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Utility of Functional Transparency and Usability in UAV Supervisory Control Interface Design
International Journal of Social Robotics ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-02-23 , DOI: 10.1007/s12369-021-00757-x
Wenjuan Zhang , David Feltner , David Kaber , James Shirley

A basic notion of transparency in automated systems design is the need to support user tracking and understanding of system states. Many usability principles for complex systems design implicitly target the concept of transparency. In this study, we made comparison of a “baseline” control interface mimicking an existing available UAV ground control station with an “enhanced” interface designed with improved functional transparency and usability, and a “degraded” interface which removed important design features. Each participant was extensively trained in the use of one of the interfaces and all simulated UAV control tasks. Each participant was tested in four trials of a typical military concept of UAV operation with different mission maps and vehicle speeds. Results revealed participants using the enhanced interface to produce significantly faster task completion times and greater accuracy across all UAV control tasks. The enhanced features were also found to promote operator understanding of the system and mitigate workload. By defining and setting automation transparency as an overarching design objective and identifying specific transparency and usability issues within existing GCS designs, we weress able to design and prototype an enhanced interface that more effectively supported human-automation interaction. Automation transparency as a high-level design objective may be useful for expert designers; whereas, usability design guidelines, as “building blocks” to transparency, may be a useful tool for new system designers.



中文翻译:

功能透明性和可用性在无人机监视控制界面设计中的实用性

自动化系统设计中透明性的基本概念是需要支持用户跟踪和理解系统状态。复杂系统设计的许多可用性原则都隐含着透明性的概念。在本研究中,我们比较了模仿现有的无人机地面控制站的“基线”控制界面,设计为具有改进的功能透明性和可用性的“增强型”界面以及删除了重要设计功能的“降级”界面。每个参与者都接受了使用界面之一和所有模拟UAV控制任务的广泛培训。每个参与者都经过了四次试验,分别针对具有不同任务图和车速的典型无人机作战军事概念进行了测试。结果表明,参与者使用增强的界面可以在所有无人机控制任务中显着加快任务完成时间并提高准确性。还发现增强的功能可以增进操作员对系统的了解并减轻工作量。通过将自动化透明性定义和设置为总体设计目标,并在现有GCS设计中识别特定的透明性和可用性问题,我们就能设计和原型设计一个增强的界面,从而更有效地支持人机交互。自动化透明性作为高级设计目标可能对专家设计人员有用。然而,可用性设计指南作为透明性的“构建块”,可能是新系统设计人员的有用工具。还发现增强的功能可以增进操作员对系统的了解并减轻工作量。通过将自动化透明性定义和设置为总体设计目标,并在现有GCS设计中识别特定的透明性和可用性问题,我们就能设计和原型设计一个增强的界面,从而更有效地支持人机交互。自动化透明性作为高级设计目标可能对专家设计人员有用。然而,可用性设计指南作为透明性的“构建块”,可能是新系统设计人员的有用工具。还发现增强的功能可以增进操作员对系统的了解并减轻工作量。通过将自动化透明性定义和设置为总体设计目标,并在现有GCS设计中识别特定的透明性和可用性问题,我们就能设计和原型设计一个增强的界面,从而更有效地支持人机交互。自动化透明性作为高级设计目标可能对专家设计人员有用;然而,可用性设计指南作为透明性的“构建块”,可能是新系统设计人员的有用工具。通过将自动化透明性定义和设置为总体设计目标,并在现有GCS设计中识别特定的透明性和可用性问题,我们就能设计和原型设计一个增强的界面,从而更有效地支持人机交互。自动化透明性作为高级设计目标可能对专家设计人员有用。然而,可用性设计指南作为透明性的“构建块”,可能是新系统设计人员的有用工具。通过将自动化透明性定义和设置为总体设计目标,并在现有GCS设计中识别特定的透明性和可用性问题,我们就能设计和原型设计一个增强的界面,从而更有效地支持人机交互。自动化透明性作为高级设计目标可能对专家设计人员有用;然而,可用性设计指南作为透明性的“构建块”,可能是新系统设计人员的有用工具。

更新日期:2021-02-23
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