自动驾驶AR辅助信息对驾驶员情境意识和接管决策影响研究

作     者：赵琳涛 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：艾小群;苏波

授予年度：2022年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：自动驾驶 情境意识 接管决策 AR辅助信息 眼动追踪 

摘      要：自动驾驶在改善道路交通安全和发展智能交通系统方面有着巨大潜力,其发展正在经历Level 3有条件驾驶自动化阶段。Level 3自动驾驶系统正常运行时,驾驶员可以从事非驾驶相关任务（NDRT）,只需在必要时刻重新接管驾驶权,但从事NDRT往往会使驾驶员的情境意识（SA）下降,导致驾驶员在接管过程中难以及时认清交通状况和做出正确决策。基于AR技术通过汽车前挡风玻璃向驾驶员传达交通情境信息有望帮助其恢复情境意识和做出正确决策,但AR界面传达什么信息才能对驾驶员情境意识和接管决策产生有利影响有待探究。因此,本文首先基于Level 3自动驾驶的接管过程以及接管请求后驾驶员了解接管请求诱因、分析交通状况和决策三个行为过程,针对接管过程中的接管准备阶段建立了AR辅助信息对驾驶员情境意识和接管决策影响框架模型,提出了基于VR驾驶模拟实验,使用情境意识全局评估技术测量的SA分数直接度量情境意识,同时使用眼动追踪采集注视持续时间计算相对停留时间熵和特定区域的注视时长表征驾驶员的视觉注意力分布情况间接度量情境意识。然后,基于无辅助信息提示时驾驶员的视觉行为特征设计了支持单个行为过程的单支持AR辅助信息和支持多个过程的组合AR辅助信息,并通过VR驾驶模拟实验在接管时间为7s和5s两种条件下探究了接管请求前处于NDRT状态的驾驶员在接管请求后,AR辅助信息对其情境意识和接管决策的影响。最后,研究结果表明,支持不同行为过程的AR辅助信息和接管时间对驾驶员情境意识和接管决策有显著影响。接管时间较短,驾驶员情境意识较低。接管请求后通过AR辅助信息向驾驶员突出显示引发接管请求的危险障碍,不能显著提高情境意识和接管决策的正确率;向驾驶员突出显示引发接管请求的危险障碍并传达相邻车道车况信息（即仅同时支持驾驶员了解接管请求诱因和分析交通状况,让驾驶员自己做决策）更有助于显著提高其情境意识,同时可以显著提高接管决策的正确率。最终,本研究的结果提供了不同条件下SA分数、相对停留时间熵以及特定区域注视时长同时发生变化的证据,为接管过程中使用情境意识全局评估技术结合眼动追踪方法测量驾驶员情境意识提供了见解。