行人与高级自动驾驶汽车的交互研究综述——基于行人视角

高级自动驾驶汽车能够实现规模化、商业化应用的前提之一是能够与其他道路使用者进行安全、准确、高效的交互,尤其是与行为具有高度不确定性与差异性的行人的交互。基于行人的视角,本文对当前行人与高级自动驾驶汽车的人机交互相关研究进行了检索与汇总,对该领域的研究方法、内容、贡献与不足进行综述与评价,为以行人为中心的自动驾驶汽车外部交互界面的人性化、标准化、规范化设计提供参考,为优化行人与自动驾驶汽车的交互体验、提高行人在未来道路交通系统中的安全性提供支撑。     

考虑eHMI的行人过街行为研究与决策模型构建

目的 针对行人与自动驾驶汽车的交互过程,从行人的角度出发,探索性地提出行人在自动驾驶汽车前的过街行为决策模型。方法 首先,将行人过街情景进行分析定义,针对行人的过街意向和与自动驾驶汽车沟通意愿总结出两个典型场景;然后,利用潜变量分析方法将行人在自动驾驶汽车前过街行为的影响因素进行降维分类,并对车外人机交互界面进行设计定义,构建各潜变量的影响因子与测量量表;最后,运用有序Logistic回归方法分析各影响因素对行人过街意向和沟通意愿的影响,构建行人在自动驾驶汽车前的过街行为决策模型。结果 量化分析行人过街行为影响因素与其过街决策间相关性及内在关系,提出过程中决定性人车交互方式及各影响因素的变化过程。结论 研究提出考虑eHMI的行人过街行为决策模型,将行人过街决策过程分为三个阶段,并总结出车辆行为线索和eHMI线索作用过程的决定性变化曲线及行人与自动驾驶汽车交互流程与关键性节点。     

认知负荷对驾驶员识别行人意图的影响

目的 准确识别行人意图对人车安全非常重要,但驾驶员在操作车辆时往往会面临一定的认知负荷。本研究考察认知负荷对驾驶员识别行人意图的影响。方法 通过听觉N-back任务操纵认知负荷,要求被试(N=90)在模拟驾驶场景中识别行人意图。结果 在2-back双任务的高负荷下,驾驶员识别行人意图的辨别力显著低于1-back双任务和单任务,且后两者没有差异。结论 增加认知负荷会削弱驾驶员识别行人意图的辨别力,提示对行人意图的识别需要认知资源的参与。因此,驾驶员应保持较低水平的认知负荷驾驶以提高人车交互安全。     

右转车辆与过街行人交互过程的影响因素研究

目的 探究在城市交通路口影响右转车辆与过街行人交互过程的因素。方法 采用实地视频拍摄的方法,分析统计右转车辆与过街行人在交互过程中的行为方式。分别检验性别、年龄、同行人数及红绿灯状态4个指标是否对二者交互过程有显著性影响。结果 性别对右转车辆与过街行人的交互过程无显著影响;年龄、同行人数及红绿灯状态对右转车辆与过街行人的交互过程有显著影响。结论 由于老年人生理退化导致步行速度降低,可以通过设置文字或图片标识来提示右转车辆停车礼让,以缓解老年群体等待时间过久的问题;或根据路口交通流量及行人不同同行人数,动态规划过街行人与右转车辆通行顺序。此外,可以根据行人流量动态规划右转车辆方的交通灯状态及时间。本研究结果对改善交通路口交通运行状况、使右转车辆与过街行人在交通路口有序通行有重要的理论意义和实用价值,同时可为无人驾驶右转车辆与行人交互提供重要参考。     

基于换道意图识别的高速公路换道驾驶行为预测研究

为了预测高速公路换道驾驶行为,该研究在阐述高速公路换道意图、换道场景等基本概念的基础上,提出一种换道意图识别模型。在该模型中,引入BiLSTM、注意力机制、观测序列,以提升模型预测精准性。基于此,该文收集了某公路管理局提供的数据集中101车道的7:55—8:40时段内车道轨迹数据,对模型的预测结果进行试验分析。结果表明：该文提出的模型能够有效预测高速公路车辆换道意图;在0.5s内,预测结果精准性为98%;0.5s～3s的预测结果精准性为93%。     

基于Unity 3D与自然手势交互的车辆虚拟拆装实验系统

传统的车辆虚拟拆装仿真技术,存在实操感差、交互灵活性低的问题。鉴于此,本文提出了基于自然手势交互的汽车虚拟拆装实验系统和方法框架。通过Leap Motion手势识别,构建了车辆拆装虚拟仿真实验平台,提供了发动机拆装、整车拆装、传动系统拆装、制动系统拆装和转向系统拆装模块,实现了拆装过程的仿真和评价。与传统的车辆虚拟拆装方法相比,基于自然手势交互的虚拟拆装方法具有交互性和沉浸性更强的优点,能够最大程度地模拟现场车辆拆装过程,避免实践场地、时间不足的问题。     

基于驾驶模拟实验的驾驶员气质与驾驶行为关系研究

目的本文研究驾驶员气质差异与驾驶行为之间的关系。方法随机抽取21名驾驶员参与驾驶模拟实验,获取受试者的气质与驾驶行为数据,再利用统计分析软件对实验数据进行统计分析。结果不同气质类型驾驶员的驾驶行为存在着明显的差异,胆汁质驾驶员的操纵行为安全性较差,有事故倾向性特征;粘液质驾驶员的操纵行为安全性较好,是四类驾驶员中最适合做驾驶员的气质类型。结论通过驾驶员气质测评可以预测驾驶员的驾驶操纵行为,评价驾驶员的安全驾驶水平,可为驾驶员的甄选、培训提供一定的依据。     

基于自动驾驶汽车接受度的个性化用户研究

目的 自动驾驶汽车出现以来,如何提升其大众接受度一直是学术界和工业界的关注热点。本文通过对影响自动驾驶汽车接受度的个性特征进行梳理,为后续提升用户接受度的个性化设计实践提供参考。方法 对近10年来有关自动驾驶接受度的研究进行系统性梳理,总结了社会人口学特征、经验水平和心理特质三类用户因素对自动驾驶接受度的影响。结果 影响自动驾驶汽车接受度的社会人口学因素主要包括性别、年龄、地域、教育、收入,以及身体状况等方面。用户驾驶经验和先验知识水平亦会影响自动驾驶汽车的接受度。心理特质是解释用户接受度差异的核心因素,包括大五人格、自我认知、个人控制、焦虑特征等维度。根据前述用户特征可知,从包容性设计、娱乐交互组件、信息交换方式、自动驾驶风格和外观五个方面开展个性化设计将有助于提升用户接受度。结论 基于用户特征的个性化设计实践,将是提升用户自动驾驶汽车接受度的重要途径。未来应进一步开展多维用户因素的交互机制及权重分析研究,并通过实证研究来明确不同个性化设计的作用,以推进自动驾驶汽车的普及。     

自动驾驶中基于透明度的人机界面设计研究

目的 选取自动驾驶中后方来车的典型场景,探究基于透明度人机界面（HMI）设计对驾驶员认知的影响。方法 采取文献查阅、场景分析、实验评估等研究方法,使用态势感知的透明度（SAT）理论模型,设计了该场景下的HMI界面,并在驾驶模拟器上进行了设计验证。结果 研究结果表明HMI透明度水平与驾驶员对系统的信任度呈正相关,但感知工作量无显著变化。另外,不同水平的透明度信息会影响驾驶员的态势感知能力,而驾驶员对当前情境的理解与信任度存在显著相关性。结论 HMI的透明度设计会从三个方面影响驾驶员的认知,分别是态势感知、工作负荷和信任度。因此在对人机界面进行透明度设计时,需要重点考虑对这些因素的影响。     

基于眼动实验的车辆人机界面色彩设计研究

目的探索信息技术、数字科技在车辆人机交互领域广泛应用的情景下,色彩设计对改善车辆人机界面、提升用户驾驶体验的方式。方法从色彩的关系层面、分类层面、用途层面对车辆人机界面色彩要素进行分析,邀请被试人员进行模拟体验,通过眼动实验对体验数据进行客观分析与主观评价,评估车辆人机界面中的色彩设计。结论色彩鲜明、对比明确、数量适中的色彩方案是用户舒适性最好的设计方案,其对改善用户使用界面时的切换频率、选择时间、操作效率、信息辨识具有一定的作用。     

一种短小丝条状物连续包装自动充填与计量机械手的研究

机械手是一气动系统,X轴气缸实现机械手的水平往复运动,通过PLC控制方向阀和两位两通阀的协调动作,实现多级速度调节;y轴气缸实现机械手的竖直往复运动,通过PLC、编码器、光电开关、接近开关和高速开关阀,实现机械手竖直往复运动的开环与闭环控制,满足速度和精度要求;机械手手指驱动缸实现机械手抓料和卸料运动;单片机应用系统实现机械手抓取物料重量的自动计量.试验结果表明:机械手y轴定位精度2mm,一个工作循环5.8s,满足控制指标要求.     

照度与视觉敏感度对驾驶辨识行为的影响研究

为分析环境照度对驾驶人辨识目标物的影响,以视觉对比敏感度和机动车行车制动过程为理论基础,通过设计照度和目标物色彩变化实验,获取驾驶人在静态环境下辨识目标物时间相关数据,对颜色、照度和辨识时间数据进行拟合与分析,得出了照度变化下驾驶人辨识不同组合色彩目标物的时间差异性规律,并构建了跟车安全距离模型,在模型中引入上述辨识时间参数,建立了驾驶人辨识时间模型,综合考虑各照度条件下的视力水平变化和辨识时间长短,提出了基于交通安全最优的交通标志最佳配色方法。     

基于实验心理学与生理评价协同优化的交互等待体验研究

目的探究人机交互等待过程中,不同GUI设计样式与色彩要素对用户时间知觉与视疲劳的影响。方法首先,基于实验心理学的恒定刺激法,应用逻辑回归曲线,算出了PSE(主观相等点)和JND(最小可察觉值),而后应用多元方差分析验证了可缩短用户等待时间的GUI样式。其次,应用生理评价中的VAS(视觉模拟评分法),探明了不同色彩对用户视疲劳的影响机制。结果经过多次实验的结果表明,用户对于Rot(转动速度快且结束时间不可预测)所知觉到的时间显著低于其他GUI样式;用户对红色的差别感受性要显著高于其他色彩;用户在绿色环境下进行作业,视疲劳程度显著低于其他色彩。结论为指导交互设计师通过设计手段缩短交互等待时间方面提供理论与事实依据,进而改善用户对信息终端产品的体验感受,减少等待焦虑。     

基于行人服务水平的地铁车站单向通道超越行为研究

目的 研究地铁车站单向通道内行人超越行为的特性,达到完善城市轨道交通领域行人微观行为机理的目的。方法 基于行人动力学确定了超越行为在不同阶段的表征指标：横向移动距离、行走偏移角度、超越者平均速度、起始间距、平均速度差。利用视频提取地铁车站单向通道超越行为数据,按照不同行人服务水平等级,基于置信区间阈值法和四分位差法确定表征指标值均值、阈值。结果 (1)随着通道行人服务水平下降,超越行为的五个表征指标均值均不断下降,前三者在A-B级间、后两者在B-C级间变化程度最大。(2)五个表征指标的阈值也不断下降,都在C-D级间变化程度最大。(3)反映了当行人可利用运动空间、行人流速度逐渐减小,拥挤情况下行人加速意愿反而增强。结论 研究成果可以为地铁车站单向通道行人不良超越行为研究奠定基础,以及为地铁车站考虑行人个体行为的客流组织优化、行为风险管控等提供理论依据。