A driver workload system for the cockpit of the future

Abstract

The rise of new and disruptive technology-trends are revolutionizing all systems designed, developed and manufactured by our key industry domains. Those systems are day-by-day becoming more complex with the extend of their functionalities and their technological stack. The car is traditionally one of the most complex systems, and it owes this status due to the importance that it represents on modern societies and the delicate context in which it operates. Its technological evolution is changing the way they operate (e.g., Autonomous Driving) and how people interact with it (e.g., Smartphone connection to the vehicle). This paradigm shift has instigated the arising and development of convoluted Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), In-vehicle Information systems (IVIS) and interconnected services [1]. Those systems provide in-vehicle access to new information, allowing the improve of comfort and enhancing road safety. Furthermore, a great number of IVIS functions are featured on portable computing systems, referred as nomadic devices (e.g., mobile phones) that are not allowed to be used while driving due to the inducement of dangerous levels of driver workload [2, 3]. These trends increase the cockpit workload, which can instigate driver distraction and the decrement of driving performance, resulting in fatal road accidents [4, 5]. Is in this context that the Project "P689 - Cockpit of the Future: HMI Concepts and Functions" emerges, aiming to develop new concepts, solutions and forms of interaction that allow the driver workload reduction and avoid possible distractions, keeping the driver fully engaged in the primary driving task. The present thesis proposes to develop a solution that addresses part of the problem pointed out by the project (i.e., the Driver Workload). A system that assesses and manages the driver workload level by classifying it and proposing actions to be applied in the vehicle cockpit, based on the driving context. The overall system goal is to counteract abnormal workload levels, enabling the driver to focus on the essential and priority driving task.

O surgimento de tecnologias novas e disruptivas tecnologias/tendências estão a revolucionar todos os sistemas projetados, desenvolvidos e fabricados pelos nossos principais domínios da indústria. Esses sistemas tornam-se cada vez mais complexos com a extensão das suas funcionalidades e da sua pilha tecnológica. O automóvel é tradicionalmente um dos sistemas mais complexos e deve tal conotação à importância que representa nas sociedades modernas e ao contexto delicado em que atua. A evolução tecnológica está a mudar a forma como eles operam (e.g., Condução autónoma) e como as pessoas interagem com ele (e.g., Conexão do smartphone ao veículo). Esta mudança de paradigma instigou o surgimento de sistemas avançados de assistência à condução (ADAS), sistemas de informação no veículo (IVIS) e serviços interligados [1]. Esses sistemas fornecem acesso a informação dentro do veículo, permitindo melhorar o conforto e a segurança rodoviária. Além disso, um grande número de funções IVIS são apresentadas em sistemas móveis computorizados, referidos como dispositivos nómadas (e.g., telemóveis) que não podem ser usados durante a condução devido à indução de níveis perigosos de workload no condutor [2, 3]. Estas tendências aumentam o workload no cockpit, podendo levar à distração do condutor e à diminuição do desempenho da condução, resultando em acidentes fatais [4, 5]. É neste contexto que surge o Projeto "P689 - Cockpit of the Future: HMI Concepts and Functions", com o objetivo de desenvolver novos conceitos, soluções e formas de interação que permitam a redução do workload do condutor e evitar possíveis distrações durante a tarefa principal de condução. A presente tese propõe desenvolver uma solução que aborda parte do problema apontado pelo projeto (i.e., o workload do condutor). Um sistema que avalia e gere o nível de workload do condutor, classificando-o e propondo ações a serem aplicadas no cockpit do veículo, a partir do contexto de condução. O objetivo do sistema é normalizar os níveis de workload, permitindo que o condutor se concentre exclusivamente na tarefa essencial e prioritária de condução.