Development and usability analysis of a mixed reality GPS navigator application for the microsoft hololens

Abstract

The present work aims to perform a comparative usability analysis between two Human- Computer Interaction systems (HCI) for global geolocation (GPS) navigators. The intent is to compare the conventional use of a navigation application on a mobile device, such as a smartphone attached to the dashboard of a vehicle, to an implementation in Mixed Reality (MR) powered by the Head Mounted Display (HMD) Microsoft HoloLens. By connecting the MR device to a local network routed by an ordinary cellular phone, which is connected to a mobile data network, it is possible to ubiquitously acquire the phone’s geolocation data, its magnetometer deviation and a route graph of a navigation Application Programming Interface (API) from its current location to a destination entered by the user. Thus, a series of three-dimensional holograms are created at runtime, geolocated and placed around the user, guiding him through a path indicated on the floor, pertinent to the streets around him that lead to the desired destination. Apart from that, arrows are projected on the way at each crucial point of the path, where some maneuver must be performed, e.g., turning right or taking an exit at a roundabout. In a user experiment, performance and usability were assessed. Results show that users deemed the MR solution to offer a higher visibility both to the oncoming traffic and the suggested route, when compared to the conventional interface, being less attention demanding. EEG readings for most participants also exposed a significantly more demanding focus level for the handheld device. Additionally, an easiness to learn and use was indicated for our system, being almost on par with the already known and highly used application tested.

O presente trabalho visa realizar uma análise comparativa de usabilidade entre dois sistemas de interação humano-computador para navegadores de geolocalização global (GPS). Foi almejado comparar o uso convencional do sistema, através de um dispositivo móvel tal qual um smartphone afixado ao painel de um veículo, com uma nova implementação em Realidade Mista potencializada pelo HMD Microsoft HoloLens. Conectando o dispositivo de realidade mista (MR) a uma rede local roteada por um aparelho celular convencional, este conectado a uma rede de dados móvel, foi possível receber ubiquamente os dados de sua geolocalização, de seu magnetômetro e um grafo de rota de uma API de navegação de alta disponibilidade partindo do presente local até um destino inserido pelo usuário. Com isso, é criada em tempo de execução uma série de hologramas tridimensionais geolocalizados ao redor do usuário, guiando-o através de um caminho indicado em seu chão, pertinente às ruas a sua volta que o levarão ao destino desejado. Também são projetadas flechas em seu caminho em cada ponto crucial de seu trajeto, onde deve-se realizar alguma manobra, e.g., dobrar à direita ou tomar uma saída de uma rotatória. Em um experimento realizado com usuários reais, seu desempenho e usabilidade foram aferidos. Resultados mostram que os usuários estimaram que a solução em MR oferecia uma visibilidade maior tanto ao tráfego passante quanto à rota sugerida, em comparação à interface convencional, requerindo menos atenção. Leituras de eletroencefalografia (EEG) na maioria dos participantes indicaram uma demanda significativamente maior de atenção focada no uso do dispositivo móvel. Uma grande facilidade de aprendizado e de uso também foi apontada para nosso sistema, estando quase a par da aplicação móvel altamente conhecida e usada.