 07 em http www 4x4abc com 4WD101 BAS how html AChannel New Mercedes CL Coupe Uses Radar to Help the Driver Park visto a 08 09 27 em http www theautochannel com news 2006 08 28 020130 html AParts Adap
99. o para a superf cie exterior tem um papel fundamental na temperatura da superf cie Para calcular o calor difundido subdivide se a superf cie do objecto em reas Para essas reas ligadas fonte de calor atrav s das partes met licas constr i se o circuito t rmico equivalente ad Ry kAN Edo A D di 8 LN An one dl 9 am Onde Ay a rea de intersec o da sec o efectiva A L a sec o de intersec o da parte de metal estrutural l Ly a dist ncia da fonte de calor ao centro de cada rea de superf cie k a condutividade t rmica do objecto De acordo com a lei de Fourier a equa o de condu o de calor expressa como Ts To RN qo qcao 10 onde qo a energia e a temperatura da fonte interna de calor Ao usar a lei de Stefan Boltzmann e a equa o de equil brio de calor 7 obt m se RN qo qi goo T Tamb An 11 Com a equa o 11 pode ser determinada a temperatura das reas das superf cies ligadas as fontes de calor internas YPTW98 A 3 Difus o t rmica na superf cie Na superf cie de um objecto o calor transferido da rea com a temperatura mais elevada que adjacente fonte interna de calor para a rea com temperatura mais baixa Este processo 83 designado como difus o t rmica O processo pode ser conclu do como a condu o das reas de superf cie de temperatura elevada para as reas ad
100. or para efectuar certas tarefas de utiliza o dos v rios sistemas de seguran a e de assist ncia em determinados locais predefinidos do percurso descritos no Anexo D Percursos definidos para os testes de usabilidade aos sistemas 6 2 3 Procedimento O procedimento para os testes de usabilidade consiste em tr s fases Uma fase de introdu o na qual o utilizador fica a conhecer o simulador de condu o uma fase de teste formal na qual o condutor avaliado quanto ao seu desempenho e uma fase de inqu rito na qual o utilizador preenche um inqu rito sobre a sua no o do seu desempenho durante a experi ncia de usabilidade A fase de introdu o consiste em duas etapas Numa primeira etapa instru do ao utilizador de como operar os v rios sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor efectuada uma demonstra o pr tica pelo examinador sobre o manuseamento do simulador de condu o e a interac o e funcionamento de cada sistema Numa segunda etapa o condutor ambienta se ao comportamento f sico do volante e pedais num percurso livre no cen rio urbano assim como interac o dos sistemas existentes a fim de confirmar o conhecimento deste a cerca do funcionamento dos sistemas adquirido na etapa de demonstra o O condutor s prossegue a fase formal de testes seguinte quando este atingir um grau de confian a suficiente quanto s suas capacidades de condu o e habilidade conveniente de operar os v rios si
101. os e texturados pelo que a densidade necess ria da grelha de normais para a simula o da ilumina o dos far is constitui uma carga computacional elevada afectando gravemente o processamento global do programa Para que o processamento do programa n o fosse afectado optou se por diminuir a densidade da grelha de normais o que consequentemente diminuiu o realismo de ilumina o 5 2 Sistema de Head Up Display O sistema Head Up Display desenvolvido e integrado no simulador de condu o visa simular a tecnologia empregue no sistema de Head Up Display da BMW apresentado no cap tulo 2 2 7 Este sistema da BMW projecta informa o relevante tal como velocidade indica es de direc o avisos de avaria ou defini es de r dio directamente no campo de vis o do condutor no p ra brisas n o tendo o condutor de desviar o olhar da estrada Este sistema tem por base aumentar a 41 seguran a na condu o diminuindo significativamente o tempo de distrac o na leitura da informa o O Head Up Display da BMW baseado numa tecnologia de um ecr TFT com resolu o de 65000 pix is onde criada a imagem a ser projectada Este ecr iluminado por uma fonte de luz cujos raios s o desviados por v rios espelhos projectando por fim uma imagem visual no para brisas com dimens es de 18x9 cent metros As seguintes figuras 5 3 e 5 4 apresentam a interface do sistema de Head Up Display da BMW e a simula o deste sistema
102. os tridimensionais em facetas s quais s o atribu das certas temperaturas com fundamento em dados t rmicos pr compilados e em heur sticas No entanto estes m todos t m a desvantagem de depender de heur sticas e de requererem uma vasta base de dados de valores t rmicos n o considerando tamb m o fluxo de calor entre facetas adjacentes e os elementos volum tricos interiores Outras abordagens incluem o desenvolvimento de modelos atrav s dos quais a radi ncia de cada faceta calculada por programas ou a modela o de imagens infravermelhas dos objectos usando octrees No entanto estas abordagens n o contabilizam estruturas de materiais n o homog neos e a fonte interna de calor de um objecto Em 1994 foi proposto por N Nandhakumar o primeiro m todo capaz de simular os efeitos t rmicos de uma fonte de calor interna O m todo constr i um modelo hier rquico do objecto chamado Vs tree e avalia a temperatura de superf cie na computa o de cada elemento n do objecto em sequ ncia No entanto medida que o objecto aumenta de complexidade o m todo tem de calcular um n mero vasto de n s implicando uma carga computacional elevada Neste m todo tamb m dif cil de representar correctamente formas complexas de v rios objectos YPTW98 39 YTP98 WWBP NoAg e YPTW98 apresentam solu es para a modela o de imagens t rmicas atrav s da cria o de um modelo de s ntese para a gera o de imagens infravermel
103. para executar as tarefas requeridas e ajudar quando necess rio expressando se sempre de forma clara e permanecendo control veis pelo condutor T m de ser de f cil aprendizagem e n o propensos a erros No entanto estes crit rios t m reas de intersec o KLO2 A partir das duas defini es de usabilidade e dos crit rios apresentados em KLO2 para sistemas de assist ncia foram seleccionados crit rios de usabilidade para os sistemas de seguran a e de assist ncia desenvolvidos neste trabalho De acordo com os crit rios estabelecidos prossegue se an lise de usabilidade dos sistemas para eventual identifica o de problemas de usabilidade e as influ ncias da sua utiliza o em termos de seguran a desempenho e conforto de condu o Os crit rios estabelecidos incluem e Efic cia A precis o e conclus o com a qual os utilizadores efectuam as tarefas especificadas analisando a distribui o de desempenhos de sucesso e erro das tarefas 61 6 2 6 Efici ncia de utiliza o A adequa o dos sistemas aos recursos do condutor ou seja os recursos gastos pelos utilizadores para a conclus o das tarefas tais como tempo stress f sico e carga cognitiva Satisfa o O conforto experimentado pelo utilizador e a sua aceita o dos sistemas Redu o de tarefas rotineiras A capacidade do sistema reduzir uma tarefa rotineira do condutor Facilidade de aprendizagem A facilidade com que o utilizador aprende a
104. possui dois sensores Um sensor dianteiro e um traseiro que detectam respectivamente a aproxima o do veiculo a obst culos sua frente e traseira Em cada instante apenas um dos sensores activado Caso o condutor engate a marcha atr s activado o sensor traseiro caso contr rio activado o sensor dianteiro Quando os sensores integrados nos p ra choques do ve culo detectarem dentro da sua rea um obst culo despoletado um sinal ac stico que avisa o condutor da aproxima o Mediante pesquisa de caracter sticas de sensores de detec o de aproxima o para ve culos no mercado foi estabelecida uma dist ncia de detec o de 0 3 0 7 metros para o sensor dianteiro e 0 3 1 5 metros para o traseiro Este sistema visa evitar colis es a baixas velocidades especialmente no processo de estacionamento traseiro paralelo onde a visibilidade e a percep o de dist ncia a obst culos do condutor mais reduzida 5 4 Sistemas de estacionamento Esta sec o do relat rio descreve a reprodu o de dois sistemas de estacionamento distintos O primeiro sistema apresenta um sistema de estacionamento din mico baseado na tecnologia da Volkswagen do Park Assist descrito no cap tulo 2 2 11 O segundo sistema integrado simula um sistema de assist ncia ao estacionamento manual baseado na tecnologia da Mercedes exposta no cap tulo 2 2 10 A figura 5 5 apresenta as interfaces dos sistemas da Volkswagen e Mercedes que
105. r a influ ncia de tais tarefas no comportamento do condutor e identificar problemas de usabilidade 1 3 Estrutura do documento Este documento come a com uma breve introdu o ao assunto apresentando no cap tulo 1 Introdu o alguns conceitos fundamentais e uma breve descri o do contexto O cap tulo 2 11 Sistemas de seguranca activa e de assist ncia em veiculos apresenta as ideias atras deste trabalho O capitulo 3 Usabilidade das interfaces discute a usabilidade de interfaces no interior do veiculo especialmente para sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor e refere a categoriza o de utilizadores no contexto de um estudo de usabilidade para interfaces O cap tulo 4 Simuladores para testar a usabilidade descreve as vantagens e desvantagens da utiliza o de simuladores de condu o como ferramenta de estudo para a usabilidade assim como o simulador utilizado e alterado para a integra o de sistemas de seguran a e de assist ncia cujo desenvolvimento foi baseado em tecnologias deste tipo de sistemas actualmente em produ o no mercado autom vel No cap tulo 5 Sistemas de seguran a e de assist ncia desenvolvidos s o apresentados os sistemas de seguran a e de assist ncia desenvolvidos e integrados no simulador de condu o assim como as abordagens seguidas para simula o da tecnologia O cap tulo 6 Configura o e protocolo descreve a experi ncia conduzida neste trabalho detalhando o proce
106. r segundo uma rea de tr s metros de largura e nove metros e meio de fundo de ambos os lados do ve culo Ao comparar as v rias imagens o sistema consegue detectar quando um ve culo entra na rea vigiada Assim que um ve culo entrar nessa rea accionada uma luz de aviso de cor amarela na parte inferior do espelho exterior respectivo figura 2 2 Desta forma o condutor explicitamente avisado de que um outro ve culo se encontra lateralmente muito pr ximo dele O sistema fornece informa es acerca de ve culos que se aproximam pela traseira assim como de ve culos que circulam sua frente a serem ultrapassados por este Esta informa o visual permite ao condutor ter uma melhor percep o da situa o podendo decidir correctamente como agir em situa es de maior risco contribuindo assim para a diminui o de colis es na mudan a de faixa devido ao ngulo morto Ambos os lados s o igualmente vigiados O sistema est programado de forma a identificar carros assim como motos O sistema trabalha na rea de frequ ncia dos infravermelhos 76 GHz sendo assim independente das condi es de luz e podendo ser utilizado tanto de dia como de noite Tamb m est concebido de forma a n o reagir face a ve culos estacionados postes ou qualquer outro objecto est tico Dado que o BLIS baseado em c maras tem as mesmas limita es que o olho humano Isto significa que o sistema n o funciona em condi es de m visibil
107. ra melhorado com vista aos objectivos do trabalho com a sua integra o dos sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor descritos no cap tulo 5 para a realiza o do estudo de usabilidade 6 1 1 Caracter sticas dos percursos Para um maior realismo da simula o de condu o utilizando sistemas de seguran a e de assist ncia foram adicionados novos elementos ao cen rio visual do simulador anteriormente descritos no cap tulo 4 e criadas situa es espec ficas no cen rio frequentemente encontradas num ambiente de condu o real As situa es de condu o adicionadas permitem aumentar a validade dos dados obtidos atrav s dos testes para o estudo de usabilidade e seguran a dos sistemas desenvolvidos e incluem as seguintes caracter sticas 1 Percursos predefinidos para a circula o de pe es 2 Op o do cen rio onde os percursos s o efectuados num ambiente nocturno 3 Locais espec ficos de percursos onde existem lugares de estacionamento delimitados e outros ve culos estacionados As primeiras duas situa es acrescidas ao cen rio permitem situar o condutor num ambiente nocturno onde a visibilidade deste para a detec o de pe es mais reduzida Ao colocar o condutor num percurso frequentado por pe es recreada uma situa o potencialmente perigosa onde o condutor pode beneficiar da utiliza o do sistema de vis o nocturna para a detec o antecipada de obst culos e um aumento se seguran a
108. rac o adicional de uma interface que induz uma carga cognitiva visual n o influencia a diminui o de falhas de aten o Apesar de o sistema ter um potencial de aumento de seguran a rodovi ria atrav s da detec o de pe es n o vis veis na estrada n o se verifica uma melhoria significativa do desempenho de condu o e consequentemente um aumento de seguran a nos testes de usabilidade 67 A conclus o da tarefa de estacionamento com a interac o de ambos os sistemas de estacionamento demonstrou um melhor desempenho comparado com o estacionamento manual do utilizador Verifica se especialmente no estacionamento com o aux lio do sistema autom tico uma diminui o de colis es e a elimina o da repeti o da tentativa de estacionamento 7 3 An lise opini o subjectiva dos utilizadores Esta sec o descreve os resultados obtidos atrav s dos inqu ritos efectuados aos utilizadores ap s a conclus o das tarefas A an lise efectuada reflecte a opini o dos utilizadores dos v rios sistemas de seguran a e de assist ncia testados relativamente a aspectos tais como contribui o de seguran a n vel de distrac o n vel de concentra o e facilidade de aprendizagem percebidas durante a condu o com a interac o simult nea dos sistemas 7 3 1 Sistema de vis o nocturna Relativamente ao sistema de vis o nocturna o sistema foi cotado pelos utilizadores avaliando a sua contribui o percebida quanto s
109. ras Do i e sendo a m dia e tamb m o raio de viragem m nimo do ve culo R atrav s das seguintes equa es 2 sin o 3 tan o E 4 tang 5 tan i Ly 6 Lo A partir da equa o 3 obt m se o ngulo m ximo de viragem da roda exterior Do sin a 1 Conhecendo o ngulo m ximo de viragem da roda exterior pode se calcular a partir da equa o 4 o L T raio m nimo da circunfer ncia do movimento do ve culo R RE an Qo Usando as equa es anteriores obt m se a partir da equa o 5 o valor m ximo para o ngulo de direc o O tan 1 e a partir da equa o 6 ngulo m ximo i tan Para a integra o do modelo cinem tico de Ackermann no movimento de estacionamento do modelo tridimensional do ve culo utilizado no simulador foram admitidos valores de B T Le R1 52 baseado nas caracter sticas de um ve culo real com dimens es semelhantes as do modelo 3D descritas na tabela 5 2 A tabela 5 2 apresenta um excerto da ficha t cnica de um Fiat 500 1 3 Multijet 16V disponivel no Anexo B Ficha t cnica do FIAT 500 contendo os valores das dimens es dos seus eixos e di metro de viragem que foram considerados neste trabalho para o ve culo no simulador Comprimento Largura Altura 3546 1627 1488 mm Di metro de viragem 2xR1 9 2m Distancia entre eixos L 2300 mm Via frente B 1413 mm Via tras T 1407 mm Tabela 5 2 Excerto da ficha t
110. re dois ve culos e Activar o sistema de assist ncia ao estacionamento e estacionar paralelamente entre dois ve culos Uma lista das tarefas assim como e onde s o desempenhadas est dispon vel no Anexo E Formul rio do examinador 6 2 5 Crit rios de Usabilidade A norma ISO 9241 11 define usabilidade como sendo o mbito para o qual um produto pode ser usado por utilizadores espec ficos para atingir objectivos espec ficos com efic cia efici ncia e satisfa o num contexto de utiliza o espec fico Assim de acordo com a norma ISO os crit rios de usabilidade s o a efic cia efici ncia e satisfa o que numa situa o de avalia o podem ser medidas quantitativas A efic cia pode ser medida atrav s da precis o com a qual os utilizadores conseguem concluir as tarefas especificadas A efici ncia por outro lado pode ser medida atrav s dos recursos gastos pelos utilizadores para conclu rem as tarefas especificadas A satisfa o medida de acordo com o conforto experienciado pelos utilizadores e a sua aceita o pelo sistema 504 A figura 6 1 apresenta a estrutura de usabilidade da ISO User Task Equipment Environment Effectiveness Context of use Usability measures 6 1 Estrutura de usabilidade da ISO ISO 1998 60 JN93 por outro lado define usabilidade como sendo uma caracteristica do produto Este faz uma distin o clara entre utilidade e usabilidade Na sua defini o
111. s dos testes de usabilidade para os sistemas 36 Foram adicionados os seguintes elementos e Sem foros e Lugares delimitados para estacionamento e Ve culos estacionados e que circulam na rua e Cen rio nocturno Para al m do acr scimo da cena visual do simulador original foi adicionado ao cockpit o simulador de um ecr sobre o veloc metro que constitui a interface visual de alguns dos sistemas desenvolvidos neste trabalho As seguintes imagens apresentam as altera es ao cen rio visual e ao cockpit utilizado no simulador Iremos 20e OO m re fr UNE OCC CP o aoe 03550 SP ix e eb A sosete eb 9 Figura 4 4 Cen rio visual do meio urbano no simulador de condu o modificado sen 37 5 Sistemas de seguran a e de assist ncia desenvolvidos 5 1 Sistema de vis o nocturna O sistema desenvolvido de vis o nocturna uma simula o do sistema Night Vision da BMW apresentado no cap tulo 2 2 8 Este sistema de assist ncia permite aumentar a capacidade de vis o nocturna do condutor durante a condu o detectando antecipadamente a presen a de pessoas animais ou outros objectos na estrada e apresentando uma imagem dos obst culos num visor no painel de instrumentos Desta forma poss vel aumentar a seguran a global de condu o nocturna n o s porque melhora a vis o do condutor que mais reduzida durante a noite mas tamb m porque o sistema tem
112. simuladas neste trabalho 43 Figura 5 5 Sistemas de Park Assist em cima e de assist ncia ao estacionamento em baixo Antes de expor os sistemas de estacionamento desenvolvidos segue se uma descri o de alguns m todos e funcionalidades adicionais integradas no simulador de condu o para aux lio do utilizador na opera o destes sistemas Devido limita o de visualiza o de 360 do condutor e da sensibilidade diferente do dispositivo do acelerador no simulador face a um ve culo real foram adicionadas e ajustadas algumas funcionalidades Para aumentar o ngulo de vis o do condutor foi adicionada uma c mara cena que acompanha o ve culo visto de cima Quando o condutor activa qualquer um dos sistemas de estacionamento apresentada uma janela de visualiza o que exibe uma vis o do ve culo visto de cima assim como uma frac o limitada do ambiente envolvente podendo o condutor acompanhar todo o processo de detec o de lugares e de estacionamento Tamb m dado a sensibilidade do acelerador no simulador que dificulta a condu o a baixas velocidades foi decidido limitar a velocidade m xima do ve culo ao activar os sistemas de estacionamento Desta forma a usabilidade do sistema desenvolvido aumentada pois evita a desactiva o autom tica do sistema devido ao excesso de velocidade ao permitido na aplica o 44 Tamb m facilita a tarefa de estacionamento do condutor tendo este apen
113. ssui far is com movimentos horizontais que iluminam as curvas de forma ptima mesmo antes do condutor entrar nelas A tecnologia de luz adaptativa antecipa se identificando qual a direc o que o condutor vai tomar e gira os far is para a direc o apropriada Ao contr rio dos far is convencionais que apenas seguem o ngulo do volante ou a posi o das rodas dianteiras o controlo inteligente de luzes ilumina a estrada frente mesmo antes de entrar na curva Os far is adaptam se automaticamente curva e os cones luminosos mant m se na estrada Assim possibilita se a ilumina o da curva em todo o seu percurso da melhor forma Isto poss vel atrav s de um sistema de sensores e de computadores que recorrem ao uso do ngulo de viragem do ve culo velocidade e acelera o para calcular a traject ria reconhecendo altera es neste mesmo antes de acontecerem AParts BMW A figura 2 5 apresenta uma imagem do funcionamento deste sistema de luz adaptativa 18 up tol si Control H 7 unit 5 Steering angle lt P Yaw rate Figura 2 5 O Sistema de luz direccional adaptativa calcula o percurso utilizando os dados de velocidade e de angulo de rodagem do veiculo 2 2 7 Visor Head Up Ao longo dos anos os carros t m vindo a ser equipados com cada vez mais funcionalidades que s o reguladas atrav s de v rios bot es ou outros elementos de comando At que a esta o de r dio adequada esteja s
114. stacionamento do lado esquerdo AAutoDe O Park Assist autom tica e instantaneamente desactivado se a velocidade for muito elevada e ou se o condutor intervier na direc o Uma vez engrenada a marcha atr s o processo de estacionamento tem normalmente a dura o de apenas quinze segundos O sistema apenas aceita espa os de estacionamentos que sejam no m nimo 140 cent metros maiores do que o comprimento do pr prio ve culo O Touran necessita ent o de uma dist ncia no m nimo de 70 cent metros para a frente e para tr s A figura 2 9 apresenta a interface do Park Assist da Volkswagen Figura 2 9 Assim que o sistema detectar um espa o de estacionamento potencialmente adequado tal sinalizado opticamente Quando o ve culo se encontrar na posi o ideal perante esse espa o sinalizado com uma seta e o condutor pode iniciar a manobra 25 3 Usabilidade das interfaces No desenho de qualquer sistema necess rio ter em considera o certos princ pios de usabilidade T m sido efectuadas muitas investiga es relacionadas com a usabilidade no desenho das interfaces para de modo a que a interac o do utilizador com estas tenha o menor efeito poss vel na tarefa prim ria de conduzir o ve culo de forma segura Estas investiga es t m como objectivo final o desenvolvimento e lan amento de novos sistemas tecnol gicos no mercado que sejam teis f ceis de usar e principalmente eficazes na expectativa das s
115. stemas A fase formal de testes dividida em dois percursos principais como mencionado na sec o anterior Em cada percurso pretende se colocar o condutor numa situa o espec fica de condu o na qual o utilizador desempenha certas tarefas e comparar o seu desempenho e comportamento numa situa o id ntica com os sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor A terceira fase do procedimento consiste no preenchimento do utilizador de um question rio a cerca da sua opini o da experi ncia conduzida 6 2 4 Tarefas para os v rios sistemas Foram utilizados dois conjuntos de tarefas durante a experi ncia Os mesmos conjuntos foram usados igualmente e pela mesma ordem para todos os utilizadores a fim de evitar diferen as de desempenho envolvendo as v rias tarefas O primeiro conjunto de tarefas definidas n o inclui a utiliza o dos sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor e inclui e Consultar a velocidade do ve culo no veloc metro e Conduzir num ambiente nocturno e Estacionar paralelamente entre dois ve culos 59 O Segundo conjunto de tarefas segue as mesmas caracteristicas que as anteriormente definidas mas inclui a utiliza o adicional dos sistemas de se seguran a e de assist ncia ao condutor Este conjunto de tarefas inclui e Activar o Head Up Display e consultar a velocidade do ve culo e Activar o sistema de visdo nocturna e Activar o sistema de estacionamento autom tico e estacionar ent
116. tacionamento O sistema de assist ncia ao estacionamento foi cotado pelos utilizadores avaliando a sua facilidade de aprendizagem n vel de concentra o e distrac o numa escala ordin ria de 1 a 5 Tamb m foi avaliado o aux lio prestado pelo sistema na tarefa de estacionamento As figuras 7 11 e 7 12 apresentam os gr ficos resultantes desta avalia o Aprendizagem Assist ncia ao Auxilio no estacionamento estacionamento Assist ncia ao estacionamento 0 0 0 E n o auxilia E auxilia pouco m auxilia muito 7 11 Facilidade de aprendizagem e n vel de assist ncia percebidos pelos utilizadores na interac o com o sistema de assist ncia ao estacionamento A partir da figura 7 11 pode ver se que a maioria dos utilizadores representando 59 da popula o de amostra avalia o sistema de estacionamento autom tico como tendo uma facilidade de aprendizagem satisfat ria e 23 dos inqueridos considera a boa O crit rio de usabilidade de assist ncia do sistema na tarefa de estacionamento cotado pela maioria dos utilizadores 65 como sendo de muito aux lio em contraste com o sistema de estacionamento autom tico Contrariamente ao sistema de estacionamento autom tico este resultado reflecte uma boa usabilidade do sistema de assist ncia ao estacionamento em termos de satisfa o aceitabilidade do utilizador pelo sistema Este contraste da aceitabilidade entre o sistema autom tico e o sistema de assist ncia
117. tada no vidro criada num ecr TFT com resolu o de 65000 pix is O ecr TFT iluminado por tr s por uma fonte de luz os raios de luz s o desviados por v rios espelhos e por fim projectados para o p ra brisas criando uma imagem de display com uma rea de 18x 9 cent metros Mais de trezentas mensagens de aviso e indica es de direc o podem ser projectadas para o p ra brisas BMWHup Os espelhos t m v rias tarefas Por um lado devem regular a dist ncia entre a fonte de luz at superf cie reflectora espelho Por outro lado corrigem o erro ptico provocado pela curvatura do vidro o melhor poss vel Apesar da imagem ser directamente projectada no vidro o condutor tem a sensa o de que a informa o est a flutuar dois metros e meio sua frente O sistema possui sensores de luminosidade que controlam permanentemente a intensidade da luz e adapta se sua varia o Esta regula o autom tica permite que a informa o projectada possa ser lida mesmo sob sol intenso ou de noite Zdnet A seguinte figura apresenta um exemplo de informa o projectada pelo sistema no p ra brisas do ve culo Figura 2 6 A figura apresenta o Sistema Head Up Display onde est projectada no p ra brisas informa o 2 2 8 Night Vision A condu o nocturna proporciona um maior risco de acidentes envolvendo pessoas e animais que circulam na estrada ou beira desta Face a este problema a BMW desenvolveu uma solu o tec
118. te maior do que em outros sistemas 12 a 28 graus permitindo identificar a rea lateral da estrada e arredores WCar Motoring A unidade de controlo recebe os dados da c mara e converte os para uma imagem no monitor que electronicamente regula a intensidade de luminosidade conforme as condi es externas Para velocidades superiores a 80km h o monitor cobre um ngulo de 24 graus adicionando mais seis graus para a esquerda ou para a direita segundo a rota o do volante Adicionalmente o recorte da imagem apresentado no visor segue a estrada num processo de panning Para velocidades mais elevadas poss vel activar um Zoom digital de forma a aumentar objectos mais distantes em 50 Motoring 21 A camara t rmica detecta seres humanos animais e objectos a frente do carro antes de se tornarem visiveis pelo olho humano atrav s dos fardis A imagem gerada transmitida para o monitor dentro do carro apresentando objectos detectados com luminosidade aumentada em fun o do calor detectado pela c mara Assim pessoas e animais s o os objectos mais claros O Night Vision apresenta uma imagem nocturna de contraste a preto e branco no monitor no centro do painel de instrumentos figura 2 7 Beneficiando da tecnologia de infravermelhos longos o condutor apenas tem de consultar o monitor de forma a reconhecer uma situa o de perigo Bweek Uma vez activado pelo condutor o sistema Night Vision acompanha o continuamente A
119. tema de assist ncia ao estacionamento Esta sec o apresenta o sistema de assist ncia ao estacionamento desenvolvido e respectiva interface para a comunica o visual com o condutor A aplica o do sistema de assist ncia ao estacionamento integrada no simulador visa reproduzir o sistema equivalente comercializado pela Mercedes Como tal a comunica o visual da interface deste sistema com o condutor segue a mesma abordagem do sistema da Mercedes descrito no cap tulo 2 2 10 Este sistema de estacionamento segue a mesma metodologia que o sistema de estacionamento autom tico atendendo a detec o e calculo de lugares v lidos e o algoritmo de estacionamento utilizado A diferen a primordial deste sistema comparativamente ao estacionamento autom tico que em lugar de intervir autonomamente no volante d instru es ao condutor de como proceder manualmente com a direc o para efectuar o estacionamento da melhor forma 46 Tal como no sistema de estacionamento automatico para completar o processo de estacionamento os sensores de detec o de aproxima o encontram se activos para aumentar a percep o do condutor das dist ncias entre ve culos durante o estacionamento A figura 5 7 demonstra o funcionamento do sistema de estacionamento desenvolvido e apresenta os passos principais de comunica o da interface visual com o condutor lose Fj Q to aee OO N OO Em e ES P Sak 6 EB x Decos
120. tema tem a capacidade de detectar antecipadamente a eventualidade de um acidente reagindo antes da ocorr ncia de uma colis o iminente activando medidas de protec o para o condutor e acompanhante Em fun o disso os cintos de seguran a e os Airbags oferecem protec o m xima em caso de embate Nenhum outro modelo topo de gama de outras marcas oferece este sistema de protec o antecipada Mercedes AutoWe07 O sistema detecta antecipadamente uma potencial situa o de acidente quando a desacelera o de travagem ultrapassa um determinado n vel ou em caso de perigo de derrapagem Os sensores do ESP ou do assistente de travagem reagem em fun o disso comprimindo os cintos de seguran a dianteiros como precau o e enchendo as c maras de ar dos bancos multi contorno que envolvem os ocupantes dos assentos dianteiros e traseiros AutoBild A imagem 2 1 apresenta uma imagem do procedimento de seguran a descrito Figura 2 1 O sistema PRE SAFE reconhece situa es de risco atrav s de sensores e posiciona os passageiros automaticamente para a posi o mais segura antes do acidente 2 2 2 Brake Assist PLUS BAS O Brake Assist PLUS BAS um sistema de assist ncia optimizado travagem que detecta via radar os ve culos que circulam frente alertando no caso de redu o da dist ncia ou aproxima o demasiado r pida ao ve culo dianteiro Na imin ncia de uma colis o o sistema Brake Assist PLUS calcula numa
121. tive Headlights visto a 08 09 27 em http www usautoparts net bmw technology lighting htm ATPCO8 Driving the Future The New American Autoindustry visto em 2008 08 01 em www autotradecouncil org ATPCGreenBrochure pdf AutoBild Pre Safe denkt mit em autobild de visto a 08 09 27 em http www autobild de aktuell meldungen artikel php artikel_id 4182 AutoWe04 Volvo Debuts World First Safety Technology em autoweb com visto a 08 09 27 em http autoweb com au cms A_100465 newsarticle html AutoWe07 PRE SAFE automatic partial braking before an impending accident em autoweb com visto a 08 09 27 em http autoweb com au cms A_108197 newsarticle html BMW Far is direccionais adaptativos em bmw pt visto a 08 09 27 em http www bmw pt pt pt newvehicles x3 x3 2006 allfacts ergonomics_ahc html BMWHup No seu campo de vis o o visor Head Up em bmw pt visto a 08 09 27 em http www bmw pt pt pt newvehicles x5 x5 2006 allfacts ergonomics hud html BWeek BMW sees in the dark BMW incorporates thermal imaging into its newly available Night Vision driver assistance system visto a 08 09 27 em http www businessweek com autos content aug2006 bw20060824 363632 htm campaign id rs s null Cell01 M Cellario Human Centered intelligent Vehicles Toward Multimodal Inteface Integration em Intelligent Transportation Systems pp 78 81 2001 Gizmag Volvo Launches Blind Spot Information Syst
122. to Head Up Display Night Vision autom tico com assist ncia mEro A mErro B mErro A mErro B 7 2 N mero de erros cometidos pelos utilizadores nas tarefas com e sem interac o com os sistemas A figura 7 2 mostra que a maioria dos erros observados s o erros do tipo A Nas duas primeiras tarefas condu o livre e condu o nocturna com ou sem sistemas estes erros compreendem se como falhas de aten o Falhas de aten o neste contexto refere se a elementos ou caracter sticas do percurso que s o esperados serem vistos pelo condutor mas que n o foram vistas ou n o correctamente identificadas Exemplos de falhas de aten o podem incluir n o reparar num sinal de tr nsito ou sem foros Nas tarefas de estacionamento os erros do tipo A englobam pequenas colis es quer no ve culo dianteiro quer no traseiro Erros do tipo B apenas ocorreram nas tarefas de condu o e englobam situa es de colis o com pr dios pe es e outros objectos a velocidades consideradas como sendo de risco No entanto o resultado de haver maioritariamente erros do tipo A falhas de aten o que constituem um risco de acidente mas que efectivamente n o o provocaram deve se ao facto de n o haver outros ve culos a circularem nas estradas Ou seja muitos dos erros do tipo A nas tarefas de condu o poderiam efectivamente constituir erros graves do tipo B Ao comparar os dois gr ficos na figura 7 2 observa se que no geral houve mais erros cometidos pe
123. uas funcionalidades para o consumidor final As sec es que se seguem descrevem algumas considera es sobre factores humanos envolvidas no processo de desenvolvimento dos sistemas para a propor o de usabilidade e de seguran a 3 1 Distrac o do condutor Antes de referir considera es sobre seguran a e usabilidade necess ria informa o sobre factores humanos e usabilidade Para desenhar um sistema com base em capacidades humanas e recursos necess rio ter conhecimento sobre a psicologia cognitiva e a sua implica o na distrac o do condutor Esta sec o descreve v rios aspectos que originam a distrac o do condutor focando se especialmente na distrac o causada por actividades ou objectos no interior do ve culo Uma actividade que distrai o condutor ou que compete pela sua aten o enquanto conduz tem o potencial de degradar o desempenho da condu o e consequentemente a seguran a na estrada A tarefa de conduzir requer a interac o e coordena o de capacidades cognitivas f sicas sensoriais e psicomotoras Tamb m requer aten o e concentra o por parte do condutor Actualmente pode ser encontrada uma grande diversidade de sistemas de informa o no interior de um ve culo telem veis GPS sistemas de entretimento O condutor ao interagir com estes sistemas enquanto conduz tem que dar aten o a v rias tarefas No entanto durante esta interac o pode haver distrac o cognitiva e
124. uma apar ncia semelhante a um jogo de computador com visualiza o num WACOM Cintig 21 UX Touch Screen controlo de direc o e velocidade atrav s de um Logitech G25 4 1 Simulador de condu o utilizado neste trabalho O simulador foi desenvolvido em ambiente de desenvolvimento Visual Studio NET 2005 para execu o em sistema operativo Microsoft Windows XP Trata se de uma aplica o 3D desenvolvida sobre a norma gr fica OpenGL com c digo fonte em C e recorrendo ao Directinput para interac o dos dispositivos de controlo do ve culo e ao DirectSound para despoletar sinais ac sticos Tamb m foi utilizado um teclado para a navega o de menus O simulador possui v rias caracter sticas para uma aproxima o de apar ncia controlo realismo da cena visual e caracter sticas de resposta f sica a um ambiente de condu o no mundo real para um aumento da sua fiabilidade e validade dos dados obtidos O simulador recria a condu o de um ve culo num meio urbano 34 O controlo fisico do veiculo simulado gerido atrav s dos dispositivos de volante pedais e utiliza um sistema de mudan as autom ticas O sistema de mudan as autom ticas permite libertar o utilizador da tarefa adicional de controlo de uma caixa de velocidades a qual constituiria um factor acrescido de potencial distrac o prejudicial para os resultados do estudo pretendido Para dirigir a viatura o utilizador apenas necessita de controlar o vola
125. uma dist ncia de detec o de obst culos superior ao alcance da visibilidade dos far is de um ve culo Tamb m importante referir que o sistema continua operacional na sua assist ncia em condi es atmosf ricas tais como nevoeiro e chuva que agravam a visibilidade do condutor O sistema Night Vision baseado numa tecnologia de c mara fotogr fica de radia o t rmica e infravermelhos longos comprimento de onda entre 8 um 14um integrada no p ra choques que abrange uma rea de at 300 metros frente do ve culo criando uma imagem fora do alcance dos far is e apresentando a num monitor no painel de instrumentos Quanto mais calor for registado pela c mara mais claros s o apresentados os objectos na imagem ou seja os objectos mais claros s o constitu dos por pessoas e animais As figuras seguintes apresentam o sistema Night Vision em produ o no mercado pela BMW e o sistema de vis o nocturna desenvolvido na aplica o para o simulador de condu o num cen rio nocturno Figura 5 1 Interface do Night Vision 38 Figura 5 2 Interface do sistema de visdo nocturna integrada no simulador 5 1 1 Simula o da tecnologia em trabalhos relacionados A recria o e simula o aproximadamente realista de uma tecnologia baseada em infravermelhos num ambiente tridimensional t m vindo a ser um desafio na investiga o nos ltimos anos Abordagens iniciais a este problema baseiam se na divis o de object
126. uncionalidades dos sistemas requerendo recursos cognitivos visuais auditivos e f sicos da tarefa principal de condu o medida que estes sistemas se tornam mais prol feros no mercado o n mero poss vel de dispositivos a poder operar com o ve culo aumenta e consequentemente o n mero de dispositivos ao qual o condutor foca a sua aten o e capacidades cognitivas aumenta Dado este problema o processo de desenvolvimento de sistemas de informa o e de controlo para o interior do ve culo tem vindo a focar se n o apenas no bom funcionamento da tecnologia mas tamb m na interac o com o utilizador e as suas reais necessidades As ind strias autom veis t m vindo integrar em todo o processo de produ o dos seus sistemas um esfor o significativo de investiga o e considera o de quest es relacionadas com o desempenho e comportamento do condutor durante o processo de condu o e a interac o simult nea com as interfaces dos sistemas Para que os sistemas de seguran a e de assist ncia ao condutor possam ser efectivamente eficazes nas suas funcionalidades necessitam de apresentar um elevado n vel de usabilidade O desenho da interface uma rea chave emergente tendo um impacto significativo na usabilidade global e seguran a dos sistemas 1 1 Motivacao A ind stria autom vel encontra se numa era de desenvolvimento tecnol gico e inova o Esta integra um esfor o cont nuo na investiga o e desenvolvimento
127. ura metalizada Riscos c digos de barras ou faixas tecto xadrez n mero 5 Tecto de vidro fixo com cortina tecto de abrir el ctrico Sensores de estacionamento traseiros Retrovisor interior electrocrom tico Kit cromo Retrovisores cromados sim sim sim sim sim n o sim n o 50 euros sim n o sim autom tico 300 euros sim sim 350 euros sim 330 euros sim sim sim sim emerg ncia sim 300 euros 150 euros 250 euros 70 euros sim 300 euros sim 100 euros sim 50 euros Os pre os aqui mencionados s o data do artigo Para pre os mais actualizados consulte as Cota es AutoMotor Anexo C Inqu rito para os testes de usabilidade 1 Idade Ate 18 anos 18 25 anos 26 40 anos 40 anos YM o de aproxima o _ Head up display L JEstacionamento autom tico Assist ncis 30 estacionamento 9 Como classifica o contributo do sistema de vis o nocturna para a seguran a durante a condu o Contribui muito negativamen para a seguran a Contribui pouco para a seguran a I N o influ ncia a seguran a Melhora a seguran a Melhora significamente a seguran a 6 Como classifica o contributo do sistema de head up display para a seguran a durante a condu o C Contribui muito negativamente para a seguran a C Contribui pouco para a seguran a t N o influ ncia a seguran a 2 Melhora a seguran a
128. ura que as modifica es s o constru das ou seguem as regras de desenho Outra vantagem do recurso a simuladores de poder examinar um grande n mero de medidas de desempenho de condu o tais como velocidade e cumprimento da posi o lateral na estrada Tamb m podem ser recolhidas medidas adicionais como o movimento do olhar comportamento e observa o do condutor usando a simula o Por fim a utiliza o de simuladores de condu o permite com relativa facilidade a integra o e administra o de um elevado n mero de diferentes condi es de teste na cena visual como por exemplo ser dia ou noite condi es de tempo e ambientes da estrada diferentes As condi es de teste podem incluir situa es de condu o perigosas ou arriscadas dif ceis de reproduzir em condi es de condu o reais 32 No entanto a utiliza o de simuladores de condu o como ferramenta de estudo tem um n mero de desvantagens Primeiro os dados obtidos incluem os efeitos de aprender a usar o simulador e qualquer dispositivo simulado no interior do ve culo Tamb m pode reflectir efeitos da monitoriza o do experimentador Os simuladores de condu o de alta fidelidade t m um custo operacional elevado face a outros equipamentos No entanto o aspecto mais problem tico em medir o comportamento do condutor recorrendo a um simulador de condu o e que real a implica es importantes de pesquisa o efeito do simulador nas pr

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