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Head-up-Displays

Straße und Verkehr im Blick

2011)
Bei kontaktanalogen HUDs werden Informationen so dargestellt, als wären sie Teil der Umwelt, hier die nachgezeichnete Fahrspur und eingeblendet die Geschwindigkeit. Foto: BMW
Anzeige
Head-up-Displays können in Fahr­zeu­gen zahl­rei­che Infor­ma­tio­nen in das Sicht­feld des Fahrers proji­zie­ren. Damit sollen sie zu einem besse­ren Über­blick beitra­gen und die Verkehrs­si­cher­heit verbes­sern. Die Tech­nik hinkt den Möglich­kei­ten jedoch noch hinter­her.

Petra Hannen

Über­mü­dung, Alko­hol am Steuer, stark über­höhte Geschwin­dig­keit – diese Unfall­ur­sa­chen sind hinläng­lich bekannt. Dass aber auch die Ablen­kung durch tech­ni­sche Geräte wie Navis und Smart­pho­nes die Unfall­ge­fahr deut­lich erhöht, zeigt die aktu­elle Verkehrs­si­cher­heits­stu­die aus dem Alli­anz Zentrum für Tech­nik (AZT). Erst­mals belegt die Unter­su­chung einen Zusam­men­hang zwischen vielen der heuti­gen Informations- und Kommu­ni­ka­ti­ons­funk­tio­nen im Auto und höhe­ren Unfall­ra­ten. Denn allein um diese Geräte oder andere Anzei­gen in Cock­pit oder Arma­tu­ren­brett abzu­le­sen, müssen Fahrer in der Regel den Blick von der Straße abwen­den – mindes­tens für eine halbe Sekunde, was bei einem Tempo von 120 Kilo­me­tern pro Stunde bedeu­tet, dass eine Stre­cke von rund 20 Metern quasi blind gefah­ren werden.

Zuerst in der Luft­fahrt ange­wandt

Um diesen Blind­flug zu vermei­den, wurden soge­nannte Head-up-Displays (HUDs) entwi­ckelt. Als weite­rer Vorteil der Tech­nik, die Infor­ma­tio­nen direkt in das Sicht­feld des Fahrers einblen­det, gilt
eine gerin­gere Ermü­dung der Augen. Denn jedes Mal, wenn der Blick von der Straße auf die abzu­le­sende Anzeige und dann wieder auf die Straße gerich­tet wird, müssen sich die Augen an deut­lich abwei­chende Sehent­fer­nun­gen anpas­sen.

Neu ist die Idee der ins Sicht­feld proji­zier­ten Infor­ma­tio­nen übri­gens nicht. Gene­ral Motors stat­tete in den USA bereits in den 1980er Jahren erste Auto­mo­delle mit Schwarzweiß-HUDs aus, die über feste, nicht konfi­gu­rier­bare Anzei­gen verfüg­ten. In Europa gilt Herstel­ler BMW als Vorrei­ter, der 2003 die 5‑er und 6‑er Modell­rei­hen mit ersten, damals von Siemens gefer­tig­ten Displays ausrüs­tete. Und ihren Ursprung hat die Tech­nik in der Luft­fahrt, die solche Systeme schon seit den 1940er Jahren nutzt – zunächst an Bord von Kampf­flug­zeu­gen, später auch in zivi­len Jetty­pen.

Tech­nisch hat sich bei HUD-Systemen vor allem im Auto­mo­bil­be­reich in den vergan­ge­nen Jahren jedoch viel getan. Das Grund­prin­zip ist zwar immer noch gleich: Infor­ma­tio­nen werden als virtu­el­les Bild gene­riert und dann von einem Optik­mo­dul im Arma­tu­ren­brett per Umlen­kung auf eine gleich­sam spie­gelnde wie licht­durch­läs­sige Fläche proji­ziert, oft die Wind­schutz­scheibe. Aber im Gegen­satz zu den Anfän­gen sind die schwarz­wei­ßen Anzei­gen jetzt farbig und die ange­zeig­ten Para­me­ter konfi­gu­rier­bar. Und am deut­lichs­ten hat sich der opti­sche Eindruck verän­dert. In einer simp­len Ausfüh­rung zeigen HUDs am unte­ren Rand des Sicht­feld des Fahrers wich­tige Infor­ma­tio­nen an, die zum Navi­gie­ren des Fahr­zeugs benö­tigt werden, beispiels­weise Geschwin­dig­keits­in­for­ma­tio­nen, Pfeile für Rich­tungs­an­ga­ben oder Warn­mel­dun­gen. Optisch wirkt die Anzeige dabei so, als befände sie sich in zwei bis drei Metern Entfer­nung vom Fahrer.

Aufwän­di­ger ist die Inte­gra­tion von Augmen­ted Reality (AR) in die Funk­ti­ons­weise des Head-up-Displays. Bei solchen AR-HUDs wird der Blick auf die reale Welt vor der Motor­haube mit Hilfe von Senso­ren um virtu­elle Infor­ma­tio­nen ergänzt. Beispiels­weise kann eine inte­grierte Spur­füh­rungs­hilfe ein Warn­si­gnal auffla­ckern lassen, wenn die Fahr­bahn­be­gren­zung nicht einge­hal­ten wird. Optisch liegt der Abstand vom Auge des Fahrers bis zum virtu­el­len Bild bei etwa fünf Metern, die Anzeige selbst rückt wegen Art und Weise der einge­blen­de­ten Infor­ma­tio­nen vom unte­ren Rand des Sicht­fel­des in dessen Zentrum. „Mit den in aktu­el­len Seri­en­fahr­zeu­gen verfüg­ba­ren Senso­ren lässt sich
eine örtlich präzise und ruck­el­freie Anzeige jedoch nicht zufrie­den­stel­lend umset­zen“, so die Beob­ach­tung von Matthias Walter, der sich als Mitar­bei­ter am Lehr­stuhl für Ergo­no­mie der TU München mit Head-up-Displays beschäf­tigt.

Infor­ma­tio­nen werden Teil der Umwelt

AR-HUDs sind aus Walters Sicht jedoch die HUD-Lösung mit dem größ­ten Poten­zial. Bei neue­ren Model­len – manch­mal auch kontakt­ana­loge bezie­hungs­weise kHUDs genannt, aller­dings werden die Begriffe AR-HUD und kHUD inzwi­schen synonym verwen­det – vergrö­ßert sich optisch der Abstand zwischen Fahrer und einge­blen­de­ter Infor­ma­tion noch­mals auf etwa zehn bis 15 Meter. So lassen sich Infor­ma­tio­nen noch besser so darstel­len, als wären sie Teil der Umwelt – ein ange­zeig­ter Navi­ga­ti­ons­pfeil beispiels­weise schwebt dabei nicht über der Motor­haube, sondern erscheint so, als läge er direkt auf der Straße. Um diese Tech­nik voll auszu­schöp­fen, müssen Matthias Walter zufolge jedoch reale und virtu­elle Welt ausrei­chend in Deckung gebracht werden: mit höchst präzi­ser und schnel­ler Senso­rik, hoch­ge­nauem GPS, spur­ge­nauen Karten­da­ten, Radar- und Lidar­sen­so­ren, Kame­ras und Laser­scan­nern – eine Heraus­for­de­rung.

Blick­ab­wen­dun­gen redu­ziert

Im Gegen­satz zur Tech­nik wird das Thema Sicher­heit bei der Nutzung von HUD kaum noch disku­tiert. Forschende von der Univer­si­tät Toronto veröf­fent­lich­ten zwar 2015 eine Studie, wonach es eher schlecht für die Verkehrs­si­cher­heit ist, wenn Fahrer mit verschie­de­nen Infor­ma­ti­ons­quel­len im selben visu­el­len Wahr­neh­mungs­be­reich zurecht kommen müssen. Andere Wissen­schaft­ler gehen jedoch ebenso wie der deut­sche Gesetz­ge­ber davon aus, dass die Ablen­kung des Blicks während der Fahrt gefähr­li­cher ist als das Einblen­den zusätz­li­cher Infor­ma­tio­nen. Das Berufs­ge­nos­sen­schaft­li­che Insti­tut Arbeit und Gesund­heit (BGAG) war schon 2006 nach einem Projekt zur Auswir­kung von Head-up-Displays auf das Fahr­ver­hal­ten zu dem Schluss gekom­men, dass die Erfas­sung von Infor­ma­tio­nen mit HUDs weni­ger Aufmerk­sam­keit und Zeit des Fahrers erfor­dert als ohne. Und der deut­sche Bundes­rat hat bei der jüngs­ten Über­ar­bei­tung der Stra­ßen­ver­kehrs­ord­nung ausdrück­lich begrüßt, dass HUDs mehr und mehr zur Stan­dard­aus­stat­tung moder­ner Fahr­zeuge gehö­ren, da sie Blick­ab­wen­dun­gen redu­zie­ren: „Das Zeigen von Verkehrs­zei­chen­an­ord­nun­gen im Blick­feld und von fahr­zeug­sei­ti­gen Infor­ma­tio­nen zum Zustand des Fahr­zeugs sowie Infor­ma­tio­nen zum Fahrt­weg erschei­nen gene­rell geeig­net, um den Fahr­zeug­füh­rer bei der siche­ren Verkehrs­teil­nahme zu unter­stüt­zen.“

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