Internationales Verkehrswesen (71) 2 | 2019 76 TECHNOLOGIE Assistenzsysteme Augmented Reality in der Mobilität - zukunftsfähig? Status zur Gebrauchstauglichkeit und Akzeptanz aus-dem-Forschungsprojekt RadAR+ Reisebegleitung, Reiseassistenzsystem, vernetzte Mobilität, Öffentlicher Personenverkehr, Augmented Reality (AR), Akzeptanzevaluation, Datenbrille Kann eine digitale Reiseunterstützung mit Augmented-Reality-Datenbrille die Mobilität erleichtern, gerade wenn man an Großknotenpunkten wie Frankfurt am Main unterwegs ist? Die Personenmobilität verändert sich durch die fortschreitende Digitalisierung und die vernetzten Verkehrsmittel kontinuierlich. Im Projekt RadAR+ wird ein persönliches, adaptiv lernendes Reiseassistenzsystem für den öffentlichen Verkehr entwickelt. Dessen Gebrauchstauglichkeit und Einflussfaktoren für eine Nutzung und Akzeptanz werden wissenschaftlich evaluiert. Nicole Wagner, Benjamin Kolbe D ie Zukunft der Mobilität gehört dem intermodalen Reisen, insbesondere im urbanen Umfeld der Stadt. Ausgedrückt in Zahlen bedeutet das: In Deutschland sind täglich circa 85 % der Bürger mobil und beteiligen sich am Verkehr. Dabei legt eine Person am Tag ca. 3,1 Wege zurück und investiert rund 80 Minuten in die Unterwegszeit 1 . Im Auto haben wir uns an eine Tür-zu-Tür-Navigation gewöhnt, doch im Öffentlichen Verkehr (ÖV) geraten die aktuell verfügbaren technischen Lösungen zur Navigation und Reisebegleitung schnell an ihre Grenzen. Zusätzlich steigt die Komplexität der Reise unmittelbar, wenn man unterschiedliche Verkehrsträger kombiniert. Insbesondere an stark frequentierten Umsteigepunkten, die der Nutzer nicht kennt, kommt es dabei regelmäßig zu kritischen Situationen und Verzögerungen in der Reisekette. Vernetztes Reisen ist mit Stress verbunden: an einem fremden Bahnhof den richtigen Anschluss auf den Anzeigetafeln ausmachen, den Weg zum Anschlussverkehrsmittel finden, dabei auf Verspätungen achten und möglicherweise schnell ein neues Ticket für die Weiterfahrt kaufen 2 . Das Projekt RadAR+ Hier setzt das Forschungsprojekt RadAR+ (Laufzeit 01/ 2016 bis 06/ 2019) an, das vom Bundesministerium für Bildung und For- AR-Einblendung in einer Datenbrille Foto: Fraport AG Internationales Verkehrswesen (71) 2 | 2019 77 Assistenzsysteme TECHNOLOGIE schung (BMBF) gefördert wird. Das Projektkonsortium besteht aus Forschungs-, Entwicklungs- und Anwendungspartnern. Es werden Kompetenzen aus Mobilität & Personenverkehr, Mensch-Maschine-Interaktion, Augmented Reality, Sprachsteuerung und Nutzermodellierung gebündelt. Aktiv Beteiligte im Projektkonsortium sind: das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML); die HaCon Ingenieursgesellschaft mbH; das House of Logistics & Mobility (HOLM) GmbH; die Rhein-Main- Verkehrsverbund Servicegesellschaft mbH (rms GmbH); die ubimax GmbH; die Universität Kassel, Fachgebiet Mensch-Maschine-Systemtechnik; die Voice INTER connect GmbH; die Fraport AG (assoziiert); sowie die Rhein-Main-Verkehrsverbund GmbH (assoziiert) 3 . RadAR+ steht für ein „Reiseassistenzsystem für dynamische Umgebungen auf Basis von Augmented Reality“. Ziel ist die Entwicklung eines persönlichen, adaptiv lernenden Reiseassistenzsystems für den Öffentlichen Personenverkehr. Das System unterstützt auf der gesamten Reisekette, insbesondere beim bedarfsgerechten, effizienten Wechsel zwischen den Verkehrsmitteln. RadAR+ greift auf externe Echtzeitdaten, wie Verkehrsstörungen oder Verspätungsinformationen, zu und integriert diese in die Mobilitätsplanung. Gleichzeitig berücksichtigt das System erlernte Gewohnheiten des Nutzers, um die Reise zu individualisieren. Somit kann das System auf den Nutzer in seiner aktuellen Situation und auf seinen jeweiligen Reiseabschnitt eingehen. Auf Anfrage sind Tipps zur Überbrückung von Wartezeiten oder Vorschläge für Alternativrouten möglich. So reduziert RadAR+ die Beanspruchung des Reisenden in einer Vielzahl von Situationen. Umgesetzt wurde eine technisch optimierte Reisebegleitung von einer Hausadresse bis zum Gate im Flughafen. Für die Fußgängernavigation werden Ein- und Überblendungen von Informationen ins Sichtfeld des Nutzers unter Verwendung einer Datenbrille (Augmented Reality) realisiert. Ein Sprachinteraktionsmodul ermöglicht dabei die weitgehend freihändige Bedienung des Systems 4 . Methode und Umsetzung - Primärdatenerhebung, Anwendungsszenarien und nutzerzentrierte Entwicklung Veränderungsstrategien in Richtung eines innovativen Reiseassistenzsystems sind nur mit Kenntnis und unter Berücksichtigung • der unterschiedlichen Bedürfnisse der Reisenden (den Nutzern) • sowie der Verkehrsdienstleister und Verkehrsunternehmen (den Anbietern) möglich. Deshalb wurden zu Projektbeginn die Anforderungen und Bedürfnisse potenzieller Nutzer und Anbieter erhoben und flossen in die Erforschung und Gestaltung des Mobilitätsagenten ein. Die Informationsgewinnung erfolgte auf Basis persönlicher Befragung und Diskussion in Fokusgruppen. Die Anspruchshaltung der Verkehrsdienstleister wurde zu den Themen „Erwartungen und Anforderungen von Verkehrsdienstleistern an ein innovatives Reiseassistenzsystem“ sowie „Daten - Schnittstellen - Märkte“ erhoben 5 . Ebenfalls Reisende wurden bezüglich ihrer Wünsche zur Gebrauchstauglichkeit und zu Einflussfaktoren für eine Nutzung und Akzeptanz eines Reiseassistenzsystems befragt. Alle Resultate der Anforderungsanalyse wurden zur Erarbeitung von Test- und Anwendungsszenarien genutzt. Im Ergebnis dienten 35 Musthave-Szenarien und elf Nice-to-have-Szenarien über die gesamte Mobilitätskette als Entwicklungsgrundlage für den zu erstellenden Mobilitätsagenten. Die Szenarien beinhalten u. a. klassische Auskunfts-, Informations-, Navigations- und Orientierungsfunktionen. Im Szenario des Verkehrsmittelwechsels wird der Nutzer durch optische und akustische Wegeanweisungen unterstützt, insbesondere über eine Fußgängernavigation in der Datenbrille. Vor dem Umstieg wird eine Ausstiegserinnerung gegeben. Außerdem beachtet das Reiseassistenzsystem die Gehgeschwindigkeit, wertet die Erfahrungen aus der Vergangenheit aus und stellt Reisenden mit schwerem Gepäck, die vorübergehend langsamer wie üblich unterwegs sind, alternative Möglichkeiten bei längerer Umsteigezeit dar. Differenziert betrachtet wurde das Re- Routing: Es erfolgt entweder automatisiert (beispielweise bei der Übermittlung eines Gleiswechsels über Schnittstellen) oder kann durch den Reisenden selbst manuell angestoßen werden, wenn unerwartete Ereignisse auftreten. Dieses wird notwendig, wenn Infrastrukturausfälle von Fahrstühlen oder Rolltreppen nicht systemisch erfasst und somit nicht über Schnittstellen ans Reiseassistenzsystem übermittelt werden. Im Szenario der Aufenthaltsgestaltung werden individuelle Gewohnheiten und Präferenzen abgedeckt. Auf diesen Szenarien aufbauend erfolgten das Systemdesign und die Umsetzung des Demonstrators 6 . Systemdesign Die technische Projektleitung erfolgt durch den Bereich Informationsdienste und Datenmanagement der rms GmbH, unter deren Koordination ein Fokus auf transparente Teilmodule gelegt wurde. Dabei ist zu differenzieren zwischen nachfolgenden Komponenten, die im Zusammenspiel die Gesamtfunktionalität gewährleisten: • mobile Technologie wie Datenbrille und Smartphone, die der Nutzer mit sich führt, um das System vor Ort zu nutzen • Hintergrund Technologie wie z. B. der Verbindungsauskunft Server, die erforderliche Informationen in Echtzeit zur Verfügung stellen • Infrastruktur Technologie wie z. B. Bluetooth-Baken in den Bauwerken/ Gebäuden (Bahnhöfe, Flughafen) Erforderliche Hardware für den Nutzer im Feldtest sind die Datenbrille „HoloLens“ von Microsoft sowie ein handelsübliches Smartphone. Sowohl die Datenbrille als Bild 1: Technische Skizzierung des Vorhabens RadAR+ Quelle: rms GmbH Internationales Verkehrswesen (71) 2 | 2019 78 TECHNOLOGIE Assistenzsysteme auch das Smartphone können Sprachbefehle empfangen und verarbeiten. Die Datenbrille ist die optische Wegweisungskomponente von RadAR+. Sie ermöglicht durch virtuelle Einblendung von Pfeilen eine ARbasierte Navigation (vergleichbar mit dem Head-Up-Display im Auto). Das Smartphone ist das technisch zentrale Element des Gesamtsystems. Spracheingaben werden auf dem Telefon verarbeitet und zur Verbindungsanfrage an ein Hintergrundsystem übergeben. Als Rückantwort erhält der Nutzer auf seinen Endgeräten die Informationen zu entsprechenden Verbindungsalternativen mit den erforderlichen Hinweisen zu Routing und Navigation (Bild 1). Das Smartphone gewährleistet neben der externen Datenanbindung auch das interne Zusammenspiel und den Austausch mit der Datenbrille (Bild 2). Zum Datenaustausch werden standardisierte Nachrichtenprotokolle aus der „Internet of Things“- Technologie verwendet, die den Anforderungen entsprechend an die spezifische Architektur angepasst wurden. Um die persönliche Individualisierung der geplanten Reise zu gewährleisten, wurde im Projekt RadAR+ ein adaptives Nutzermodell entwickelt und umgesetzt. Dadurch können persönliche, situations- und ortsbezogene Kontextinformationen gebündelt, gefiltert und aufbereitet werden (Bild 3). Hierbei werden Nutzervorlieben in Bezug auf zu wählende Restaurants oder Bistros automatisiert lokal auf dem Smartphone gespeichert. Beim Umstieg am Flughafen oder Bahnhof kann der Nutzer dann aktiv eine umgangssprachliche Anfrage ans System stellen, z. B. „Ich habe Hunger“ oder „Ich muss auf die Toilette“, und erhält unter Berücksichtigung der gespeicherten Nutzer-Daten eine vorsortierte Empfehlung. Um die kontinuierliche Ortung des Nutzers in Umsteigesituationen zu gewährleisten, wurden im Indoor-Bereich entsprechende Infrastrukturen bereitgestellt. Hierbei wird auf teilweise neu ausgerüstete Bluetooth- Ortungskomponenten sowie Bestandskomponenten der DB und der Fraport zurückgegriffen, um eine Ortung auch innerhalb von Gebäuden zu ermöglichen. Im technischen Ergebnis wurde ein Gesamtdemonstrator RadAR+ für Smartphone und Datenbrille erstellt, der eine begleitete Reisekette von einer Hausadresse über komplexe Umstiegsbauwerke bis zu einem Gate im Flughafen ermöglicht. In nachstehender Skizzierung ist eine beispielhaft geplante Reisekette aufgeführt (Bild 4). Hierbei wird der Nutzer ausgehend von einer Hausadresse per Fußgänger-Outdoor-Navigation zu einer nahe gelegenen Haltestelle, den Frankfurter Hauptbahnhof, geführt. Im Umsteigebauwerk Frankfurter Hauptbahnhof erhält der Nutzer eine Indoor-Wegweisung zum erforderlichen Abfahrtsgleis und Nutzung des ÖV. Vom Frankfurter Flughafen, dem Regionalbahnhof aus, wird der Nutzer dann zu seinem Abfluggate im Flughafen geführt. Innerhalb des Umsteigebauwerks Flughafen FRA bietet sich Gelegenheit, einen Aufenthalt vorzunehmen. Die Reisekette von der Hausadresse zum Regionalbahnhof ist vorrangig mit dem Smartphone geführt. Ab dem Regionalbahnhof am Flughafen steht die Datenbrille als technisches Medium im Vordergrund. Im umgesetzten Demonstrator ist es jedoch auch möglich, die gesamte Reise- Bild 2: Anzeige einer Reiseverbindung in der Datenbrille Quelle: Fraunhofer IML Bild 3: Adaptives Nutzermodell mit Einstellungen auf dem Smartphone; auf den Boden projizierte Anzeige eines nahegelegenen Kaffee-Anbieters bei Sicht durch die Datenbrille Quelle: rms GmbH All you can read Alles zusammen zum Superpreis: Die Papierausgabe in hochwertigem Druck, das ePaper zum Blättern am Bildschirm und auf dem Smartphone, dazu alle bisher erschienenen Ausgaben im elektronischen Archiv - so haben Sie Ihre Fachzeitschrift für den urbanen Wandel immer und überall griffbereit. AboPlus: Print + ePaper + Archiv www.transforming-cities.de/ magazin-abonnieren Trialog Publishers Verlagsgesellschaft | Baiersbronn | service@trialog.de 14 TranCit 1 2019.indd 23 11.04.2019 16: 53: 22 Internationales Verkehrswesen (71) 2 | 2019 80 TECHNOLOGIE Assistenzsysteme kette unter Nutzung der Datenbrille vor zunehmen. Ergebnis der ersten Probandentests 2018 - Erwartungshaltung und Fazit der Reisenden Das Fraunhofer IML ist als wissenschaftliche Begleitung am Gesamtvorhaben RadAR+ beteiligt. Durch seinen Fokus auf vernetzte, nachhaltige Personenmobilität stellt das Institut Fragen zur möglichen Akzeptanz und Gebrauchstauglichkeit des Reiseassistenzsystems RadAR+. Im April und Mai 2018 führte Nicole Wagner, Projektleiterin für Mobilität und Informationslogistik, erste Evaluationen mit Probanden als Pretest für den Feldtest in 2019 durch. Ziel war es, den potentiellen Nutzern den aktuellen Entwicklungsstand von RadAR+ vorzustellen, die Akzeptanz und Einstellung potentieller Nutzer gegenüber einem digitalen Reiseassistenzsystem mit AR zu evaluieren und einen Vergleich mit gängigen Reise-/ Navigations-Apps zu ziehen. Insgesamt haben 43 Personen den 30-minütigen Test absolviert und den Fragebogen beantwortet. Da die Anwendung von RadAR+ multisensorisch ist (Akustik, Optik, Haptik), war neben der Messung der Gesamtakzeptanz auch zwischen den Subanwendungen zu unterscheiden. RadAR+ ist durch wahrnehmbare Interaktion, wie Sprache und Gestik, in der Öffentlichkeit charakterisiert. Der Pretest im Frühjahr 2018 hat u.a. ergeben, dass 84 % der Befragten explizit eine Unterstützung durch ein Reiseassistenzsystem wünschen. 86 % nutzen heute schon regelmäßig Navigations- oder Reise-Apps. Durchaus überraschend konnten sich 56 % nach dem Test von RadAR+ vorstellen, zukünftig auch eine Datenbrille für die Mobilität im Alltag zu verwenden. Um die Akzeptanz des Gesamtsystems und der Subsysteme einschätzen zu können, wurden verschiedene Fragestellungen mit positiver und negativer Sprachpsychologie verwendet. Exemplarisch zeigt Bild 5 das Ergebnis zum Wohlfühlfaktor mit der Datenbrille 7 . Fazit zum AR Reiseassistenzsystem Mobilitätsinformationen in Echtzeit und verkehrsmittelübergreifend via Datenbrille zu erhalten, ist ein neuer Ansatz in der sich weiter wandelnden Personenmobilität. Ein Ansatz, dessen Machbarkeit und Zukunftsfähigkeit es - theoretisch wie praktisch - zu erforschen gilt. Hierzu werden sich im Laufe der stetigen Technikzyklen Chancen ergeben, die die Gebrauchstauglichkeit und Akzeptanz von Systemen wie RadAR+ weiter steigern werden. Fest steht: Je komplexer die Reisekette wird, umso relevanter ist die einfache und effiziente Unterstützung des Reisenden. Möglichkeiten modernisierter Reisebegleitung sowie adaptiv lernende Reiseassistenzsysteme bieten umfangreiches Potential, um dieser Herausforderung gerecht zu werden (Bild 6). Zukunftsmusik oder doch ganz nah? Verkehrsdienstleister können sich durchaus eine Erweiterung der bisher umgesetzten Funktionen vorstellen. Eine Hilfestellung durch die Ankündigung von Vorschriften und Sicherheitsbestimmungen wäre möglich, wie z. B. dass der Nutzer die Datenbrille beim Erreichen der Sicherheitskontrolle ausschalten muss. Denkbar wäre es, den Reisenden bei Orientierungsschwierigkeiten durch Zuschalten eines Remote-Experten über die Datenbrille zu unterstützen. Auch die standortbezogene Informationsbereitstellung zur Nutzung von Fluchtwegen könnte umgesetzt werden. Spezifische und personalisierte Werbemaßnahmen passend zum Nutzerverhalten könnten den Reisekomfort erhöhen. Bild 4: Rudimentäre Skizzierung der Inhalte des technischen Demonstrators Quelle: rms GmbH Bild 5: Auszug aus der RadAR+ Akzeptanzevaluation Quelle: Fraunhofer IML Internationales Verkehrswesen (71) 2 | 2019 81 Assistenzsysteme TECHNOLOGIE Im ersten Halbjahr 2019 werden alle Funktionalitäten in einem Gesamtdemonstrator prototypisch umgesetzt und dessen Gebrauchstauglichkeit und Akzeptanz abschließend im Feldtest erforscht. Durchgeführt wird eine umfangreiche Praxiserprobung durch Probanden auf einer Teststrecke vom Frankfurter Hauptbahnhof bis zum Flughafen Frankfurt am Main, einschließlich Regional- und Fernbahnhof. Die Meinung der Reisenden selbst wird erhoben und parallel eine Beobachtung von Reaktionen unbeteiligter Personen durchgeführt. Erfolgspotenzial lässt sich bereits jetzt erschließen • im praktischen Nutzen von Augmented Reality durch direkte Sicht und Zugriff auf Echtzeitinformationen während der Reise, • im adaptiv lernenden Reiseassistenten, der den Reisenden kennt, individuelle Hinweise liefert und eine persönliche Reise ermöglicht. Entscheidende Gestaltungskriterien wurden mit den Verkehrsdienstleitern und Reisenden entwickelt. Die benutzerzentrierte Entwicklung mit fortlaufenden Labortests und einem regelmäßigen Abgleich mit den Ergebnissen aus der Anforderungsanalyse haben sich methodisch bewährt. Die ersten Evaluationen zur Gebrauchstauglichkeit und Akzeptanz lassen das Potenzial der AR- Technologie gut erkennen. Auch wenn das Smartphone noch den Markt dominiert, wird Augmented Reality in den kommenden Jahren Einzug in die Welt der Mobilität und Reisebegleitung halten. Der Bedarf für intelligente Mobilitätslösungen besteht. In Zeiten individueller Mobilitätsketten demonstriert RadAR+ bespielhaft, wie eine virtuelle Begleitung erfolgen könnte. ■ 1 Vgl. BMVI: https: / / www.bmvi.de/ SharedDocs/ DE/ Anlage/ Verke hr U nd M obilita et/ mid-2 0 1 7-kurz re port. pdf ? _ blob=publicationFile, Abrufdatum: 10.02.2019 2 Gesamtvorhabensbeschreibung Reiseassistenzsystem für dynamische Umgebungen auf Basis von Augmented Reality, Stand: 07.08.2015 3 Vgl. BMBF: https: / / www.technik-zum-menschen-bringen. de/ projekte/ radar, Abrufdatum: 01.02.2019 4 Vgl. https: / / radarplus.de/ , Abrufdatum: 08.02.2019 5 Geis,I./ Wagner,N.: Ergebnisbericht RadAR+ Anforderungsanalyse, UAP 1.2 Erhebung des Nutzungskontextes sowie der Bedürfnisse potenzieller Verkehrsdienstleister, Stand: 01.08.2016 6 Wagner, N.: Ergebnisbericht RadAR+ Anforderungsanalyse, UAP 1.5 Spezifikation von Test- und Anwendungsszenarien, Marktchancen und Marktbarrieren, Stand: 01.02.2017 7 Wagner, N.: Präsentation Fraunhofer IML Prien, Akzeptanzevaluation: Wearables zur Reisebegleitung, Pretest RadAR+, Q2 2018 Nicole Wagner, M.A. Projektleiterin Mobilität und Informationslogistik, Fraunhofer- Institut für Materialfluss und Logistik IML, Projektzentrum Verkehr, Mobilität und Umwelt, Prien am Chiemsee nicole.wagner@iml.fraunhofer.de Benjamin Kolbe, Dipl.-Ing (FH) Teamleiter Informationsdienste, Rhein-Main-Verkehrsverbund Servicegesellschaft mbH, Bereich Informationsdienste und Datenmanagement, Frankfurt am Main bkolbe@rms-consult.de Bild 6: Datenbrillen Pro-Contra-Argumentation Quelle: Fraunhofer IML Digitalisierung im ÖPNV Innovation macht mobil! Mit ef zienten Lösungen unterstützen wir unsere Kunden bei der Gestaltung der Mobilität von morgen - und das schon seit über 20 Jahren. Wir kommen aus der Praxis und denken voraus, immer mit dem Fahrgast im Fokus. So begleitet Sie die rms in die digitale Zukunft des ÖPNV. Sprechen Sie uns an! Von Frankfurt und Berlin aus sind wir in ganz Deutschland für Sie da. www.rms-consult.de Rhein-Main-Verkehrsverbund Servicegesellschaft mbH • Am Hauptbahnhof 6, 60329 Frankfurt am Main • Am Hamburger Bahnhof 4, 10557 Berlin 20 Jahre Planung Beratung Service