Augmented Reality auf der Schiffsbrücke : Entwicklung eines latenzoptimierten Smart-Window-Displays zur stabilisierten Darstellung von räumlichen Navigationsinhalten

Abstract

Möglichkeiten zum produktiven Einsatz von Augmented Reality (AR) Technologien auf der Schiffsbrücke sind ein sehr aktives Forschungsfeld. Insbesondere bei der technischen Umsetzung gibt es keinen Konsens und daher viele vorgeschlagene Technologien und Einsatzszenarien. In dieser Arbeit wird als Alternative zum Einsatz von kommerziellen AR-Headsets oder reinen Video-Overlays ein „Smart Window“ entwickelt und evaluiert. Durch die Kombination von Projektion auf einer dimmbare Glasscheibe mit einem Headtracking-System lassen sich sowohl statische als auch dynamische Inhalte direkt im Sichtfeld des Schiffsführers darstellen. Die Konzeption und Konstruktion dieses Systems wird ausführlich beschrieben und begründet. Besonderer Fokus liegt hier auf der Optimierung von Helligkeit und Latenz sowie der Härtung gegen Umwelteinflüsse und der klaren Perspektive auf einen wartungsarmen Dauereinsatz. Das fertige System wird in die Brückensysteme eines Vermessungsschiffs der Hamburger Hafenbehörde HPA integriert und in einem praktischen Test mit Schwerpunkt auf dem gebotenen Mehrwert und zukünftigen Verbesserungsmöglichkeiten evaluiert.

Using Augmented Reality (AR) technology on a ship’s bridge to aid skippers in navigating and general ship procedures is an active field of research. Current approaches however do not show a consensus for the best technical implementation. There are many proposed technologies and scenarios. In this thesis, a ”smart window” is developed and evaluated as an alternative to commercially available AR headsets or pure video overlays. By combining image projection directly onto a dimmable glass pane together with a head tracking system, both static and dynamic content can be displayed directly in the skipper’s field of view. The design and construction of this system is described and explained in detail. Special focus lies on optimizing brightness and latency as well as hardening the system against environmental factors to prepare it for low-maintenance, continuous use. The finished system is integrated into the bridge systems of a the Hamburg Port Authority (HPA) survey vessel and evaluated in a practical test, focused on determining the added value offered and future possibilities for improvement.