Navigation system providing route-guidance and traffic information is one of the most widely used driver-support system these days. Generally, navigation system is based on the map paradigm representing driving route on the abstracted two-dimensional electronic map and providing exocentric view. Recently, a new navigation paradigm was introduced that is based on the augmented reality (AR) paradigm representing driving route by superimposing virtual objects on the real scene image and providing egocentric view. These two paradigms have their own innate characteristics from the point of human cognition, so are not in the relationship of competitive but complementary. Regardless of the paradigm, the role of navigation system is to support driver achieving his driving goals. The objective of this work is to investigate how these map and AR navigation paradigms have behavioral and cognitive effect on achieving driving goals: productivity and safety. We performed comparative experiments using driving simulator and computers with subjects. For the effects on productivity, driver’s performance on three level of driving tasks was measured for each navigation conditions. For the effects on safety, driver’s situation awareness of safety-related events on the road was measured. To find how these navigation paradigms impose visual cognitive workload on driver, we tracked driver’s eye movements. As a special factor of driving performance, route decision making at the complex decision points such as junction, overpass, and underpass was investigated additionally. Participant’s subjective workload was assessed using the Driving Activity Load Index (DALI). Results indicated that there was little difference between the two navigation paradigms on driving performance. AR navigation attracted driver’s visual attention more frequently than map navigation and then reduces awareness of and proper action for the safety-related events. AR navigation was faster and better to support route decision making at the complex decision points. According to the subjective workload assessment, AR navigation was visually and temporally more demanding. Based on these results, the multi-paradigm navigational assistance was suggested. For further study, the in-depth analysis of the experiment, investigation of the visual representation of AR navigation, and the advanced technical functions and their effects on the driver’s behavior and cognition are proposed.
경로안내와 교통정보 등을 제공하는 내비게이션 시스템은 오늘날 가장 널리 사용되고 있는 운전자 지원 시스템중 하나이다. 일반적으로 내비게이션 시스템은 맵패러다임에 기반하고 있는데 이는 주행경로를 함축화된 2차원 맵에 표시하고 외심적인 (exocentric) 시야를 제공하는 것이다. 한편 최근에 증강현실에 기반한 새로운 내비게이션 패러다임이 제시되었는데 이는 운전자의 실제 전방 화면에 가상 객체를 중첩시킴으로써 주행경로를 제공하고 자기중심적 (egocentric) 시야를 제공한다. 이러한 두가지 내비게이션 패러다임은 인지적인 관점에서 볼때 각각의 고유한 특성을 지니고 있으므로 하나가 다른 하나를 대체하는 관계가 아니라 서로 상호 보완적인 관계에 있다고 볼 수 있다. 또한 패러다임의 특성이 어떠하든 내비게이션 시스템의 역할은 운전자의 운전 수행이라는 목적을 달성하도록 지원하는데 있다. 본 연구의 목적은 맵 내비게이션과 증강현실 내비게이션이 이러한 운전 목적을 달성하는데 있어 운전자의 행동과 인지에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 심도있는 분석을 수행하는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 다수의 피실험자를 대상으로 운전 시뮬레이터와 컴퓨터를 사용한 비교 실험을 수행하였다. 특히 운전 과제를 구성하는 세가지 단계에 대한 운전 수행력과 도로에서 발생하는 다양한 안전 관련 이벤트들에 대한 상황 인지력에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 또한 맵과 증강현실 내비게이션 패러다임이 운전자의 인지적 부하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 운전자의 시선을 추적하고 분석하였다. 또한 운전 수행력에 대한 특별한 요소로서 지하차도, 고가도로, 교차로 등의 복잡한 지점에서의 운전자 의사결정에 미치는 영향을 추가적으로 분석하였다. 마지막으로 운전자의 주관적인 운전부하를 DALI (Driving Activity Load Index) 방법을 이용하여 측정하였다. 실험 분석 결과를 요약하면 운전 수행력에 있어서는 두가지 내비게이션 패러다임이 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. 한편 증강현실 내비게이션이 운전자의 시각적 주의를 더 빈번히 요구하였으며 결과적으로 도로상에서 발생하는 안전 관련 이벤트들에 대한 적절한 상황 인식과 반응을 저하시켰다. 또한 증강현실 내비게이션이 고가도로나 지하차도와 같은 복잡한 지점에서의 운전자 의사결정을 더 빠르고 정확히 지원하였다. 또한 주관적 운전부하의 경우 증강현실 내비게이션이 시각적이고 시간적으로 운전자로 하여금 운전부하를 더 느끼게 하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 맵과 증강현실 내비게이션 방법을 절충한 다중 패러다임 내비게이션 방법을 제안하였다.
향후 연구로서 실험 데이터에 대한 추가적인 면밀한 분석, 증강현실 내비게이션의 효율적인 정보 표현 방법, 증강현실 내비게이션의 진보된 기능들이 운전자의 행동과 인지에 미치는 영향에 대한 연구 등을 제안하였다.