Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), commonly called drones, have been applied in manifold fields recently. With the development of UAV autonomy, the next generation of drone applications is moving towards team-based, multi-drone operations. This also promotes the transition of the operator role to the supervisory control of multiple UAVs. Situation awareness (SA) is a significant concept in this aspect to evaluate human performance in complex systems. This thesis work proposes a human-system interface for monitoring multiple autonomous UAVs simultaneously by a single operator, and investigates how to decrease the impact of task switching among different UAVs on the operator’s SA. Tasks in the context of fleet mission control are defined to be of different levels of urgency. Several design strategies have been concluded to address the research question. In conclusion, the usage of similar interface layouts between different tasks is effective to generally decrease the impact of task switching. The alert system with appropriate design is a specific factor in mitigating the impact of task switching towards higher urgency tasks/interfaces. Moreover, the reasonable division of areas of the interface and proper presentation of information by their importance are significant, especially for task switching towards lower urgency tasks/interfaces. / Unmanned Aerial Vehicles (UAV), vanligtvis kallade drönare, har använts i många områden nyligen. Med utvecklingen av UAV-autonomi, går nästa generation av drönarapplikationer mot teambaserad, multi-drönarverksamhet. Detta främjar också övergången av operatörsrollen till övervakande kontroll av flera UAV. Situationsmedvetenhet (SA) är ett betydelsefullt koncept i denna aspekt för att utvärdera mänsklig prestation i komplexa system. Detta examensarbete föreslår ett gränssnitt mellan människa och system för att övervaka flera autonoma UAV:er samtidigt av en enda operatör, och undersöker hur man kan minska effekten av uppgiftsbyte mellan olika UAV:er på operatörens SA. Uppgifter i samband med kontroll av flottans uppdrag definieras till att vara av olika brådskande nivå. Flera designstrategier har tagits fram för att ta itu med forskningsfrågan. Sammanfattningsvis är användningen av liknande gränssnittslayouter mellan olika uppgifter effektivt för att generellt minska effekten av uppgiftsbyte. Varningssystemet med lämplig design är en specifik faktor för att mildra effekterna av uppgiftsbyte mot mer brådskande uppgifter/gränssnitt. Dessutom är den rimliga uppdelningen av områden i gränssnittet och korrekt presentation av information efter deras betydelse betydande, särskilt för uppgiftsbyte mot mindre brådskande uppgifter/gränssnitt.

In this paper, an investigation of the impact of menu design and input device for gaze-based menu selection tasks is reported. The study investigates the usability, measured by effectiveness, efficiency, and user satisfaction, for gaze-based interaction in realistic, complex menu selection tasks. The study includes three different menu designs, a linear drop-down menu (L1), a radial dynamic menu (R1), and a semi-radial menu (R2), along with two different input devices, a unimodal input device using dwell-time (DT) and a multimodal input device using a combination of gaze and a manual switch (GMS). In a user study with nine test participants, the impact of menu design, input device, and navigation complexity on task completion time, accuracy rate, cognitive load, and quality of use ratings for menu selection tasks were investigated. The usability results confirmed the expectations of the advantages of radial menu designs, with the radial dynamic menu (R1) being better suited for gaze- based interaction than either the linear drop-down menu (L1) or semi-radial menu (R2). The usability results also confirmed the expectations regarding the input device, namely, the multimodal GMS input device was superior to the unimodal DT input device for gaze-based interaction. / I den här studien rapporteras en undersökning av effekterna av menydesign och inmatningsenhet för blickbaserade menyvalsuppgifter. Studien undersöker användbarheten, mätt av verkningsgrad, effektivitet, och användarnöjdhet, för blickbaserad interaktion i realistiska, komplexa menyvalsuppgifter. Studien innefattar tre olika menydesigner, en linjär rullgardinsmeny (L1), en radiell dynamisk meny (R1) och en halvradiell meny (R2), tillsammans med två olika inmatningsenheter, en unimodal inmatningsenhet som använder dwell-time (DT) och en multimodal inmatningsenhet som använder en kombination av blick och en manuell knapp (GMS). I en användarstudie med nio testdeltagare undersöktes effekterna av menydesign, inmatningsenhet och navigeringskomplexitet på tiden för uppgifts slutförandet, noggrannhet, kognitiv belastning och kvalitet på användningsbetyg för menyvalsuppgifter. Användbarhetsresultaten bekräftade förväntningarna om fördelarna med radiella menydesigner, varvid den radiella dynamiska menyn (R1) passar bättre för blickbaserad interaktion än både den linjära rullgardinsmenyn (L1) eller halvradialmenyn (R2). Användbarhetsresultaten bekräftade också förväntningarna avseende inmatningsenheten, nämligen att multimodal GMS-inmatningsenheten var överlägsen den unimodala DT-inmatningsenheten för blickbaserad interaktion.

Aujourd’hui, les écrans ont envahi nos quotidiens. Cette colonisation a engendré l’avènement de nouveaux écrans, les écrans de grand format. Or, ces grands écrans sont souvent utilisés comme de simples affichages statiques n’autorisant que très peu d’interaction aux utilisateurs en présence. Mais alors comment permettre des interactions multi-utilisateur et surtout quels modes et moyens d’interactions proposer afin d’interagir avec ces grands écrans ? Il faut évidemment définir des règles de collaboration : que faire si plusieurs personnes consultent la même information en même temps ? Comment permettre à un nouvel arrivant de prendre conscience de ce qu’il y a à voir alors que des utilisateurs ont déjà “transformé” l’affichage par leur utilisation courante ?Face à ces enjeux, notre travail a consisté, dans un premier temps, à tester des interactions multi-utilisateurs sur grand écran à l’aide d’un dispositif de détection et de suivi de la position et de l’orientation de la tête (head tracking) instrumenté. Nous avons ainsi mis en évidence l’importance du concept de « vision flottante » dans la recherche collaborative d’informations sur grand écran. Dans un second temps, nos recherches se sont concentrées sur le développement d’un dispositif d’head tracking permettant des interactions multi-utilisateur (jusqu’à 6 personnes), sans artefacts et sans calibrage avec un écran de grand format. Enfin, nous présentons l’étude comparative d’un même affichage tantôt statique et tantôt rendu dynamique à l’aide de notre dispositif. Cette étude est basée sur l’évaluation de l’expérience utilisateur (UX). Ainsi, nous avons pu dégager les premières recommandations concernant les métaphores d’interactions à mettre en place pour interagir avec un écran de grand format dans un contexte d’usage en groupe ouvert.Ce travail de doctorat a été consacré à la mise en avant de la faisabilité, de l’intérêt et de la proposition de premières orientations concernant la conception d’interactions multi-utilisateurs avec un écran de grand format basées sur une technique d’head tracking. / Screens have invaded our daily life. Amongst them, large displays are becoming increasingly present in public places. Sometimes, a few interaction are proposed to the users, but most of the time they are simply used as static displays. So, how to interact with these large displays and especially how to allow multi-user interactions? Of course, we have to define rules for collaboration: what we have to do if several people consult the same information at the same time? How to allow a newcomer to become aware of what there is to see when users have already "transformed" the display by their current use?First, our work consisted in testing instrumented multi-user interactions, based on a head tracking system, during a collaborative information seeking task, on a large display. In this part, we have highlighted the importance of the concept of "floating vision". Then, our research focused on the development of a head tracking system allowing intuitive interactions, without needing neither a special equipment nor individual calibration. Our system supports several users (up to six) simultaneously interacting with individualized information on a large display. Finally, we present the study of performance gain within a context of multi-user competitive consultation of information. We compare the benefit of an adaptive display (information move in front of users who are focusing on them), with a standard display. This study is based on user experience (UX) analysis. Thus, we were able to identify the first recommendations about interaction metaphors allowing intuitive interactions with a large display in an open group context.This research was devoted to highlighting the feasibility, interest and proposition of initial orientations concerning the design of multi-user interactions with large public displays based on a head tracking technique.