Exploring the effects of decoupling the design space for mobile navigation technologies

In the last two decades, digital mobile navigation technologies have been replacing physical tools (i.e. physical maps), revolutionizing how people navigate familiar and unfamiliar spaces. Initially designed for in-car use, mobile navigation systems are being continuously adapted for other modes of transportation and novel user groups. However, the underlying system architecture is not being adapted to its new users. We have seen rapid technological evolution in each of the individual modules of the system architecture of turn-by-turn (TBT) based mobile navigation systems. Still, the overall architecture has remained the same. From a Human-Computer Interaction (HCI) perspective, this rigidity is rather unusual. However, in recent years we have seen the design space for mobile navigation technologies decouple from the prototypical architecture of TBT-based mobile navigation systems. People are combining existing and new modules to design and develop completely different and novel mobile navigation systems. This thesis systematically explores this decoupling. To assess the mobile navigation systems that result from this decoupling, Chapter 2 of this thesis presents a novel method which gives us a better understanding of usage patterns and peoples intentions when they are using mobile navigation applications. Chapter 3 shows that cyclists benefit from orientation-based navigation systems. In Chapter 4 we show that the environment (i.e. the street network) influences how successfully certain mobile navigation systems can be used. Chapter 5 explores how we can improve the user experience of orientation-based navigation methods by simulating human navigation behavior. Finally, Chapter 6 presents a study on avoiding the risks of decoupling the design space for mobile navigation technologies by the designing and introduction voice assistant-based input modalities for cyclists. In summary, mobile navigation technologies are undergoing a transformation. Decoupling the design space from its former system architecture results in novel mobile navigation systems and use-cases. Presenting a systematic approach for assessing these novel mobile navigation systems and still ensuring that interactions are safely designed, this thesis, based on an HCI perspective, contributes to the understanding, evaluation, and improvement of mobile navigation systems for specific user groups.

In den letzten zwei Jahrzehnten haben digitale mobile Navigationstechnologien physische Hilfsmittel (z. B. physische Karten) ersetzt und revolutioniert, wie Menschen in vertrauten und unbekannten Umgebungen navigieren. Ursprünglich für die Nutzung im Auto konzipiert, werden mobile Navigationssysteme kontinuierlich für andere Verkehrsmittel und neue Nutzungsgruppen angepasst. Wir beobachten zwar eine schnelle Entwicklung der einzelnen Module der auf Turn-by-Turn (TBT) basierenden Systemarchitektur von mobilen Navigationssystemen, dennoch bleibt die Gesamtarchitektur gleich. Aus Sicht der Mensch-Computer-Interaktion ist diese Starrheit eher ungewöhnlich. In den letzten Jahren haben wir jedoch beobachtet, dass sich der Gestaltungsraum für mobile Navigationstechnologien von der prototypischen Architektur TBT-basierter Systeme entkoppelt hat. Module werden neu kombiniert, um neuartige mobile Navigationssysteme zu entwickeln. In dieser Arbeit wird diese Entkopplung systematisch untersucht. Um die aus dieser Entkopplung resultierenden mobilen Navigationssysteme zu bewerten, wird in Kapitel 2 eine Methode vorgestellt, die uns ein besseres Verständnis der Nutzungsmuster und Intentionen von Menschen bei der Verwendung mobiler Navigationsanwendungen ermöglicht. Kapitel 3 zeigt, dass Radfahrende von orientierungsbasierten Navigationssystemen profitieren. In Kapitel 4 zeigen wir, dass die Umgebung (d.h. das Straßennetz) beeinflusst, wie erfolgreich bestimmte Navigationssysteme genutzt werden können. Kapitel 5 untersucht, wie wir die Benutzungserfahrung von orientierungsbasierten Navigationsmethoden verbessern können, indem wir menschliches Navigationsverhalten simulieren. Schließlich wird in Kapitel 6 eine Studie vorgestellt, in der wir sprachassistentenbasierte Eingabemodalitäten für Radfahrende entwickelt und uns mit der Vermeidung von Risiken einer Entkopplung des Gestaltungsraums für mobile Navigationstechnologien beschäftigt haben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich mobile Navigationstechnologien im Wandel befinden. Die Entkopplung des Gestaltungsraums von der bisherigen Systemarchitektur führt zu neuartigen mobilen Navigationssystemen und Anwendungsfällen. Diese Arbeit stellt einen systematischen Ansatz vor, um diese Navigationssysteme zu evaluieren und dennoch sicherzustellen, dass Interaktionen sicher gestaltet sind. Basierend auf einer Mensch-Computer-Interaktion-Perspektive, trägt diese Arbeit zum Verständnis, zur Bewertung und zur Verbesserung mobiler Navigationssysteme für bestimmte Nutzungsgruppen bei.