«Принципы проектирования распределенного интерфейса дополненной реальности для помощи водителю в экстренных ситуациях»

Дарья Чертыковцева

«Принципы проектирования распределенного интерфейса дополненной реальности для помощи водителю в экстренных ситуациях»

Дорожно-транспортное движение представляет собой немалую опасность для жизни. Обстановка на дороге зависит от большого количества факторов, воздействующих на водителя. Длительные поездки за рулём являются тяжелым испытанием для организма человека. Существует ряд правил облегчающих физическое и психологическое состояния водителей, но не каждый участник дорожно-транспортного движения пользуется ими. Это приводит к переутомлению организма, снижению внимания на дороге, сонливости. Все эти аспекты способствуют созданию аварийных ситуаций на дороге. Актуальность темы данной выпускной квалификационной заключается в разработке навигационной системы для автотранспорта, которая сможет предостерегать водителя от чрезвычайных ситуаций на дороге. В настоящее время, навигационные системы не соответствуют пользовательскому опыту современного человека. Они не внушают доверия пользователю и не имеют четкого алгоритма взаимодействия с человеком. Наиболее наглядно, актуальность выбранной темы, можно продемонстрировать, выбрав пользовательские случаи, относящиеся к вождению автотранспорта в горной местности. Данные условия затрагивают большое количество внештатных ситуаций, с которыми часто сталкиваются водители. Основная задача системы, это сопровождение человека в пути, а также быстрое реагирование на экстренную обстановку. Задачи будут решаться с помощью ряда технологий. За основу будут взяты технологии дополненной реальности для системы навигационных сервисов и технологии беспилотных автомобилей третьего и четвертого поколений. Обозначенные технические сферы активно развиваются в настоящий момент, и будут продолжать своё развитие ещё не одно десятилетие. Все это будет способствовать проектированию полноценных, актуальных систем для помощи человеку.

Искусство. Искусствоведение

Диссертации

Вуз: Санкт-Петербургская государственная художественно-промышленная академия имени А Л Штиглица (СПГХПА им. АЛ Штиглица)

ID: 5f2b21b9cd3d3e0001b3dd32

UUID: e1918280-b98e-0138-1225-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 10

28.28

Дарья Чертыковцева

Санкт-Петербургская государственная художественно-промышленная академия имени А Л Штиглица (СПГХПА им. АЛ Штиглица)

Комментировать 0

Рецензировать 1

Скачать - 1,6 МБ

Поделиться работой

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургская государственная художественно-промышленная академия им. А.Л. Штиглица» Факультет дизайна Кафедра графического дизайна ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА направление подготовки: 54.04.01 Дизайн магистерская Графический дизайн программа: на тему: «Принципы проектирования распределенного интерфейса дополненной реальности для помощи водителю в экстренных ситуациях» Студент: Чертыковцева Дарья Владимировна Руководитель: доцент кафедры «Графический дизайн» Филиппов Максим Викторович Санкт-Петербург 2020 1

ОГЛАВЛЕНИЕ Вступление 1.Актуальность 3 2.Цель 4 3.Задачи 4 4.Границы исследования 5 Часть I. Анализ восприятия визуальной информации 1.1.Восприятие визуальной информации человеком 5 1.2.Зрительное восприятие водителя 8 1.3. Психофизиологическое состояние водителя 11 в экстренных ситуациях. Вывод по части I 15 Часть II. Особенности проектирования навигационных систем. Применение AR в навигации 2.1 Классификации и виды навигационных систем 16 2.2 Дополненная реальность как средство коммуникации между 17 человеком и окружающей средой 2.3.Анализ аналогов навигационных систем 19 2.4 Технологии беспилотного автомобиля и дополненной реальности 21 Вывод по части II 26 Часть III. Особенности проектирования навигационных систем. Применение AR в навигации. Проектирование и визуализация распределенного интерфейса для автотранспорта. 3.1. Анализ собранной информации. Концепция построения системы 27 3.2. Этапы проектирования распределенного интерфейса 29 3.3.Разработка и концепция дизайн графики распределенного 33 интерфейса Вывод по части III 35 Заключение Словарь терминов 36 39 Библиографический список использованной литературы 41 Приложения (иллюстрации) 44 2

Вступление. Актуальность темы. Дорожно-транспортное движение представляет собой немалую опасность для жизни. Обстановка на дороге зависит от большого количества факторов, воздействующих на водителя. Длительные поездки за рулём являются тяжелым испытанием для организма человека. Существует ряд правил облегчающих физическое и психологическое состояния водителей, но не каждый участник дорожно-транспортного движения пользуется ими. Это приводит к переутомлению организма, снижению внимания на дороге, сонливости. Все эти аспекты способствуют созданию аварийных ситуаций на дороге. Актуальность темы данной выпускной квалификационной заключается в разработке навигационной системы для автотранспорта, которая сможет предостерегать водителя от чрезвычайных ситуаций на дороге. В настоящее время, навигационные системы не соответствуют пользовательскому опыту современного человека. Они не внушают доверия пользователю и не имеют четкого алгоритма взаимодействия с человеком. Наиболее наглядно, актуальность выбранной темы, можно продемонстрировать, выбрав пользовательские случаи, относящиеся к вождению автотранспорта в горной местности. Данные условия затрагивают большое количество внештатных ситуаций, с которыми часто сталкиваются водители. Основная задача системы, это сопровождение человека в пути, а также быстрое реагирование на экстренную обстановку. Задачи будут решаться с помощью ряда технологий. За основу будут взяты технологии дополненной реальности для системы навигационных сервисов и технологии беспилотных автомобилей третьего и четвертого поколений. Обозначенные технические сферы активно развиваются в 3

настоящий момент, и будут продолжать своё развитие ещё не одно десятилетие. Все это будет способствовать проектированию полноценных, актуальных систем для помощи человеку. Объект исследования. Распределенный графический интерфейс с дополненной реальностью для полуавтономного автомобиля. Предмет исследования. Методики дизайн проектирования для распределенных интерфейсов в полуавтономных автомобилях Цель исследования. Выявление системы принципов проектирования распределенного графического интерфейса на различных носителях для водителей в экстренной ситуации. Задачи проекта. 1. Проведение анализа психофизиологических принципов восприятия визуальной информации водителем. 2. Определение наиболее комфортной для водителя зоны расположения визуальной информации на лобовом стекле автомобиля. 3. Разработка интерфейсов взаимодействующих устройств, выполняющих индивидуальную функцию. 4. Разработка системы внушающей доверие пользователю. 5. Проектирование визуальной навигационной системы, сопровождающей человека в экстренных ситуациях. 4

Границы исследования.  Проектные: Исследование подразумевает теоретическое обоснование, разработку и создание дизайн проектирования навигационных систем с различными стилистическими особенностями.  Технологические: Исследование основывается на применение технологий дополненной реальности, разработок в сфере беспилотного автотранспорта и иных цифровых технологиях. Часть I.Анализ восприятия визуальной информации. 1.1.Восприятие визуальной информации человеком. Зрение для человека является самым распространенным способом получения информации. Мы не задумываемся, какое количество визуального материала наш мозг получает каждый день. Сетчатка человеческого глаза имеет примерно пять миллионов цветных рецепторов и около ста миллионов монохромных, которые отвечают за резкость и контрастность изображения, воспринимаемого мозгом. Восприятие визуальной информации это неотъемлемая функция в жизни каждого человека, которая охватывает все сферы нашей с вами жизнедеятельности. Восприятие – это целостное отражение предметов, ситуаций и событий, возникающее при непосредственном воздействии физических раздражителей на органы чувств. [13, с.85] С помощью связей, которые образуются между разными анализаторами, в сознании человека формируются свойства предметов или явлений, для которых изначально не заданы определенные параметры, что говорит о сложной организации этих психических процессов. Именно визуальное восприятие наиболее тесно связано с обработкой и преобразованием 5

информации, которая поступает из внешней среды, создавая при этом образы, которые в дальнейшем формируют особенности мышления, памяти, внимания и эмоций. Можно сказать, что образ представляет собой субъективную форму объекта, он порождение внутреннего мира человека. Главной чертой формирования правильного образа является структурированная подача той или иной информации, поступающей в мозг из внешней и внутренней среды. С помощью определенных экспериментов было выявлено, что человек осматривает объект не по случайной траектории, а как бы последовательно ощупывает взглядом наиболее значимые элементы фигуры. Закономерные траектории осмотра формируются только при активном взаимодействии зрительных и двигательных компонентов [13, с.24] . Проанализировав записи с движения глаз, учеными было выявлено, что в процессе рассматривания взор наблюдателя обычно задерживается лишь на тех элементах, которые несут сведения позволяющие раскрыть содержание изображения. Распределение точек фиксации на объекте, переход взгляда от одной точки к другой, продолжительность фиксации взгляда, зависит от содержания объекта и от зрительных задач, которые стоят перед человеком в момент восприятия являются: информации. обнаружение, Основными опознание, зрительными идентификация. задачами Закономерность восприятия такова, что осмотрев объект, человек идентифицирует его, сравнивает на подсознательном уровне с образом конкретного эталона, хранящегося в памяти. Если же говорить о сокращении потока информации из внешней среды, обусловленном воздействием внешних факторов, то стоит отметить, что это неблагоприятно воздействует на восприятие визуальной информации. Человек сталкивается с неверной интерпретацией формы, цвета, размера, расстояния объекта. Важным условием нормального восприятия является организация и структурированность получаемой информации. Попав в условия, где в поле восприятия нет привычной расчлененности и 6

организованности, человек не может адекватно и длительно воспринимать такой окружающий мир. Ярким примером подобной ситуации, являются миражи в пустыне. Предполагают, что это явление и есть следствие попыток психики компенсировать отсутствие привычной, структурированной внешней среды, с помощью представлений, которые находятся в подсознании человека, что помогает достигнуть привычной организованности восприятия. Восприятие представляет собой двухэтапный процесс преобразования информации, который начинается с воздействия стимулов на органы чувств и заканчивается ее самостоятельным функционированием в кратковременной памяти. Неотъемлемой частью восприятия визуальной информации является цвет. Он расширяет представления о внешнем мире, облегчает ориентацию в нем, способствует его познанию. Возможность различать цвета повышает информационную пропускную способность зрения. В связи с этим выделяют три функции цвета: эмоциональную, эстетическую, комфортную. Эмоциональная функция характеризуется направленным психофизиологическим воздействием цвета на эмоциональную сферу человека. Цвет выборочно влияет на эффективность протекания жизнедеятельности человека и имеет свою психологическую направленность. Зависимость эмоциональной оценки среды и состояние человека от цвета увеличивают мускульную силу и возбуждают, создавая этим условия для формирования активных реакций эмоционально психологического подъема. [16, с.65] Желто-зеленые и зеленые цвета оптимально воздействуют на физиологические функции человека, сохраняют некоторую эмоциональную приподнятость, способствуют возбуждения торможения. и наиболее сбалансированным Сине-зеленые способный реакциям успокаивающе воздействовать на психику. Синие и фиолетовые цвета вызывают понижение мускульной активности, способствуют усыплению и вызывают состояние 7

психологической угнетенности. Пурпурные цвета вызывают стойкое напряжение и раздражение. Одним из самых известных исследователей в области эмоционального взаимодействия человека и цвета, был швейцарский психолог Макс Люшер. Согласно исследованиям Люшера, человек воспринимает цвет на основании собственного опыта взаимодействия с окружающей средой в течение длительного периода. В результате исследований Макс Люшер пришел к выводу, что отношение к цвету всегда было и остается эмоциональным. Благодаря этому, цветовая гамма в дизайне может быть подобрана под “настроение”, которое автор стремится передать в своей работе, а также от эмоций, которые он хочет вызвать у зрителя. Для создания делового стиля принято подбирать холодные оттенки, либо классические градации от черного к белому. Для проектирования более эмоционального дизайна используют наиболее теплые оттенки. [16, с.98] Исходя из этого, стоит сказать, что проектирование дизайн систем должно основываться на первоначальных знаниях о восприятии формы и цвета человеком. В зависимости от поставленных целей и задач, должна быть подобрана определенная цветовая гамма. Выбраны места расположения визуальных объектов и информации, в зависимости от удобства восприятия и приоритетности информации в целом. 1.2.Зрительное восприятие водителя Визуальное восприятие является одной из основ вождения. При нарушении какого-либо процесса восприятия зрительной информации, водитель ставит под угрозу свою жизнь и жизни других людей. По статистике, с помощью зрения мы получаем информации в 100 раз больше, чем через слух.[13, с.70] Также, стоит отметить, что водители, имеющие дефекты зрительного анализатора, намного чаще становятся участниками дорожно-транспортных происшествий. 8

Особенно затруднительно визуальное восприятие в условиях ограниченной видимости, в тумане, в темное время суток, во время дождя, снегопада и других природных катаклизмов. Так же помехой на дороге может стать расположение солнца и тени. Если солнце располагается низко над горизонтом, то на дороге появляются блики, она начинает сильно блестеть, из-за чего резко сужаются зрачки и свет в глаза поступает в ограниченном количестве. Это влечет за собой спад остроты зрения.[22] Силуэты людей на дороге теряются, видимость объектов в тени становится значительно хуже. Помимо этого, солнечные лучи, отражаясь в рассеивателях светофоров и задних фонарей автомобиля, создают так называемый фантом-эффект, подобный эффекту миражей в пустыне, о которых упоминалось в пункте 1.1. Подобные галлюцинации создают иллюзию горения выключенного светофора, в результате чего трудно определить на расстоянии какой же сигнал светофора горит в действительности, а также сигналы поворотов и стоп-сигнала впереди едущего транспорта. Управляя автомобилем, водитель должен воспринимать не только различные объекты, но и оценивать их месторасположение и расстояние друг от друга. За это отвечает пространственное восприятие, которое характеризуется остротой и полем зрения, а также глубинным зрением. [22] Острота зрения - это способность глаза различать детали крупных предметов или мелкие предметы на значительном удалении от них. Острота зрения определяется минимальным расстоянием между двумя параллельными линиями, когда глаз воспринимает их раздельно. При нормальной остроте зрения световые лучи фиксируются на светочувствительной сетчатке глаза и помогают водителю хорошо видеть дорогу и дорожные знаки на расстоянии от ста метров. Если же водитель имеет дефекты зрения, воздействие внешних факторов, затрудняют ему процесс вождения намного больше, чем человеку с хорошим зрением. Например, при близорукости водитель хорошо воспринимает информацию с 9

контрольно-измерительных приборов, но плохо видит дорогу. Человек с дальнозоркостью четко видит дорогу и намного хуже показания приборов. Для восприятия дорожной обстановки в целом, требуется перевод взгляда в области периферического зрения, а это требует некоторого времени. Так, при проезде перекрестка для перевода взгляда влево требуется 0,15 - 0,26 секунды, фиксации взгляда на левой стороне - 0,10 — 0,30 секунды, для перевода вправо - 0,15 - 0,30 секунды, фиксации взгляда на правой стороне 0,10 - 0,30 секунды. Общее время отвлечения взгляда от дороги составляет 0,50 - 1,16 секунды. Отвлекаясь от дороги, даже на короткое время, в период интенсивного движения, водитель может столкнуться с неприятностями на и даже с ДТП. [14, с.54] Восприятие пространства, которое может охватить человек взглядом при неподвижно зафиксированных глазах, называется: поле зрения. Интересен тот факт, что для поля зрения изменяется от цвета рассматриваемого предмета, но при этом каждый цвет имеет различную меру восприятия. Для белого цвета поле зрения распространяется к наружной стороне на 90°, к внутренней - на 60°, кверху на 50° и книзу на 70°. Охват зеленого цвета почти в два раза меньше, чем для белого. А, для красного и синего по сравнению с белым, поле зрения уменьшается на 10 - 20°,это поле зрения для одного глаза. Поле зрения для двух глаз, или так называемое бинокулярное зрение, составляет 120-130° и охватывает все пространство перед автомобилем. [14, с.71] Еще одним важным определением в визуальном восприятии человеком является глубинное зрение. Глубинное зрение - это свойство зрения определять расстояние до различных объектов и между объектами. Наиболее правильное восприятие пространства достигается знанием размеров предметов, часто встречающихся в пути. Глубинное зрение можно и нужно развивать. Систематическая тренировка в определении расстояний развивает глазомер - важное качество водителя. [14, с.85] Человек, который только начинает управлять автомобилем не может верно оценивать ширину дороги 10

при её сужении, что часто приводит к неверным действиям в процессе вождения. Также на неправильное восприятие окружающего пространства влияют габариты машины. Достаточно опытный водитель также может допускать ошибки, пересаживаясь с маленького автомобиля на большой и наоборот. Это обосновано изменением расстояния от глаз водителя до дорожного покрытия и расположенных на нем объектов. Увеличение скорости движения трансформирует восприятие окружающей среды. Во время ускорения, водитель направляет взгляд на дальний участок дороги по отношению к автомобилю. Мы привыкли к тому, что всю важную информацию водитель получает при восприятии дорожных знаков. Быстрота и четкость их восприятия зависит от размеров знаков и расстояния их от водителя, скорости движения автомобиля и контрастности букв и символов. При плохой контрастности время восприятия знаков может увеличиваться на 0,6 - 0,7 секунды. [14, с.100] На подсознательном уровне восприятие движения человеком зависит от расстояния. Чем дальше движущейся объект, тем более медленной кажется его скорость. Однако, восприятие и оценка расстояний до движущегося объекта, особенно затруднительны на движущимся автомобиле. Восприятие объектов при движении осуществляется с помощью динамического глазомера. 1.3 Психофизиологическое состояние водителя в экстренных ситуациях. Восприятие визуальной информации в условиях горной местность. Вождения автомобиля требует максимальной концентрации внимания, и сосредоточенности со стороны человека. В процессе вождения, пользователь получает разнообразную информацию от автомобиля, дороги и окружающей среды. Полную информацию он получает с помощью всех органов чувств. Однако, в данном процессе могут происходить самые разнообразные сбои. 11

Это связано с тем, что человек способен воспринимать и оценивать сознанием всего 5-10 % получаемой информации. Очевидно, что из множества поступившей в определенный момент информации наиболее актуальная, в данную секунду, может быть не воспринятой сознанием. Так же из-за неправильной обработки информации, может быть предпринято не то действие, или же реализация, даже правильно выбранного действия, окажется неверной. Из этого следует, что любой сбой, отказ, или же упущенный водителем момент, может привести к тяжелым последствиям. Во время движения, водитель сталкивается с различными сложными ситуациями, которые зависят не только от участников дорожно-транспортного движения, но и непосредственно от рельефа местности. Когда на дороге встречаются резкие повороты, перепады рельефа, горная местность, то такие препятствия называются ограниченной видимостью. Наиболее наглядным примером является вождение автомобиля в горах. Горные районы характеризуются дорогами с большим количеством затяжных подъемов и уклонов, крутыми поворотами малого радиуса и с крайне ограниченной видимостью. Чаще всего они проходят, вплотную к стенам гор с одной стороны и мимо обрывов – с другой. На перевалах нередко встречаются снежные заносы и возможны опасные обвалы. Еще одной отличительной чертой в горной местности является резкое изменение температуры и атмосферного давления, вследствие чего в подобных условиях часто можно столкнуться с густыми туманами. Все эти условия влияют как на техническое состояние автомобиля, так и физическое состояние человека. Если же говорить о внешней среде, а именно о погодных условиях и ее взаимодействии с человеком, то стоит отметить, что она влияет непосредственно на человека по двум параметрам: это момент восприятия визуальной информации и воздействие на психофизическое состояние человека. Погодные условия, могут создать ряд причин для внештатных 12

ситуаций на дороге. Одним из неприятных явлений на дороге является недостаточная видимость. Недостаточная видимость понимается как временное положение, вызванное погодой или другими явлениями (туман, дождь, снегопад, метель, сумерки, дым, пыль, брызги воды и грязи, слепящее солнце), когда расстояние, на котором рассматриваемый объект возможно отличить от фона, составляет менее 300 метров. [14, с.58] На основании данного определения для проекта было выбрано несколько ситуаций на дороге, которые помогут проиллюстрировать актуальность выбранной темы. Основной задачей проекта, является помощь водителю в экстремальных условиях, созданных окружающей средой. Для наглядности были выбраны условия вождения на горной местности. Это связано с тем, что подобного рода ландшафт диктует свои правила езды, помимо этого, в совокупности с погодными условиями, подобный маршрут предоставляет человеку ряд сложных, неприятных моментов, с которыми можно столкнуться во время передвижения по серпантину. Для одного из пользовательских случаев, были выбраны условия вождения в горах во время тумана. Данное климатическое условие встречается в горах достаточно часто. Управление автомобилем в условиях тумана требует еще большего опыта. Иногда, туман бывает сильным и создает большую опасность, что необходимо прервать поездку и терпеливо ждать перемены погоды. Однако в условиях езды по серпантину, возможности встать на обочину и переждать погодные условия, практически нет. Во время тумана происходит большое количество дорожно-транспортных происшествий с десятками автомобилей и не малым количеством пострадавших людей. Туман снижает зону видимости, способствует обману зрения, затрудняет ориентирование. Он искажает восприятие скорости транспортных средств и расстояние до предметов. Вам кажется, что предмет далеко, а на самом деле он близко. Скорость автомобиля вам кажется маленькой, а на самом деле он движется быстро. Туман искажает окраску цвета предмета, кроме красного. 13

Сигнал светофора красный, чтобы его хорошо было видно в любую погоду, поэтому красные автомобили считаются менее опасными. [15, с.50] Такие условия сильно влияют на психику человека: плохая видимость, постоянное напряжение, внезапное появление из тумана другого транспортного средства. Все это вызывает сильное нервное напряжение у водителя, что сказывается на манере вождения, внимании и способствует принятию неверных действий. Очевидно, что такие условия погоды негативно влияют и на визуальное восприятие. Глаза быстро устают и снижают способность водителя реагировать на изменения дорожной ситуации. Фары слабо освещают дорогу, их свет только врезается в туман яркими ослепляющими пятнами. Совершить неверный маневр в разы проще, ведь ориентиры перекрывает туман, плохо видны повороты, перекрестки, ландшафт. Опираясь на эти факты, для демонстрации проекта, был выбран пользовательский случай, основанный на вождении беспилотного автомобиля второго и третьего уровня, в условиях тумана в горной местности. Еще одним из наиболее неприятных природных факторов, негативно влияющих на психическое и физическое состояния водителя, является вождение автомобиля в темное время суток, при отсутствии искусственного освещения. В сумерках и в темноте значительно ухудшается видимость. Человеческий глаз не может сразу перестроиться на правильное восприятие в темноте. Даже когда глаза привыкают к световому перепаду, зрение человека в темное время суток в разы хуже. В темноте глаза плохо воспринимают цвета, а неожиданной световое пятно и вовсе может ослепить водителя. Например, красный цвет кажется темным и даже черным. Зеленый цвет выглядит светлее, чем красный. При приближении к светофору его сигналы кажутся поначалу белыми, и лишь позднее мы начинаем различать цвета. Первым, становится, виден зеленый, затем - желтый и красный. Самым напряженным промежутком времени для вождения считаются сумерки. В это время на 14

дороге с трудом различаются препятствия, даже дальний свет не всегда помогает пользователю. В условиях пониженной видимости время реакции водителя на препятствие, увеличивается в среднем на 0,6...0,7 секунды и более. Это объясняется необходимостью затрат времени на распознавание препятствия. В это время ничто не помогает, кроме снижения скорости и повышения бдительности. Если же говорит о вождении автомобиля на горных дорогах, то не стоит забывать про такое частое явление, продиктованное условиями рельефа, как тоннель. Такие препятствия на дороге являются зоной повышенного риска. Во первых, резкий перепад света, как в дневное, так и в ночное время может привести к ослеплению. Во вторых, человек может испытывать дискомфорт в условиях ограниченного пространства. Въезжая в тоннель нужно быть предельно внимательным, ведь любое неверное действие может привести к серьезным последствиям. Вывод по части I. Проанализировав главу, стоит сказать, что основную часть информации человек получает с помощью органов зрения. Получив визуальную информацию, мозг обрабатывает ее с помощью уже имеющегося подсознательного опыта. Изучая новый объект глазами, человек, прежде всего, обращает внимания на уже знакомые и наиболее характерные черты, а затем знакомится с дальнейшим содержанием предмета. За правильное и удобное восприятие визуальной информации отвечает ряд критериев, а именно: цвет, контрастность цвета, форма предмета, толщина линий, габариты, освещенность или светимость объекта, его удаленность от пользователя и так далее. Все это является основополагающими критериями проектирования пользовательского интерфейса для водителя. Правильное визуальное восприятие информации участников дорожно-транспортного 15

движения, обеспечивает безопасность, как водителю, так и тем, кто его окружает. Существует ряд факторов негативно воздействующих на органы зрения водителя, заканчивая начиная от физиологических проблем человека, внешними условиями езды. Все это может привести к ужасающим последствиям. В рамках проектирования распределенного пользовательского интерфейса, рассматриваются особенности визуального восприятия информации водителем, в условиях плохой и недостаточной видимости. На основании этих понятий были сформированы три пользовательских случая, основной чертой которых является вождение транспортного средства на горной дороге. Были современные выбраны наиболее технологии экстренные могут быть ситуации, отличным в которых помощником, предупреждающим об опасности и заведомо предотвращающее ДТП. Часть II.Особенности проектирования навигационных систем. Применение AR в навигации. 2.1 Классификации и виды навигационных систем. В настоящее время навигационные системы являются обыденным объектом ежедневного пользования. Они располагаются везде, начиная от супермаркетов заканчивая кораблями и подводными лодками. Термин «навигация» имеет латинское происхождение. Слово navigo означает «плыву на судне».[19] Из этого можно сделать вывод, что изначально оно было практически синонимом судоходства и мореплавания. Но с появлением новых технологий, облегчающих путь хождения судов по океанам, а также с появлением различных новых сфер деятельности человека, термин значительно расширил спектр возможных трактовок. Сегодня процесс навигации, это ряд действий, с помощью которых пользователь управляет неким объектом, исходя из его пространственных координат. 16

Можно сказать, что в целом навигация состоит из двух процедур — это непосредственно управление и расчет оптимального пути движения объекта. В настоящее время классификация типов навигации весьма обширна. В контексте выполнения выпускной квалификационной работы, рассматриваются автомобильные системы навигации. Данный вид часто задействует инструментарий, характерный для спутниковой системы. Также существуют смешанные типы, в рамках которых одновременно используются несколько технологических ресурсов, такие как, например, навигационноинформационные системы. 2.2 Дополненная реальность как средство коммуникации между человеком и окружающей средой. Одной из основных технологий, для проектирования распределенного интерфейса является технология дополненной реальности. Дополненная реальность(AR. augmented reality) – это технология внедрения, добавления в реальную жизнь, в трехмерное пространство восприятия человека виртуальной информации, которая воспринимается как элементы реальной жизни. [7, с.150] Основным отличием дополненной реальности от виртуальной является то, что при качественном оформлении контента у человека не стирается грань между реальностью и искусственно создаваемом миром, а дополняется различными элементами. Реальность расширяется виртуальной информации. [7, с.200] внедрением в нее При создании дополненной реальности в обычную жизнь, в режиме реального времени, помещаются объекты при помощи специального программного обеспечения и гаджетов. Наиболее распространенным посредником между человеком и дополненной реальностью является смартфон или планшет. Однако в настоящее время разработано множество и других технологий, например: очки с дополненной реальностью, линзы, взаимодействие проекционных дисплеев и 17

голографических стекол. В отличие от виртуальной реальности, дополненная реальность зарекомендовала себя не только как средств развлечения, но и как очень полезный инструмент в нашей повседневной жизни. Популярность AR быстро растет, ведь она привносит элементы виртуального мира в реальный, и способствует лучшему восприятию информации. Несколько лет назад дополненная реальность была популярна разве что, как фильтр в социальных сетях. В настоящее время разрабатывают ряд систем помогающих в различных профессиональных сферах. Дополненная реальность развивается в таких областях как:  медицинская подготовка;  ремонт и обслуживание;  туризм;  общественная безопасность;  ремонт автомобилей;  GPS-навигация; В рамках реализации выпускной квалификационной работы, будет рассматриваться спектр воплощения AR- технологий в GPS-навигация. Системы с GPS навигацией стали настолько распространенным, что большинство людей используют эту функцию каждый день. Но основным минусом является то, что человеку, как правило, приходится отводить взгляд от дороги, чтобы увидеть направления, а также указатели поворотов, которые иногда трудно выровнять по фактической дороге. Ряд компаний активно занимаются поисками решений этих задач. Это относится как к технологиям, так и дизайну. При разработке интерфейса навигатора с дополненной реальность, очень важно правильно распределить объекты, не занимая пространство лишней информацией, так как это может принести водителям 18

вред, а не пользу. Несмотря на активные поиски нужной формы и подачи, существующие системы имеют ряд недочетов и спорных моментов. 2.3 Анализ аналогов навигационных систем. В современном мире навигационные системы адаптированы под различные приборы. Но самым распространенным, даже для использования в салоне автомобиля, является мобильный телефон. Однако, самый большой экран мобильного устройства не может вместить всю необходимую информацию. Современный автопром начал выпускать ряд моделей с встроенными многофункциональными, сенсорными дисплеями, включающими в себя функцию навигатора. Одним из таких примеров является разработка интерфейса для навигации электроавтомобилей компании Tesla.(Рисунок 1) Несмотря на инновационность общей концепции автомобиля, система навигации напоминает всеми привычную карту с вспомогательными кнопками и демонстрацией направления автомобиля. Проанализировав ряд отзывов от пользователей электроавтомобилей Tesla, стоит отметить, что основной проблемой для них, является неразборчивый интерфейс с большим количеством переходов и ограниченные возможности карт. Так же пользователями было отмечено, что одним из основных неудобств сенсорного дисплея в Tesla, является отсутствие обратной связи при взаимодействии с кнопкой. Если человек, управляя автомобилем и не отвлекаясь от дороги, нажал не на ту кнопку, система об этом не оповещает, а размер кнопок, в свою очередь такой, что совершить неправильное действие очень просто. Все это является внутреннем, казалось бы незначительным, неудобством, но может повлечь за собой ряд серьезных неприятностей. [20] Еще одно необычное решение навигационной системы было представлено в Германии компанией Wikitude, которая представила навигационное программное обеспечение, использующее дополненную реальность 19

Wikitude Drive. (Рисунок 2) Основное отличие Wikitude Drive заключается в том, что программа накладывает маршрут на живую картинку дороги в настоящем времени. Разработчики считают, что такой способ лучше помогает водителю ориентироваться на неизвестной местности. Обычные навигаторы, время от времени, заставляют водителя переводить взгляд от дороги на абстрактную навигационную карту, что отрицательно сказывается на визуальном восприятии. Если просто посмотреть на экран карты в течение одной секунды при движении на скорости 100 км/ч, то водитель фактически становится "слепым" на 28 метров, а для понимания того, что нарисовано на экране, одной секунды бывает недостаточно. Соответственно такие действия подвергают риску здоровье водителя. С Wikitude Drive все несколько проще указания даются в верхней части экрана, а на основной части реальное изображение того, что вы видите перед собой. Смотреть тоже надо, но вникать нужно меньше. Но в разработке такой системы существует ряд недостатков. Один из наиболее значимых - невозможность использования навигатора в темное время суток. Прямым аналогом к разрабатываемой системе, является проект навигатора с дополненной реальностью WanRay. (Рисунок 3) Эта система демонстрирует наиболее современный подход к решению навигации. Она представляет собой голографический автомобильный навигатор, который не требует использование очков или каких-либо других девайсов для применения дополненной реальности. Вся необходимая графика демонстрируется прямо на лобовом стекле водителя, чем отличается от предыдущего аналога Wikitude Drive, выпускаемого немецкими разработчиками. Программа способна анализировать скорость передвижения и исходя из этого, определять расстояние между машинами и выводить верную графику, анализируя ситуацию на дороге. Это решает проблему постоянного переключения внимания водителя от дороги. Планировалась, что система будет реализована на устройстве под названием Navion . [20] 20

В 2016 году WanRay позиционировали её как систему, которая полностью готова выходить на коммерческий рынок. Однако ранее с подобными разработками выступала компания BMW, но в настоящий момент, оба эти проекта пока еще не были запущены. Рынок автомобильных GPS навигаторов активно развивается, внедряя большое количество новых, интересных решений, как с точки зрения технологий, так и дизайна. 2.4 Технологии беспилотного автомобиля и дополненной реальности. Возможности различных искусственного интеллекта активно развиваются в сферах жизнедеятельности человека. Сфера автомобильной промышленности не исключение. Любое авто с искусственным интеллектом содержит в себе очень много технологий, которые в совокупности дают впечатляющие результаты. Несколько лет назад создание модернизированного автомобиля казалось чем-то фантастическим, то в настоящее время, смарт-каром уже никого не удивишь. Необходимо рассмотреть ряд разработанных систем используемых в беспилотном автотранспорте. Технология круиз-контроля позволяет поддерживать автономное управление автомобиля. Функция помогает удерживать авто на одной и той же скорости. Система была создана для удобства водителя при длительных поездках. ADAS - функция безопасного вождения. Система заблаговременно предупреждает водителя об опасных ситуациях, что помогает избежать ДТП. АДАС состоит из дисплея и видео датчика. Приборы могут использоваться в любом автомобиле. Такая функция в машине обезопасит и водителя, и пассажиров при неопытном или невнимательном вождении. Во время движения система оповещает водителя о сложной дорожной ситуации звуком, вибрацией или сообщением на дисплее. [20] 21

Парктроник это распространенная функция, которая присутствует практически в каждом автомобиле. Она сканирует пространство и местность вокруг автомобиля и предлагает варианты правильной парковки. Система передаёт информацию о преградах или неправильном развороте. В современных авто парктроник может быть установлен как дополнительная функция. Но в беспилотных машинах это главная часть системы. [20] Также автомобили нового поколения содержат в своей структуре такие технические функции: Система GPS позволяет запоминать точку отсчета и составить оптимальный маршрут путешествия. Однако есть несколько минусов и недоработок в системе:  Ограничения GPS в поездках по лесу, местности, где есть туннели, или на закрытой парковке.  Недостаточная точность при составлении маршрута. Несмотря на это, система GPS установлена практически во всех автомобилях. И с каждым годом разработчики разных компаний совершенствуют ее всеобщего удобства и безопасности. Лидар - технология напоминающая 3D-сканер. Лазерные датчики, которые установлены спереди и сзади машины могут составлять трехмерную картинку. Она состоит из точек, которые определяют размеры и скорость объектов. [20] Камеры используются для создания картинки изображения. Например, ориентировка по - для распознавания картам. Картографической программе нужна картинка местности, чтобы воссоздать маршрут и карту в целом. Камеры зависимы от погоды и правильного освещения. Программное обеспечение. Если глубоко вникать в систему работы автопилота, то можно сказать, что большинство моделей работает на нейронных сетях. Нейросети – это сложная и многофункциональная система. 22

При работе автопилота нейрочастицы передают информацию в «мозг» автомобиля. [20] В настоящий момент беспилотные транспортные средства имеют пятиуровневую систему автономности. Уровень 0. Нулевой уровень характеризуется отсутствием автоматизации. Человек – водитель несёт полную ответственность за то, что называют «динамической задачей вождения», что означает работу по фактическому вождению транспортного средства на постоянной основе. [19] Уровень 1. К первому уровню автономности относятся автомобили с адаптивным круиз-контролем: машина придерживается скорости впереди идущего автомобиля. Удержание полосы тоже причисляют к первому уровню. Сюда же можно отнести системы предупреждения о возможном столкновения. Уровень 2. Автономные системы второго уровня следят за скоростью и за управлением в определенных условиях. Они способны сопоставлять скорость автомобиля со скоростью потока, а также следовать изгибам дорогам. Водители должны постоянно следить за дорожной ситуацией, чтобы в экстренном случае взять управление на себя. Уровень 3. Когда система автопилота включена, машина может сама контролировать окружающую среду. Этот уровень предполагает работу автопилота только на малых скоростях или в стабильных дорожных обстоятельствах, например, на автомагистралях. При этом руки водителя должны оставаться на руле. Если ситуация становится неординарной, то автомобиль сообщает об этом водителю, и он должен взять управление на себя. [19] 23

Уровень 4. К этому уровню автономности относятся все беспилотники, которые перемещаются самостоятельно, но под присмотром инженера, находящегося в машине. Ни один серийный автомобиль, который на данный момент оснащен автономными функциями, не поддерживает 4 уровень. Уровень 5. Пятый уровень самостоятельно автономности передвигается по подразумевает, дорогам общего что автомобиль пользования без сопровождения водителя-испытателя или инженера. Теоретически на это способны беспилотники Яндекса, Waymo (проект Google), Renault и некоторых других компаний, но пока нет 100% уверенности в их безопасности и надежности. [19] Проектируемая система помощи водителю в экстренных ситуациях является совокупностью взаимодействия беспилотного автомобиля и дополненной реальности. Стоит ознакомиться с рядом технических особенностей демонстрации графики, дополняющей реальность. Технологии дополненной реальности стремительно раскрывают свой потенциал, предоставляя пользователям принципиально новые возможности контакта с самой действительностью. разной Одна полезной из информацией разработок компании и окружающей WayRay, это универсальный автомобильный AR-навигатор Navion, обеспечивающий водителю новые возможности визуального контакта с трассой, как при прокладывании новых маршрутов, так и при ежедневном перемещении уже знакомыми дорогами. В комплектацию системы входит лазерный проектор и прозрачная пленка, позволяющая создавать на лобовом стекле цветную голографическую картинку, воспринимаемую водителем как изображение, все время находящееся перед автомобилем.[21] Благодаря этому, водителю становится 24

доступна наглядная информация о маршруте следования и расстоянии до объектов в зависимости от скорости движения в режиме реального времени. Для реализации данной системы ни шлема, ни специальных AR-очков не требуется, а сам навигатор прекрасно справится со своими задачами в автомобиле любой марки, любого производителя. [19] Navion использует оптомеханику и специальные оптические элементы — корректоры чтобы обеспечить качественное изображение на разных лобовых стеклах. Особенностью системы является то, что она реагирует на простые голосовые команды, так что вы можете взаимодействовать с вашим автомобилем, не вглядываясь в приборную панель. Необходимо всего пару слов для переключения между программой вашего маршрута, различными функциями и видами экрана, информации о погоде и многое другое.[21] Для работы навигатора используется лазерный проектор и прозрачная пленка для лобового стекла. (Рисунок 4) Вывод по части II. Ознакомившись с рядом технологических возможностей, стоит отметить, что разработка распределенного пользовательского интерфейса полностью опирается на уже имеющиеся технологии. Более того, большинство из них находятся в эксплуатации на протяжении многих лет. Технологии дополненной реальности, активно развиваются год за годом. Еще несколько лет назад, дополняющие сквозь экран смартфона объекты, были на уровне развлечений. На сегодняшней день, AR разработки используются в различных профессиональных сферах и помогают человеку. Более того, разрабатывается ряд девайсов, с помощью которых, использование дополненной реальности становится наиболее комфортным. Также в проект включены технологии в области беспилотных автомобилей. А именно автомобилей имеющих третий и четвертый уровней бесплотности. Эта сфера развивается во многих автомобильных компаниях и тестируется на площадках, как в России, так и за рубежом. Разрабатываемая 25

система, это симбиоз навигационной системы с дополненной реальностью и беспилотного автотранспорта. Такое взаимодействие способствует безопасному вождению и помогает человеку чувствовать себя уверенно за рулём. Часть III. Проектирование и визуализация распределенного интерфейса для автотранспорта. 3.1. Анализ собранной информации. Концепция построения системы. Изучив определенный материал, стоит отметить ряд аспектов, способствующих возможности проектирования данной системы и её реализации в жизни. В первой части были выявлены психофизиологические особенности восприятия визуальной информации человеком, как в обычной жизни, так и в условиях езды. Было выявлено то, что на визуальное восприятие информации воздействуют ряд внутренних и внешних факторов. Опираясь на выявленные определения, для демонстрации проекта, было выбрано три пользовательских случая. За основу были взяты такие определения как недостаточная и ограниченная видимость. С подобными явлениями очень часто можно столкнуться в горах. К наиболее опасным горным ситуациям относятся: туман, движение встречного автомобиля на узком участке серпантина, отсутствие хорошего освещения и дорожной разметки, а также въезд и выезд и тоннелей. Все эти ситуации могут спровоцировать ряд неприятных последствий. За правильное и удобное восприятие визуальной информации отвечают такие критерии: цвет, контрастность цвета, форма предмета, толщина линий, габариты, освещенность или светимость объекта, его удаленность от пользователя и так далее. При разработке графики дополняющей реальность была выбрана универсальная цветовая гамма, которая вписывается в 26

экстерьер каждого пользовательского случая, но при этом дает возможность водителю различать реальность, от дополняющих объектов. Правильное визуальное восприятие информации участников дорожно-транспортного движения обеспечивает безопасность водителю и его окружению. Опираясь на информацию, собранную во второй главе, можно сказать, что технологическая сторона проектируемой системы абсолютно подтверждена и оправдана. Сфера беспилотных автомобилей и дополненной реальности активно развиваются и используются в настоящее время. В проектировании распределенного интерфейса будет задействовано три прибора демонстрирующие визуальную составляющую проекта и голосовой ввод для построения логичного и надежного взаимодействия между пользователем и системой. К приборам относятся: лобовое стекло, на котором будет прокладываться маршрут и выделятся экстренные участки дороги, многофункциональный дисплей, который будет отображать оповещения и уведомлять о техническом состоянии авто, панель. Вся система подразумевает собой взаимодействия датчиков беспилотного автомобиля и ряда уведомлений и действий. Она не навязывает человеку свое постоянное участие, а лишь предлагает помощь, заранее оповестив о предстоящей опасности. Это способствует доверительному отношению между человеком и технологиями. Спроектированная система выступает в роли надежного помощникапутеводителя, который заботится о своем пользователе и делает его поездку безопасной комфортной. 27

3.2. Этапы проектирования распределенного интерфейса. Процесс дизайн-проектирования характеризуется информации, осуществляется одновременно сбором и анализом в двух плоскостях: мыслительной и практической. На предпроектном информации о этапе проектной был осуществлен задаче. Были сбор и обобщение поставлены цели, определена актуальность. Отдельно была проведена работа с имеющимися аналогами, рассматривались их достоинства и недостатки. Далее, велась работа над поиском технологической составляющей проекта. Было принято решение о разработке навигационно-информационной системы для беспилотного автомобиля второго и третьего уровня бесплотности. Предполагается, что в данном контексте человек может выбирать способы управления автотранспортом. Система не навязывает автоматически беспилотное управление, а лишь предлагает помощь в экстренной ситуации. Взаимодействие датчиков и системы GPS, способствует сбору информации, которая в дальнейшем транслируется и взаимодействует с человеком при помощи рада устройств, а именно: дополняющей действительность графики на лобовом стекле автомобиля, многофункционального дисплея и спидометра. 3.2.1 Концепция взаимодействия распределенного интерфейса. Распределенный интерфейс совокупность логического взаимодействия различных приборов, входящих в одну систему. Была разработана схема, в которую включены приборы необходимые для демонстрации информации. (Рисунок 5) В распределённый интерфейс входят: 28

 проекционный дисплей на лобовое стекло  зеркало заднего вида  левое зеркало  правое зеркало  каластер приборов  многофункциональный дисплей  голосовой ввод Для визуализации пользовательских случаев были выбраны четыре основных прибора:  проекционный дисплей на лобовое стекло  каластер приборов  многофункциональный дисплей  голосовой ввод Взаимодействие данных носителей является универсальным средством информирования пользователя в выбранных контекстах. Проекционный дисплей на лобовое стекло – средство передачи и демонстрации визуальной информации, которая дополняет реальную среду. Выполняет функцию навигации, помогает избежать опасных ситуаций. Реализуется по средствам дополненной реальности. Каластер приборов включает в себя спидометр, информирует водителя о переключении скоростей и о выбранном повороте. Многофункциональный дисплей содержит информацию о технических аспектах, погодных условиях, временных промежутках, дорожных знаках и включает в семя навигацию с ракурса «вид сверху». Уведомляет об опасности, коммуницирует с человеком по средствам голосового ввода. Голосовой ввод позволяет управлять системой, не отвлекаясь от вождения. С помощью этой функции осуществляет большая часть запросов водителя и 29

системы. Голосовой помощник предлагает человеку перейти в автопилот, заранее оповещает об опасности, получает обратную связь. Такой подход является наиболее безопасным и актуальным для водителя. 3.2.2 Пользовательские сценарии. Прежде чем приступить к работе с графикой были определенны наиболее опасные для вождения пользовательские сценарии. Было принято решение демонстрировать графические особенности разрабатываемой системы на примере вождения транспортного средства в горах. Первый пользовательский случай «Вождение автомобиля в горах, в условиях тумана». Недостаточная видимость является очень неприятным и опасным явлением на дороге. Проектируемая система заведомо оповещает человека о погодных условиях и предлагает свою помощь в виде перехода в автопилотное управление. В момент нахождения в тумане прокладывается навигация с дополненной реальностью и сопровождает водителя. Особое внимание уделяется крутым поворотам. Перед прохождением сложного маневра в условиях плохой видимости, система не только прокладывает границы дороги на лобовом стекле, но и демонстрирует маневр на абстрактной карте, масштабируя её для более точного выполнения маневра. Второй пользовательский случай: «Пересечение двух автомобилей на узкой, горной дороге». В данном случае, система сопровождает человека с момента выезда на узкую горную дорогу. С помощью линий демонстрируются границы дороги и её очертания на крутых поворотах. Далее, система с помощью GPS датчиков и лидаров, отслеживает движение встречного автомобиля, которое находится за поворотом. Оповестив об опасности водителя с помощью голосового 30

сигнала, на абстрактной карте отображается место расположения автомобилей и выделается зона их пересечения. Система выбирает оптимальную зону остановки авто и возобновляет движение после того, как это будет полностью безопасно. Третий пользовательский случай: «Движения автомобиля в горной местности в условиях плохой освещенности и при движении в тоннеле». Особенностью выбранного пользовательского случая, является то, что автомобиль двигается по тёмному участку дороги, затем въезжает в тоннель. Система прокладывает дорожную разметку, показывая границы дороги и разрешенные манёвры. Перед въездом в тоннель, пользователю предлагается перейти в режим автопилота. В беспилотном режиме система автоматически переключает параметры автомобиля при въезде в тоннель. Сбавляет скорость, меняет режимы освещения с помощью фар, настраивает радио на аварийную волну. (Рисунок 6)В тоннеле система контролирует дистанцию до впереди идущего автомобиля, при поворотах выделяет располагающиеся ближе к машине посторонние объекты, сопровождает его до выезда из тоннеля, демонстрируя графику, которая способствует безопасному вождению. 3.2.1 Целевая аудитория Определив технологическую составляющую проектируемых объектов, был проведен анализ целевой аудитории и выявлены проблемы и потребности пользователя. Целевая аудитория разрабатываемой системы это автолюбитель, который часто увлекается поездками на дальние расстояния. Пользователю приходится передвигаться на личном автотранспорте, как по магистралям, так и по пересеченной местности. Предпочитает проезжать наибольше количество километров за короткий промежуток времени, жертвуя при этом остановками на отдых. 31

Проанализировав ряд научных текстов в области психологии и физиологии восприятия визуальной информации человеком во время длительной езды, было принято решение разрабатывать универсальную систему, которая будет обеспечивать человеку любого возраста безопасную и комфортную езду. 3.3 Разработка дизайн графики распределенного интерфейса. 3.1.3 Разработка графики дополненной реальности. Для разработки дизайн графики дополненной реальности было принято решение использовать наиболее привычные для водителя цвета: красный, желтый, зелёный и нейтральный бирюзовый. Красным цветом выделяются наиболее опасные участки дороги: резкие повороты, обрывы, полоса остановки авто. Желтым цветом обозначаются места, на которые нельзя заезжать, но в экстренной ситуации они не представляют высокой опасности, например граница с горой. (Рисунок 7) Зеленым цветом показывается направление для совершения верного маневра, а так же сигналы разрешающие продолжить движение. Нейтральным цветом был выбран светло-бирюзовый цвет. Им обозначаются находящиеся на пути объекты, границы гор, объекты в тоннеле. (Рисунок 8) Вся информация на данном носителе решена с помощью разновидностей линий. Прямые линиями средней толщины обозначены границы дороги. Пунктиром выделены границы гор. Широкими линиями показаны повороты и области проезда автомобилей. (Рисунок 9) 32

3.2.3. Разработка графики многофункционального дисплея. (Рисунок 10) Многофункциональный дисплей решен в синих тонах. Синий цвет не является раздражителем, не отвлекает внимание водителя от основной графики на лобовом стекле. Красный цвет используется для уведомления об опасности, например: пересечение двух автомобилей на узком участке дроги, крутой поворот. На левом поле дисплея располагается техническая информация. В центральной части поворотный сегмент, демонстрирующий опасные участки дороги, движение встречного автомобиля и информация о действиях системы в беспилотном режиме. На левой части дисплея показана информация о времени и погодных условиях. Важным элементом дисплея является поворотный сегмент. Он представлен в виде круга, на котором расположена шкала опасности, представленная в виде градиентной обводки. Если впереди крутой поворот, узкий участок дороги или встречный транспорт, то опасная зона выделяется красным цветом. При прохождении крутых поворотов поворотный сегмент может увеличиваться и уменьшаться в масштабе. (Рисунок 11) Это позволяет наиболее наглядно демонстрировать трудные участки дороги. В момент встречного движения двух автомобилей на узком участке дороги, на нём отображается зона их пересечения. Она представлена в виде широкой красной полоски на абстрактной дороге. Так же, по мере необходимости система демонстрирует линию остановки автомобиля. Транспортные средства на сегменте отображаются в виде стрелок. Автомобиль пользователя имеет голубой цвет, а встречная машина красный цвет. Многофункциональный экран меняет цвет в момент перехода транспортного средства в беспилотный режим. (Рисунок 12) Ещё одной функцией разработанной системы, является голосовой помощник. Он сопровождает пользователя на протяжении все дороги. Это помогает водителю управлять системой, не отвлекаясь на ручной ввод. 33

3.3.3. Разработка графики спидометра. (Рисунок 13) Спидометр представлен в виде растущего круга при наборе скорости. Чем больше круг, тем больше скорость. Обводка круга появляется в момент, когда система рекомендует увеличить или сбавить скорость. В момент увеличения скорости она принимает бирюзовый цвет и двигается по часовой стрелке. При снижении приобретает красный цвет и двигается против часовой стрелки. Зеленые дуги с левой и правой стороны являются сигналами поворота. (Рисунок 14) Спидометр решен в той же цветовой гамме, что и остальные носители. Вывод по части III. Было принято решение о разработке навигационно-информационной системы для беспилотного автомобиля второго и третьего уровня бесплотности. Проектирование системы основывается на принципах распределенного интерфейса. Распределенный интерфейс - это совокупность логического взаимодействия различных приборов, входящих в одну систему. Целевая аудитория разрабатываемой системы - это автолюбитель, который часто увлекается поездками на дальние расстояния. Были определенны наиболее опасные для вождения пользовательские случаи. Принято решение демонстрировать графические особенности разрабатываемой системы на примере вождения транспортного средства в горах. Для визуализации пользовательских случаев были выбраны четыре основных прибора. Взаимодействие данных носителей является универсальным средством информирования пользователя в выбранных контекстах. Основная часть проекта решена в синих оттенках, так как данный 34

цвет не является раздражителем. Для информирования об опасных ситуациях на дороге был выбран красный цвет. Желтым цветом обозначаются участки дороги среднего уровня опасности. Зелёный цвет разрешает движение. Для разработки дизайн графики дополненной реальности было принято решение использовать наиболее привычные для водителя цвета: красный, желтый, зелёный и нейтральный голубой. Красным цветом выделяются наиболее опасные участки дороги: резкие повороты, обрывы, полоса двигающего навстречу авто. Желтым цветом обозначаются места, на которые нельзя заезжать, но в экстренной ситуации они не представляют высокой опасности, например граница с горой. Зеленым цветом показываются безопасные участки дороги. Нейтральным цветом был выбран светлобирюзовый цвет. Им обозначаются находящиеся на пути объект, границы гор, стены тоннеля. Заключение В современном мире возможности искусственного интеллекта активно развиваются в различных сферах жизнедеятельности человека. Сфера автомобильной промышленности не исключение. Увеличивающийся поток автомобилей, рост городов, растущая популярность автомобильных путешествий приводит к острой необходимости создания современных навигационных систем, которые смогут предостерегать водителя от чрезвычайных ситуаций на дороге. Большие возможности здесь имеют технологии дополненной реальности для системы навигационных сервисов и технологии беспилотных автомобилей второго и третьего поколений. В ходе изучения ряда различных технологических, психологических и дизайнерских аспектов были выявлены основные методики проектирования распределенного графического реализовывалась визуальная интерфейса, часть на основании которых проекта. Проведён анализ 35

психофизиологических принципов восприятия визуальной информации водителем. На основании проанализированной информации был сделан вывод о том, что основную часть информации человек получает с помощью органов зрения. Получив визуальную информацию, мозг обрабатывает ее с помощью уже имеющегося опыта. Изучая новый объект глазами человек, прежде всего, обращает внимания на уже знакомые и наиболее характерные черты, а затем знакомится с дальнейшим содержанием предмета. За правильное и удобное восприятие визуальной информации отвечает ряд критериев, а именно: цвет, контрастность цвета, форма предмета, толщина линий, габариты, освещенность или светимость объекта, его удаленность от пользователя и так далее. Все это является основополагающими критериями проектирования пользовательского интерфейса для водителя. Правильное визуальное восприятие информации участников дорожно-транспортного движения, обеспечивает безопасность не только водителю, но и его окружению. Существует ряд факторов негативно воздействующих на органы зрения автолюбителя, от заканчивая начиная физиологических проблем человека, внешними условиями езды. Все это может привести к неприятным последствиям. В рамках интерфейса, проектирования рассматриваются распределенного особенности пользовательского визуального восприятия информации водителем, в условиях плохой и недостаточной видимости. На основании этих понятий были сформированы три пользовательских сценария, основной чертой которых является вождение транспортного средства на горной дороге. Были выбраны наиболее экстренные ситуации, в которых современные технологии могут быть отличным помощником, предупреждающим об опасности и заведомо предотвращающее ДТП. Ознакомившись с рядом технологических возможностей, стоит отметить, что разработка распределенного пользовательского интерфейса полностью 36

опирается на уже имеющиеся технологии. Более того, большинство из них находятся в эксплуатации на протяжении многих лет. Разрабатываемая система, это симбиоз навигационной системы с дополненной реальностью и беспилотного автотранспорта. Технологии дополненной реальности, активно развиваются год за годом. На сегодняшней день, AR разработки используются в различных профессиональных сферах и помогают человеку. В настоящее время разрабатывается большое количество приборов, с помощью которых, использование дополненной реальности становится наиболее комфортным. Основные беспилотных взаимодействия автомобилей, системы имеющих обусловлены второй и технологиями третий уровень бесплотности. Эта сфера развивается во многих автомобильных компаниях и тестируется на площадках, как в России, так и за рубежом. Такое взаимодействие способствует безопасному вождению, помогает человеку чувствовать себя уверенно за рулём и имеет название распределенный интерфейс Распределенный интерфейс это совокупность логического взаимодействия различных приборов, входящих в одну систему. Целевая аудитория разрабатываемой системы это автолюбитель, который часто увлекается поездками на дальние расстояния по различным типам ландшафта. Для разработки дизайн графики дополненной реальности было принято решение использовать наиболее привычные для водителя цвета: красный, желтый, зелёный и нейтральный голубой. Красным цветом выделяются наиболее опасные участки дороги: резкие повороты, обрывы, полоса двигающего навстречу авто. Желтым цветом обозначаются места, на которые нельзя заезжать, но в экстренной ситуации они не представляют высокой опасности, например граница с горой. Зеленым цветом показываются безопасные участки дороги и сигналы о продолжении движения. Нейтральным был выбран светло-бирюзовый цвет, которым обозначаются 37

находящиеся на пути объект, границы гор, посторонние объекты, встречающиеся на дороге. Разработанный теоретически распределенный обоснованную и графический интерфейс, реализованную дизайн имеет концепцию навигационной системы с различными стилистическими особенностями. Система является помощником водителя в экстренных ситуациях. Она взаимодействует с пользователем, как по средствам визуальной информации, так и с помощью голосового помощника. Эти особенности системы внушают доверие пользователю. Комплекс графической информации, решеный в привычной для водителя цветовой гамме, точно информирует человека о встречающихся на дороге препятствиях. Это является важной составляющей безопасной езды. Спроектированная система выступает в роли надежного помощникапутеводителя, который заботится о своем пользователе и делает его поездку безопасной комфортной. Все это будет способствовать созданию полноценных, актуальных систем для помощи человеку. 38

Словарь терминов 1.Острота зрения - способность глаза раздельно воспринимать две точки, расположенные друг от друга на минимальном условном расстоянии. 2.Поле зрения - угловое пространство, видимое глазом при фиксированном взгляде и неподвижной голове. Каждый глаз среднестатистического человека имеет поле зрения: 55° вверх, 60° вниз, 90° наружу (то есть суммарное поле зрения двумя глазами - 180°) и 60° - внутрь. 3.Глубинное зрение важный - элемент зрительного восприятия пространства. Различают восприятие глубинной разницы в положении видимых предметов (т. е. их относительную удаленность) и восприятие удаленности предметов от наблюдателя (т. е. их абсолютную удаленность). 4.Динамический глазомер - способность человека определить соотношение движущихся предметов, их скорость и расстояние между ними. 5. Недостаточная видимость - видимость дороги менее 300 м в условиях тумана, дождя, снегопада и т.п., а также в сумерки. 6. «Ограниченная видимость» - видимость водителем дороги в направлении движения, ограниченная рельефом местности, геометрическими параметрами дороги, растительностью, строениями, сооружениями или иными объектами, в том числе транспортными средствами. 7. Навигация Определение (лат. navigatio, от лат. navigo - «плыву на судне»): местоположения, скорости и ориентации движущихся объектов. Мореплавание, судоходство. 8. Дополненная реальность - (с англ. augmented reality, AR — «расширенная реальность») - результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения 39

восприятия информации 9. Виртуальная реальность - (ВР, англ. virtual reality, VR, искусственная реальность) - созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, осязание и другие. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие. 10. Беспилотный автомобиль (также, робомоби́ль) - транспортное средство, оборудованное системой автоматического управления, которое может передвигаться без участия человека. англ. 11.ADAS(в advanced это усовершенствованные системы driver-assistance помощи systems) водителю, - призванные повышать безопасность автомобиля и дорожного движения в целом. 12. Парктроник (в англ. Parking sensor ) – это система датчиков с электронной системой оповещения, которая помогает водителю маневрировать в ограниченном пространстве. 13. GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат. 14. Лидар (транслитерация LIDAR англ. Light Detection and Ranging «обнаружение и определение дальности с помощью света») — технология получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления поглощения и рассеяния света в оптически прозрачных средах. 40

Список используемой литературы 1. Альберс Дж. Взаимодействие цвета.- М.: КоЛибри, Азбука-Аттикус, 2018. - 216 с. 2. Альтшуллер Г. С. Найти идею. Введение в теорию решения a. изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1991. - 401 с. 3. Арнхейм Р. Искусство и визуальное восприятие. -М.: Прогресс, 1974.386 с. 4. Берд, Джейсон Веб-дизайн. Руководство разработчика. - М.: Питер – Москва, 2015. – 224 c. 5. Белякова А.В. Автотранспортная психология и эргономика: Практикум/ А.В. Белякова Б.В.Савельев .- Омск: СибАДИ, 2007. - 80 c. 6. Босикова Е.Д. Принципы разработки дизайн-графики распределённого пользовательского интерфейса полуавтономного автомобиля // Выпускная квалификационная работа. СПб. , 2018. – 51 с. 7. Буйленко В.Я., Жанказиев С.В. Дементиенко В.В. Короткова Ю.А. Гаврилюк М.В. Психологические особенности человека управлении автомобильным транспортом: учебное пособие при – М.: МАДИ, 2017. – 172 с. 8. Кинг Б., Ларк Э., Лайтман А., Рангасвами Дж. П. Эпоха дополненной реальности – Пер. с англ. – СПб.: Агафонов Г, Фотьянова Е. М., 2020. 528с 9. Крэйг М. Бергер. Путеводные знаки: дизайн графических систем навигации. - М.: РИП-холдинг, 2005. – 176 с. 10.Матюшин М. Справочник по цвету. Закономерность изменяемости цветовых сочетаний. - М.: Издатель Д. Аронов, 2007. – 72 с. 11.Мишурин, В.М. Надёжность водителя и безопасность движения. a. - М.: Транспорт, 1990 . - 167 с.: ил. 12.Моль А. Теория информации и эстетическое восприятие.- М.: Мир,1966.- 352 с. 41

13.Норман Д. Дизайн привычных вещей. - Пер. с англ. - СПб.: Манн, Иванов и Фербер, 2012. -384 с. 14.Прокопенко В. Т., Трофимов В. А., Шарок Л.П.. Психология зрительного восприятия/ Учебное пособие. – СПб.: СПбГУИТМО, 2006. – 73с. 15.Уолтер А. Эмоциональный дизайн. – Пер. с англ. – СПб.: Манн, Иванов и Фербер, 2012. -160 с. 16.Фрилинг Г. Человек - цвет - пространство: Прикладная цветопсихология. - М.: Стройиздат, 1973. – 141с. 17.Хасслер Марк Веб-аналитика. – М.: Эксмо – Москва, 2015. – 432 c. 18.Эдсон Дж. Уроки дизайна от Apple. – Пер. с англ. – СПб.: Манн, Иванов и Фербер, 2013. -240 с. Электронные источники. 19.Беспилотные автомобили [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://tass.ru/obschestvo/6690058 20.Беспилотные автомобили TESLA. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://bespilot.com/companies/117-tesla 21.Беспилотные автомобили: объяснение 6 уровней автономности [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://vc.ru/transport/48947-bespilotnye-avtomobili-obyasnenie-6-urovneyavtonomnosti 22.Круглик К.С., Лабанов П.А. Особенности психологического восприятия водителем дорожных условий [Электронный ресурс] – Режим доступа: 42

https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/41300/Osobennosti_psihologichesk ogo_vospriyatiya_voditelem_dorozhnyh_uslovij- Загл. с экрана 23.Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. Ощущение и восприятие водителя. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/3864317/- Загл. с экрана 24.Скрипник В.В. Психофизиологические основы деятельности водителя: учебное пособие, 2016 . – 170 с.; ил. [Электронный ресурс] – Режим доступа: 25.Способы саморегуляции эмоционального состояния. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://verhanuysksu.ucoz.ru/doki/ege/psixolog/sposoby_samoreguljacii.pdf. 26.Трaйндл А. Воздействие цвета и психология цветовосприятия. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.elitarium.ru/psihologija-cvetovosprijatie-vozdejstvie-cvet-sinijkrasnyj-bezhevyj-issledovanija/ - Загл. с экрана 27.Яньшин П. Национальные особенности восприятия цвета. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.elitarium.ru/nacionalnoje_vosprijatije_cveta/ - Загл. с экрана. 43

Приложения (иллюстрации) Рисунок 1 « Навигационная система Tesla» Рисунок 2 « Навигационная система Wikitude» Рисунок 3 « Навигационная система WanRay» 44

Рисунок 4 « Лазерный проектор» Рисунок 5 « Схема распределенного интерфейса» Рисунок 6 « Визуализация распределенного интерфейса» 45

Рисунок 7 « Визуализация распределенного интерфейса» Рисунок 8 « Визуализация распределенного интерфейса» Рисунок 9 « Визуализация распределенного интерфейса» 46

Рисунок 10 « Схема многофункционального дисплея» Рисунок 11 «Масштабирование абстрактной карты» 47

Рисунок 12 « переход в автономный режим» Рисунок 13 « Схема движения спидометра» 48

Рисунок 14 « Схема движения спидометра» 49

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

Рецензия от Дарья Чертыковцева

Рецензия

больше 3 лет назад

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв