Exploring the effectiveness of wall and floor mounted guiding light systems in an underground parking evacuation scenario

Abstract

The usage of virtual reality (VR) in all kinds of applications has been on the rise for several years now. The technology and its applications have matured to a state where it is possible to create realistic and immersive simulations to easily and affordably train people for certain activities that could otherwise be dangerous or costly to implement. These activities include dealing with hazardous materials, evacuating structures or performing surgeries to name a few.

The focus of this thesis is on evaluating two types of differently placed guiding light systems using a VR simulation. The effectiveness of these light systems is examined using an evacuation scenario occurring in an underground parking garage during an emergency. The collected data consisted of heart rate measurements and various performance metrics such as completion time, walk distance, and average speed that were recorded during the simulation, and a questionnaire that was conducted before and after the simulation. The participants were divided into three groups consisting of a baseline group with no assistive lighting and two experiment groups with different types of assistive lights. The simulation was run using a VR HMD (head mounted display) in a glass-walled cubicle.

All the performance results and measurements are discussed and conclusions are made about the lighting system performances, user experiences and the heart rate measurements. The performance results as well as the heart rate measurements showed differences between the three groups. Furthermore, when comparing the participants by their gaming experience, the results showed significantly better performance for those with more gaming experience. Finally, the experiment as a whole is analysed and improvement suggestion are made to it as well as for possible further research into the topic.

Virtuaalitodellisuuden (VR) käyttö kaikenlaisissa sovelluksissa on ollut kasvussa viime vuosien aikana. Itse tekniikka ja sitä käyttävät sovellukset ovat kehittyneet siihen pisteeseen, että niiden avulla on mahdollista luoda realistisia ja immersiivisiä simulaatioita, joilla voidaan helposti ja edullisesti kouluttaa ihmisiä aktiviteetteihin, jotka voisivat muuten olla vaarallisia tai kalliita toteuttaa. Tällaisia aktiviteetteja ovat mm. toimiminen vaarallisten aineiden kanssa, rakennusten evakuointi ja leikkausten tekeminen.

Tämän diplomityön fokus on kahden eri tavalla asennettujen avustusvalojen vertailu VR- simulaatiossa. Näiden valaistussysteemien vaikutusta arvioidaan maanalaisessa parkkihallissa tapahtuneen vaaratilanteen jälkeistä evakuointia mallintavan VR-simulaation avulla. Kerätty data koostui sykkeenmittauksesta ja useista suorituskykymittareista kuten suoritusajasta, kävellystä matkasta ja keskinopeudesta, jotka tallennettiin simulaation ajalta, sekä kysymysosioista, joista ensimmäinen täytettiin ennen simulaatiota ja toinen sen jälkeen. Testiin osallistujat jaettiin kolmeen ryhmään, joista kahdella testiryhmällä oli molemmilla apunaan toinen testattavista avustusvalojärjestelmistä ja verrokkiryhmään, jolla ei ollut minkäänlaisia avustusvaloja. Simulaatiossa käytettiin virtuaalitodellisuuslaseja ja ne tehtiin suljetussa lasikopissa.

Simulaatiosta suoriutuminen ja mittaustulokset käydään läpi ja niiden perusteella tehdään johtopäätökset valaistusjärjestelmien suorituskyvystä, käyttäjien kokemuksista ja sykkeenmittauksen tuloksista. Sekä suoritusten- että sykkeenmittauksen tuloksissa oli eroja ryhmien välillä. Lisäksi verrattaessa osallistujia näiden pelikokemuksen perusteella, osoittivat tulokset selkeästi parempaa suorituskykyä niillä, joilla oli enemmän kokemusta tietokonepeleistä. Lopuksi tutkimuksen onnistuminen kokonaisuudessaan analysoidaan ja tehdään parannusehdotuksia jo tehtyyn tutkimukseen sekä ehdotuksia mahdolliseen jatkotutkimukseen.