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面向人機(jī)共駕車(chē)輛的駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知研究綜述*

2022-05-14 12:20馮忠祥李靖宇張衛(wèi)華尤志棟
交通信息與安全 2022年2期
關(guān)鍵詞:人機(jī)情景自動(dòng)

馮忠祥 李靖宇 張衛(wèi)華 尤志棟

(1.東南大學(xué)交通學(xué)院 南京 210096;2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 合肥 230009;3.合肥工業(yè)大學(xué)汽車(chē)與交通工程學(xué)院 合肥 230009;4.公安部交通管理科學(xué)研究所 江蘇 無(wú)錫 214000)

0 引 言

自動(dòng)駕駛汽車(chē)行業(yè)近年來(lái)快速發(fā)展。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)主流車(chē)企大多已經(jīng)推出L2級(jí)自動(dòng)駕駛量產(chǎn)車(chē)型,并紛紛發(fā)布了L3級(jí)自動(dòng)駕駛車(chē)輛量產(chǎn)時(shí)間規(guī)劃表?!吨悄芷?chē)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》中指出,到2025年,實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)駕駛汽車(chē)的規(guī)模化生產(chǎn)和在特定環(huán)境下市場(chǎng)化應(yīng)用,但安全問(wèn)題是自動(dòng)駕駛車(chē)輛應(yīng)用的前提。

根據(jù)國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)(SAE International)的自動(dòng)駕駛J3016分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),在L2及L3級(jí)時(shí),駕駛操作主要由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完成,但人類(lèi)駕駛者需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提供應(yīng)答。當(dāng)自動(dòng)駕駛處于L2~L3級(jí)時(shí),可稱(chēng)為人機(jī)共駕階段,在此階段,駕駛?cè)说慕巧珜氖謩?dòng)操作車(chē)輛轉(zhuǎn)變?yōu)榕紶栠M(jìn)行干預(yù)接管,更多的是承擔(dān)監(jiān)控者的角色[1]。人機(jī)共駕車(chē)輛的駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛系統(tǒng)工作時(shí)(低工作負(fù)荷)突然被要求接管(高工作負(fù)荷)是1種急變,而這種急變會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)私庸芮昂蟮男袨閯?dòng)作和生理心理應(yīng)激反應(yīng)。駕駛?cè)嗽诮庸軙r(shí)具有快速而正確的應(yīng)激反應(yīng)是保證人機(jī)共駕安全的根本,而“足夠”的風(fēng)險(xiǎn)感知水平又是正確應(yīng)激反應(yīng)的前提。

為確保及時(shí)、安全的駕駛接管,駕駛?cè)吮仨殨r(shí)刻保持警惕,對(duì)駕駛狀態(tài)有所感知?,F(xiàn)有針對(duì)不同情景及交互方式下的接管績(jī)效研究,本質(zhì)上都是駕駛?cè)嗽诓煌L(fēng)險(xiǎn)感知水平下的接管績(jī)效研究。保證穩(wěn)定的接管績(jī)效核心是確保駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力水平,在該風(fēng)險(xiǎn)感知水平基礎(chǔ)上,駕駛?cè)说慕庸軕?yīng)激能力才有意義和達(dá)到完成后續(xù)相關(guān)接管工作要求。人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知研究成為越來(lái)越重要的課題,對(duì)于保障人機(jī)共駕安全具有重要意義。

人機(jī)共駕階段難以忽略,而且會(huì)維持很長(zhǎng)時(shí)間,此階段如何保證駕駛?cè)四軌颉翱焖儆行А钡亟庸苘?chē)輛,存在以下2個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

1)在自動(dòng)駕駛期間,駕駛?cè)耸欠窬哂凶銐虻娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)感知能力不足時(shí),再穩(wěn)定的接管應(yīng)激能力和再有效的接管技術(shù)都無(wú)法起到安全接管的效果。

2)如何對(duì)駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力滿(mǎn)足不了安全接管時(shí),如何進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié),也是人機(jī)共駕車(chē)輛發(fā)展中要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題,闡述了人機(jī)共駕階段駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力概念及其演變特性;對(duì)相關(guān)研究成果進(jìn)行梳理,分析了其影響因素、衡量方法、監(jiān)測(cè)及穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)措施;總結(jié)了現(xiàn)有研究存在的問(wèn)題,并對(duì)未來(lái)研究趨勢(shì)做出展望,為相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者進(jìn)一步深入研究提供了思路,促進(jìn)人機(jī)共駕車(chē)輛的駕駛安全及推廣應(yīng)用。

1 人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力概念及特性

風(fēng)險(xiǎn)感知是指?jìng)€(gè)體對(duì)存在于外界的客觀(guān)風(fēng)險(xiǎn)的感受與認(rèn)識(shí),強(qiáng)調(diào)由直觀(guān)判斷和主觀(guān)感受獲得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)個(gè)體感知的影響[2]。Endsley[3]提出了風(fēng)險(xiǎn)感知模型,將感知、理解、預(yù)測(cè)作為決策的先決條件,并指出風(fēng)險(xiǎn)感知對(duì)決策的重要作用。在交通中,駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力是指駕駛?cè)四軌驖M(mǎn)足道路交通環(huán)境所要求的復(fù)雜認(rèn)知需求,識(shí)別交通環(huán)境中危險(xiǎn)情況的能力。

自動(dòng)駕駛時(shí),駕駛?cè)嗽谧鳛椤氨O(jiān)控”角色時(shí),需要滿(mǎn)足道路交通環(huán)境所要求的認(rèn)知需求。即對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)狀態(tài)和交通情景有所感知、理解其含義、做出變化預(yù)測(cè),才能在需要干預(yù)時(shí)做出正確的應(yīng)激反應(yīng)和操作,將此定義為人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力。自動(dòng)駕駛時(shí),情景感知是指對(duì)自動(dòng)駕駛情景中的多種對(duì)象進(jìn)行感知,包括自動(dòng)駕駛系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、車(chē)輛狀態(tài)、交通情景等進(jìn)行感知;情景理解是根據(jù)感知階段獲取的交通信息進(jìn)行理解和分析;預(yù)測(cè)是在信息感知和分析理解的基礎(chǔ)上對(duì)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)一步變化的預(yù)測(cè)。這種風(fēng)險(xiǎn)感知能力是駕駛?cè)诵袨闆Q策的先決條件,因此,人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力是駕駛?cè)私庸軙r(shí)快速正確應(yīng)激反應(yīng)的前提。

駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力直接影響著交通安全。駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知水平與危險(xiǎn)駕駛行為之間存在顯著負(fù)相關(guān),較低的風(fēng)險(xiǎn)感知水平往往伴隨著較多的危險(xiǎn)駕駛行為。此外,駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力與交通事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān),并可以預(yù)測(cè)交通事故發(fā)生的可能性,駕駛?cè)藢?duì)交通環(huán)境中潛在風(fēng)險(xiǎn)的感知水平越高,發(fā)生事故的可能性就會(huì)越低[4]。

相比于手動(dòng)駕駛,人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力對(duì)于交通安全的影響更大。自動(dòng)駕駛時(shí),駕駛?cè)瞬辉龠M(jìn)行高負(fù)荷的駕駛操控行為,只需進(jìn)行低負(fù)荷的監(jiān)測(cè)任務(wù)。隨著自動(dòng)駕駛過(guò)程的時(shí)間推移,駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力會(huì)發(fā)生變化,外界帶來(lái)的“無(wú)聊”和自身的“無(wú)用”,使得駕駛?cè)诉M(jìn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)的積極性會(huì)隨著時(shí)間的增加而降低,不再關(guān)注道路風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)感知能力逐漸降低。自動(dòng)駕駛中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)感知能力下降的問(wèn)題會(huì)影響駕駛?cè)酥匦逻M(jìn)行駕駛?cè)蝿?wù)的能力,并直接反應(yīng)在駕駛?cè)私庸苘?chē)輛控制后較差的接管表現(xiàn)。Casner等[5]認(rèn)為,因?yàn)轳{駛?cè)藷o(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持警惕,相比完全自動(dòng)駕駛車(chē)輛,需要駕駛?cè)吮O(jiān)控的中等程度自動(dòng)駕駛車(chē)輛更加危險(xiǎn)。因此,通過(guò)對(duì)這一階段駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力的特性及演變機(jī)理研究,提升車(chē)輛接管安全,是人機(jī)共駕車(chē)輛應(yīng)用前的研究重點(diǎn)。

2 人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力影響因素

探索影響人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力關(guān)鍵因素及其作用是本領(lǐng)域研究的主要目的之一。明確人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力的影響因素,一方面,可為后續(xù)研究提供方向,并可以針對(duì)性的提供改進(jìn)措施;另一方面,對(duì)于自動(dòng)駕駛制造商提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路?;诂F(xiàn)有的研究,人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力受多種因素影響,主要可分為駕駛?cè)颂匦约盃顟B(tài)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和駕駛情景3類(lèi)。

2.1 駕駛?cè)颂匦约盃顟B(tài)

駕駛?cè)耸翘厥獾娜后w,駕駛?cè)说哪挲g、性別、駕駛經(jīng)驗(yàn)等都會(huì)存在著一定的差異,面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)時(shí),不同駕駛?cè)藢?duì)風(fēng)險(xiǎn)的主觀(guān)感受也各不相同。Koerber等[6]研究發(fā)現(xiàn)不同年齡的駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛期間表現(xiàn)出不同的駕駛表現(xiàn)和接管績(jī)效;Wright等[7]研究表明具有自動(dòng)駕駛經(jīng)驗(yàn)的駕駛?cè)丝梢愿玫馗兄車(chē){駛環(huán)境,具有更好的監(jiān)控能力和認(rèn)知準(zhǔn)備,從而提高控制轉(zhuǎn)換性能,具有更好的接管表現(xiàn);Koerber等[8]通過(guò)比較對(duì)自動(dòng)駕駛不同信任度的駕駛?cè)说鸟{駛表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)駕駛車(chē)輛信任度高的駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛期間風(fēng)險(xiǎn)感知能力較小,具有較差的駕駛表現(xiàn)和接管績(jī)效。駕駛?cè)俗陨硖匦缘牟町愂秋L(fēng)險(xiǎn)感知的重要影響因素之一,不同特質(zhì)的駕駛?cè)?,風(fēng)險(xiǎn)感知會(huì)呈現(xiàn)出特有的規(guī)律性。

駕駛?cè)说膫€(gè)人特征作為其固有屬性,是駕駛?cè)送庠陲L(fēng)險(xiǎn)感知能力表現(xiàn)的內(nèi)在依據(jù)。但在駕駛過(guò)程中,駕駛?cè)说臓顟B(tài)不是一成不變的。駕駛過(guò)程中駕駛?cè)瞬粩嚓P(guān)注并處理與行車(chē)相關(guān)的信息,駕駛狀態(tài)隨著駕駛時(shí)間和情景的變化而變化。Vogelpohl等[9]在1項(xiàng)自動(dòng)駕駛模擬器研究中發(fā)現(xiàn),在L3條件下,駕駛?cè)嗽隈{駛15~35 min后表現(xiàn)出疲勞的面部指示;Jarosch等[10]進(jìn)一步觀(guān)察到駕駛?cè)似跁r(shí)接管反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)、接管性能受損,因?yàn)槠跁?huì)導(dǎo)致注意力分散、感知遲緩、判斷能力降低、動(dòng)作反應(yīng)變慢、意識(shí)水平下降,此外,自動(dòng)駕駛提高了駕駛過(guò)程中入睡的可能性;W?rle等[11]認(rèn)為睡眠慣性會(huì)影響駕駛?cè)说母兄獱顟B(tài),并進(jìn)一步影響接管性能,通過(guò)招募駕駛?cè)诉M(jìn)行睡眠醒來(lái)后重新獲得車(chē)輛控制的研究發(fā)現(xiàn),與一直清醒相比,睡眠中醒來(lái)后駕駛?cè)苏J(rèn)知受損,接管表現(xiàn)較差。不同駕駛狀態(tài)下駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力不同,且駕駛狀態(tài)在駕駛中動(dòng)態(tài)變化,因此,在實(shí)際行車(chē)中,有必要對(duì)駕駛?cè)笋{駛狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及調(diào)控,以保證行車(chē)安全。

自動(dòng)駕駛使得駕駛?cè)丝梢詮氖麓我蝿?wù),導(dǎo)致注意力轉(zhuǎn)移,而這種注意力的轉(zhuǎn)移勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力的變化。Winter等[12]研究發(fā)現(xiàn)在自動(dòng)駕駛時(shí),次要任務(wù)的參與會(huì)降低駕駛?cè)说那榫耙庾R(shí)和感知能力。但與此相反,部分學(xué)者認(rèn)為,在自動(dòng)駕駛狀態(tài)下,次要任務(wù)的參與使駕駛?cè)丝梢员3忠欢ǖ墓ぷ髫?fù)荷,并且具有更好的接管績(jī)效。Naujoks等[13]發(fā)現(xiàn),在自動(dòng)駕駛期間參與次要任務(wù),減少了駕駛?cè)说睦Ь氤潭?,增加了風(fēng)險(xiǎn)感知能力,具有更短的接管反應(yīng)時(shí)間。次要任務(wù)占用了駕駛?cè)俗⒁饬Y源,并導(dǎo)致了不同的駕駛負(fù)荷,一方面,次要任務(wù)導(dǎo)致駕駛?cè)俗⒁饬Y源的變化及注意力的轉(zhuǎn)移;另一方面,次要任務(wù)的負(fù)荷需求使駕駛?cè)吮3忠欢ǖ鸟{駛負(fù)荷,降低了接管時(shí)的負(fù)荷變化差值。但次要任務(wù)的參與對(duì)駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力的影響目前沒(méi)有統(tǒng)一的定論,不同種類(lèi)和負(fù)荷度的次要任務(wù)對(duì)駕駛表現(xiàn)和接管績(jī)效的具體影響方面尚不明確,次要任務(wù)參與度和駕駛情景耦合下的駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知和接管績(jī)效的研究也需進(jìn)一步研究。

綜上,駕駛?cè)颂匦缘牟町悤?huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)感知的不同。面對(duì)同樣的駕駛情境,不同駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知是不同的,即使是同一駕駛?cè)?,風(fēng)險(xiǎn)感知能力也因駕駛狀態(tài)而異。因此,未來(lái)研究應(yīng)針對(duì)駕駛?cè)说膫€(gè)性特征及駕駛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析,進(jìn)行因材施教將更有益于風(fēng)險(xiǎn)感知能力的提升及穩(wěn)態(tài)保持,保證人機(jī)共駕車(chē)輛的安全。此外,自動(dòng)駕駛期間次要任務(wù)的參與對(duì)駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知的影響仍然存在爭(zhēng)議,后續(xù)研究需要進(jìn)一步探究與討論。

2.2 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

手動(dòng)駕駛到完全自動(dòng)駕駛還要經(jīng)歷L1~L4等不同等級(jí)的過(guò)渡階段。隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的提高,自動(dòng)駕駛做了更多操控工作,可實(shí)現(xiàn)的功能及應(yīng)用場(chǎng)景也越多。自動(dòng)駕駛期間,隨著車(chē)輛自動(dòng)駕駛等級(jí)的提高,駕駛?cè)说木栊詴?huì)降低,并對(duì)駕駛?cè)说那榫耙庾R(shí)產(chǎn)生負(fù)面影響。Onnasch等[14]發(fā)現(xiàn),隨著車(chē)輛自動(dòng)駕駛等級(jí)的提高,駕駛?cè)朔峙湓谧詣?dòng)駕駛系統(tǒng)操作和交通環(huán)境監(jiān)視上的注意力就越少,且接管能力也越差。隨著等級(jí)的提高,自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供的支持越多,人們對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的期望也越多,對(duì)駕駛?cè)水a(chǎn)生不利影響的風(fēng)險(xiǎn)就越高(例如自滿(mǎn)、情景意識(shí)的喪失、技能的退化)。

人機(jī)界面提供與自動(dòng)駕駛相關(guān)的多種元素信息,供駕駛?cè)肆私猱?dāng)前的任務(wù)、狀態(tài)、動(dòng)作和意圖,在使駕駛?cè)税踩?、平穩(wěn)地與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)交互方面起著重要的作用。劉永濤等[15]發(fā)現(xiàn)在自動(dòng)駕駛中增加場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)引導(dǎo)信息可以提高駕駛?cè)说那榫案兄蛯?duì)于風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)激反應(yīng)表現(xiàn);Dogan等[16]提出將呈現(xiàn)自動(dòng)駕駛相關(guān)信息的顯示器放在駕駛?cè)艘曒S線(xiàn)的位置,可以保證駕駛?cè)瞬幻撾x道路交通環(huán)境。人機(jī)界面提供的駕駛信息確實(shí)會(huì)提升駕駛?cè)说母兄芰?,但并不是越多越好,而且與信息內(nèi)容有關(guān)。Park等[17]的1項(xiàng)研究表明,相比于低信息度呈現(xiàn),當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)處于高信息度呈現(xiàn)時(shí),駕駛?cè)说墓ぷ髫?fù)荷較大,風(fēng)險(xiǎn)感知能力下降,而信息內(nèi)容上,如果提供的信息與駕駛?cè)似谕且恢碌模敲瘩{駛?cè)说慕庸芸?jī)效將得到顯著改善。駕駛?cè)诵枰煌ㄐ畔⒘私饨煌ㄇ榫埃说恼J(rèn)知資源是有限,可以同時(shí)處理的信息有限,當(dāng)信息超載時(shí)會(huì)降低駕駛?cè)说臎Q策能力。因此,未來(lái)有必要從行車(chē)安全角度確定人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)诵畔⒇?fù)荷閾值。

雖然SAE的自動(dòng)駕駛分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)受到普遍認(rèn)可,但該標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)車(chē)輛不同等級(jí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能、能力范圍、系統(tǒng)和駕駛?cè)税缪莸慕巧妥饔眠M(jìn)行了定義和描述,并沒(méi)有進(jìn)一步細(xì)化具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。因此,可以預(yù)見(jiàn),不同的車(chē)輛制造商會(huì)設(shè)計(jì)出不同類(lèi)型的自動(dòng)駕駛車(chē)輛,在如信息度呈現(xiàn)、人機(jī)交互方式、交互界面、內(nèi)部裝飾等方面存在差異性。由于不同等級(jí)的自動(dòng)駕駛車(chē)輛功能和特性不同,使得駕駛?cè)嗽诓煌燃?jí)的車(chē)輛上的駕駛表現(xiàn)不同,對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)感知能力就會(huì)有所區(qū)別。關(guān)于自動(dòng)駕駛狀態(tài)的反饋是人類(lèi)在與自動(dòng)駕駛互動(dòng)時(shí)行為的1個(gè)重要決定因素,適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)界面及信息呈現(xiàn)使得駕駛?cè)吮3忠欢ǖ母兄?。但混亂和不必要的復(fù)雜界面也會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)朔中摹⒛J秸J(rèn)知混亂、認(rèn)知工作量增加等。因此,未來(lái)人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其表達(dá)易讀性、位置易見(jiàn)性、信息度適量等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2.3 駕駛情景

風(fēng)險(xiǎn)感知是動(dòng)態(tài)的,并且隨著環(huán)境中風(fēng)險(xiǎn)事件的變化而變化?,F(xiàn)有針對(duì)自動(dòng)駕駛情景的研究主要包括道路元素、交通狀況和天氣狀況等。交通狀況特別是交通量決定了整體的行車(chē)速度、交通流的行駛規(guī)律以及駕駛?cè)说木窬o張程度,惡劣天氣下,駕駛環(huán)境惡化,影響駕駛?cè)藢?duì)潛在危險(xiǎn)的識(shí)別。So等[18]研究表明,自動(dòng)駕駛時(shí),駕駛?cè)诵枰L(zhǎng)時(shí)間來(lái)應(yīng)對(duì)在高曲率情況下出現(xiàn)的接管,且駕駛?cè)诉€表現(xiàn)出更大的橫向偏差和變化率;Louw等[19]發(fā)現(xiàn)相比于手動(dòng)駕駛,在自動(dòng)駕駛情況下,與輕霧相比,大霧期間駕駛?cè)藢?duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)情景的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)且更有侵略性,且碰撞次數(shù)增加;Du等[20]的1項(xiàng)研究表明,相比于低交通密度,當(dāng)自動(dòng)駕駛處于高交通密度時(shí),駕駛?cè)藭?huì)將更多的注意力放到道路上,即隨著交通情況的惡化及監(jiān)管需求的增加,駕駛?cè)藭?huì)分配更多的注意力用來(lái)感知交通環(huán)境。

駕駛行為與駕駛環(huán)境條件高度相關(guān),在自動(dòng)駕駛中,駕駛情景決定了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的整體的行駛特性及駕駛?cè)说鸟{駛狀態(tài)和行為。當(dāng)交通情景簡(jiǎn)單時(shí),駕駛?cè)俗⒁饬θ菀邹D(zhuǎn)移,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)情景的關(guān)注度下降,不能及時(shí)預(yù)測(cè)危險(xiǎn),并在接管時(shí)反應(yīng)不及時(shí);交通情景復(fù)雜時(shí),交通信息變化多樣,駕駛環(huán)境相對(duì)惡化,風(fēng)險(xiǎn)情景增多,風(fēng)險(xiǎn)感知負(fù)荷需求隨之增加。但道路因素、交通狀況和天氣狀況等駕駛情景對(duì)自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)感知能力影響的研究不夠細(xì)化,只是單純得出是否有顯著影響,而影響程度、如何影響這些問(wèn)題都有待進(jìn)一步研究。

綜上所述,現(xiàn)有研究對(duì)人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力影響因素探究較為全面,但定量化研究較少,一般僅從差異性角度開(kāi)展對(duì)比分析。且現(xiàn)有研究大多只探究單一因素作用下的風(fēng)險(xiǎn)感知能力機(jī)理,而駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力是多因素耦合作用下的結(jié)果,未來(lái)應(yīng)在進(jìn)行多因素耦合作用下的風(fēng)險(xiǎn)感知研究基礎(chǔ)上,開(kāi)展定量研究。

3 人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力衡量方法

人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知衡量方法主要包括駕駛行為表現(xiàn)、接管績(jī)效和主觀(guān)評(píng)價(jià)。駕駛行為表現(xiàn)主要通過(guò)自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)松?、心理、行為表現(xiàn)等數(shù)據(jù)來(lái)探查推斷駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平;接管績(jī)效主要通過(guò)駕駛?cè)嗽诮庸苤械慕庸芊磻?yīng)和車(chē)輛操作特性,推測(cè)其風(fēng)險(xiǎn)感知水平;主觀(guān)評(píng)價(jià)也被用于測(cè)量駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平和決策過(guò)程,主要通過(guò)量表和回憶式訪(fǎng)談等方式對(duì)自己的風(fēng)險(xiǎn)感知水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 自動(dòng)駕駛期間行為表現(xiàn)評(píng)價(jià)方法

1)生理特性。生理指標(biāo)的測(cè)量可以用來(lái)描述駕駛?cè)烁兄?、關(guān)注外在復(fù)雜環(huán)境的過(guò)程。Ruscio等[21]通過(guò)平均心率、呼吸性竇性心律不齊RSA、平均皮膚電導(dǎo)性SCR振幅等指標(biāo)來(lái)反映駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛不同條件下的認(rèn)知狀態(tài)變化及對(duì)潛在危險(xiǎn)的反應(yīng)順序;Arakawa等[22]成功地應(yīng)用了唾液淀粉酶、血壓、近紅外光譜儀測(cè)的大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)等生理數(shù)據(jù),以比較駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛期間和恢復(fù)車(chē)輛手動(dòng)控制時(shí)的認(rèn)知狀態(tài)和精神負(fù)荷,并發(fā)現(xiàn)自動(dòng)駕駛時(shí)會(huì)變得粗心,認(rèn)知狀態(tài)降低。此外,心電圖和肌電圖等生理特性指標(biāo)也在自動(dòng)駕駛的研究中廣泛使用[23]。基于生理特性的風(fēng)險(xiǎn)感知能力評(píng)價(jià)主要包括心電、腦電、肌電等指標(biāo),可以很好的反映駕駛?cè)说鸟{駛狀態(tài),但易受到駕駛環(huán)境及個(gè)體差異的影響,未來(lái)的研究應(yīng)注重如何去除干擾。

2)眼動(dòng)特性。駕駛中,有效的視覺(jué)搜索模式是駕駛?cè)丝焖贉?zhǔn)確地識(shí)別潛在危險(xiǎn)的先決條件,使用駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性來(lái)表征其風(fēng)險(xiǎn)感知能力被廣泛應(yīng)用在人工駕駛期間。相關(guān)學(xué)者將其轉(zhuǎn)移到自動(dòng)駕駛期間,并展開(kāi)了研究。Carsten等[24]發(fā)現(xiàn),與手動(dòng)駕駛相比,高度自動(dòng)駕駛等級(jí)下的駕駛?cè)俗⒁暤缆返臅r(shí)間占比更小(53%∶72%);Louw等[25]通過(guò)對(duì)自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)说囊暰€(xiàn)分配模式來(lái)探究駕駛?cè)耸欠裨隈{駛“環(huán)路”內(nèi),并經(jīng)過(guò)對(duì)不同視線(xiàn)分配模式下的駕駛性能分析后提出,鼓勵(lì)駕駛?cè)四暤缆分行臅?huì)促進(jìn)更好的風(fēng)險(xiǎn)感知能力,從而更有效地將駕駛?cè)藥Щ亍碍h(huán)路”;Merat等[26]通過(guò)眨眼頻率和閉眼持續(xù)時(shí)間來(lái)評(píng)估自動(dòng)駕駛時(shí)駕駛?cè)说淖⒁饬Ψ植己婉{駛狀態(tài)。在駕駛中,駕駛?cè)酥饕ㄟ^(guò)視覺(jué)獲取信息,使用眼動(dòng)運(yùn)動(dòng)特征、視線(xiàn)分布等視覺(jué)相關(guān)指標(biāo)的變化特性度量風(fēng)險(xiǎn)感知能力,指標(biāo)較為直接和有效。

3)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)。駕駛情景中風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景的發(fā)現(xiàn)與否可以用來(lái)衡量駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力。Barnard等[27]進(jìn)行的1項(xiàng)駕駛模擬器研究發(fā)現(xiàn),與手動(dòng)駕駛相比,處于自動(dòng)駕駛下的駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)路邊突然出現(xiàn)的物體比率較低;在A(yíng)lsen[28]的另1項(xiàng)駕駛模擬器研究中,發(fā)現(xiàn)使用自動(dòng)駕駛的15名參與者中有10名可以記住至少4個(gè)交通標(biāo)志中的1個(gè),而手動(dòng)駕駛的15名參與者中有14名可以做到;Vlakveld等[29]采用自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)苏J(rèn)識(shí)到潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)量及注視潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的百分比來(lái)衡量駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力,駕駛?cè)藴?zhǔn)確檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的數(shù)量越多,表明他們的風(fēng)險(xiǎn)感知能力越強(qiáng)?;隈{駛情景中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)感知能力評(píng)價(jià),關(guān)注駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的能力,可以實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力的定量研究。但駕駛?cè)藢?duì)駕駛情景中的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知可能存在差異,此外,現(xiàn)有研究中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多由人為制造,在實(shí)際駕駛中很難準(zhǔn)確獲取風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中有待進(jìn)一步研究。

基于駕駛行為表現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)感知能力衡量,主要通過(guò)駕駛?cè)松怼⒀蹌?dòng)、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)等數(shù)據(jù)來(lái)探查推斷駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平。具有客觀(guān)、可量化的優(yōu)點(diǎn),可以更加準(zhǔn)確反映風(fēng)險(xiǎn)感知能力,但在指標(biāo)選取上原則不一,且存在個(gè)體差異性,還需進(jìn)一步明確選擇標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 接管績(jī)效評(píng)價(jià)方法

1)接管反應(yīng)。駕駛?cè)说慕庸芊磻?yīng)與風(fēng)險(xiǎn)感知能力息息相關(guān)。自動(dòng)駕駛中,接管反應(yīng)主要通過(guò)駕駛?cè)硕喾N反應(yīng)時(shí)間和接管時(shí)間來(lái)量化。Gold等[30]通過(guò)對(duì)首次注視道路中心時(shí)間、手放回方向盤(pán)的時(shí)間、環(huán)顧后視鏡的時(shí)間等指標(biāo)的量化來(lái)反映駕駛接管時(shí)駕駛?cè)说姆磻?yīng);林慶峰等[31]采用駕駛?cè)俗龀鲋苿?dòng)反應(yīng)操作的時(shí)間來(lái)量化接管時(shí)間;Rudin-Brown等[32]認(rèn)為在駕駛接管時(shí),駕駛?cè)艘庾R(shí)降低與反應(yīng)延遲有關(guān),較低的風(fēng)險(xiǎn)感知水平意味著較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間和接管時(shí)間。駕駛?cè)私庸芊磻?yīng)不僅與風(fēng)險(xiǎn)感知能力有關(guān),還與接管提醒方式、提醒時(shí)間、接管場(chǎng)景密切相關(guān),在未來(lái)的研究中必須排除其他條件的干擾。

2)操作特性。通過(guò)觀(guān)測(cè)駕駛?cè)嗽趯?shí)驗(yàn)中的接管操作特性,可以推測(cè)其情境意識(shí)水平。Merat等[33]將駕駛接管分為認(rèn)知和操作這2個(gè)部分進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)穗m然只需要7~9 s便可接管控制,但是卻需要30~40 s才能使車(chē)輛控制保持穩(wěn)定。相關(guān)學(xué)者從駕駛操作特性著手,通過(guò)一系列車(chē)輛操控性能指標(biāo)來(lái)衡量接管績(jī)效,具體又可以分為橫向指標(biāo)和縱向指標(biāo)。其中橫向指標(biāo)主要為:橫向偏移量、方向盤(pán)角位移、最大方向盤(pán)角速度、最大橫向加速度;縱向指標(biāo)主要為:速度標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大速度、最小速度、最大減速度、最小距離等。部分操作特性作為績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)片面,且單一指標(biāo)很難準(zhǔn)確反映操作績(jī)效,未來(lái)應(yīng)考慮基于多特征參數(shù)融合的綜合評(píng)價(jià)。

基于接管績(jī)效的風(fēng)險(xiǎn)感知能力評(píng)價(jià),主要是通過(guò)駕駛?cè)嗽诮庸苤械慕庸芊磻?yīng)和車(chē)輛操作特性,推測(cè)其風(fēng)險(xiǎn)感知水平,屬于事后評(píng)價(jià),不能起到事先預(yù)測(cè)、預(yù)防的作用。但穩(wěn)定的接管績(jī)效是安全接管的前提,可以實(shí)現(xiàn)安全接管的接管績(jī)效作為約束條件,確定“足夠”風(fēng)險(xiǎn)感知能力閾值。

3.3 主觀(guān)評(píng)價(jià)

主觀(guān)評(píng)價(jià)是通過(guò)量表和回憶式訪(fǎng)談等方式獲取駕駛?cè)藢?duì)自己的風(fēng)險(xiǎn)感知水平的主觀(guān)評(píng)價(jià)。SART量表是1種試驗(yàn)后的風(fēng)險(xiǎn)感知主觀(guān)評(píng)價(jià)量表,Kleij等[34]采用此量表測(cè)量駕駛?cè)嗽谡J(rèn)知需求、認(rèn)知供應(yīng)、情景理解度這3個(gè)維度上的得分,并最終得到自動(dòng)駕駛車(chē)輛駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知得分;Stapel等[35]通過(guò)R-TLX量表測(cè)量自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知負(fù)荷,并多次在自動(dòng)駕駛接管前后進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題問(wèn)答來(lái)獲得駕駛?cè)司栊院惋L(fēng)險(xiǎn)感知水平的變化;Krampell等[36]通過(guò)駕駛?cè)俗晕覉?bào)告對(duì)駕駛情景的理解,定性定量的評(píng)估駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知水平。

主觀(guān)評(píng)價(jià)方法主要通過(guò)SART、R-TLX等各類(lèi)量表來(lái)反映駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知,調(diào)查簡(jiǎn)單,結(jié)果通俗易懂,可以較為直觀(guān)的形式獲取駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平。但由于評(píng)價(jià)主要來(lái)源于其主觀(guān)判斷,數(shù)據(jù)的客觀(guān)性較低,一般不在研究中單獨(dú)使用,多作為風(fēng)險(xiǎn)感知能力的補(bǔ)充及驗(yàn)證評(píng)價(jià)。

綜上所述,人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力衡量手段豐富但各有弊端?;谛袨楸憩F(xiàn)的評(píng)價(jià)只能用于檢測(cè)駕駛?cè)四芊窀兄今{駛情景信息,卻無(wú)法推斷駕駛?cè)藢?duì)于情景的理解和預(yù)測(cè);接管績(jī)效指標(biāo)包括駕駛?cè)私庸芊磻?yīng)、車(chē)輛操作等客觀(guān)指標(biāo),具有客觀(guān)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn),但績(jī)效結(jié)果受到其他因素的影響,準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步探究;主觀(guān)評(píng)價(jià)主要依賴(lài)于駕駛?cè)说闹饔^(guān)判斷,具有較大的主觀(guān)性。具體見(jiàn)表1。人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知水平衡量方法尚無(wú)1套能得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的評(píng)價(jià)方法。通過(guò)研究人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知內(nèi)在機(jī)理,形成1套簡(jiǎn)單而又準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)感知評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是自動(dòng)駕駛車(chē)輛研究中亟待解決的問(wèn)題。

表1 人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力衡量方法Tab.1 Evaluation methods of the driver's risk perception for human-computer shared control vehicles

4 人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力監(jiān)測(cè)與提升

駕駛?cè)诵枰3忠欢ǖ娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力才能在接管時(shí)做出快速、安全的反應(yīng),保證接管安全。通過(guò)計(jì)算當(dāng)前和預(yù)測(cè)的車(chē)輛狀態(tài)是否在估算的駕駛?cè)四芰χ畠?nèi),可將自動(dòng)駕駛接管分為安全或者不安全。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 40429—2021《汽車(chē)駕駛自動(dòng)化分級(jí)》,在L3級(jí)駕駛自動(dòng)化中明確提出增加對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰ΡO(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)緩減策略的要求,減少實(shí)際應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和提升策略研究是安全接管的前提,也是人機(jī)共駕階段亟待解決的問(wèn)題。

4.1 駕駛?cè)藸顟B(tài)監(jiān)測(cè)

駕駛?cè)藸顟B(tài)監(jiān)測(cè)方面,在傳統(tǒng)車(chē)輛上已經(jīng)取得了豐碩的成果,主要通過(guò)傳感器采集駕駛?cè)说纳硖卣?、行為特征以及?chē)輛運(yùn)行狀態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)藸顟B(tài)的監(jiān)測(cè)。Yan等[37]通過(guò)CNN實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛?cè)舜螂娫?huà)、吃東西等不良駕駛行為的識(shí)別;肖賽等[38]發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)對(duì)駕駛過(guò)程中駕駛?cè)说纳硖匦院蛙?chē)輛操控狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛?cè)似诘谋O(jiān)測(cè);通過(guò)眼動(dòng)指標(biāo)、生理心理指標(biāo)、駕駛績(jī)效指標(biāo)、反應(yīng)指標(biāo)、面部與頭部指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)笋{駛分心狀態(tài)的識(shí)別與監(jiān)測(cè)[39]。在監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,研究者進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出了駕駛?cè)藸顟B(tài)預(yù)警技術(shù),如Tang等[40]通過(guò)分析自動(dòng)駕駛?cè)说难劬妥彀蜖顟B(tài),建立了基于視覺(jué)在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的駕駛?cè)司栊誀顟B(tài)預(yù)警系統(tǒng);朱冰等[41]基于車(chē)輛偏航角標(biāo)準(zhǔn)差、橫向速度標(biāo)準(zhǔn)差、橫向位移標(biāo)準(zhǔn)差等車(chē)輛操作特性,實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)笋{駛習(xí)性的表征,提出個(gè)性化的車(chē)道偏離預(yù)警策略。

傳統(tǒng)車(chē)輛駕駛?cè)藸顟B(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)駕駛車(chē)輛中。Kummetha等[42]為了在自動(dòng)駕駛時(shí)保持駕駛?cè)说木?,建議實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛?cè)说那榫袄斫猓⑼ㄟ^(guò)注視次數(shù)和注視點(diǎn)持續(xù)時(shí)間來(lái)評(píng)估駕駛?cè)藢?duì)道路環(huán)境的理解;在2016年特斯拉弗羅里達(dá)的碰撞事故后,特斯拉公司提出1種自動(dòng)駕駛期間實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛?cè)藸顟B(tài),當(dāng)駕駛?cè)诉_(dá)不到預(yù)先設(shè)定的條件要求時(shí),終止自動(dòng)駕駛或減速停止的解決方案。

目前,駕駛監(jiān)測(cè)方法豐富但各有缺陷,且在自動(dòng)駕駛中適用性不一。基于生理特性的駕駛監(jiān)測(cè)均需駕駛?cè)伺宕飨嚓P(guān)儀器,多應(yīng)用于理論與試驗(yàn)研究,不適用于實(shí)際應(yīng)用。傳統(tǒng)車(chē)輛基于車(chē)輛操作特性的駕駛?cè)藸顟B(tài)監(jiān)測(cè),需要駕駛?cè)藢?shí)施駕駛操作,不適用于自動(dòng)駕駛,且現(xiàn)有監(jiān)測(cè)研究大多根據(jù)已知數(shù)據(jù)進(jìn)行事后分析判斷,大多不具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。此外,單一監(jiān)測(cè)方式難以準(zhǔn)確獲取駕駛?cè)说膹?fù)雜狀態(tài),人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力監(jiān)測(cè)研究有待進(jìn)一步深入,考慮多源信息融合的人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是未來(lái)的趨勢(shì)。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)感知水平提升

人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知水平調(diào)節(jié)需要科學(xué)的人機(jī)交互方法和系統(tǒng)的判定規(guī)則。但現(xiàn)有的研究較少,目前的調(diào)節(jié)方法大多為對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)其不能滿(mǎn)足駕駛要求時(shí),強(qiáng)行結(jié)束自動(dòng)駕駛。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)定期進(jìn)行自動(dòng)化控制權(quán)的轉(zhuǎn)換,將車(chē)輛的控制權(quán)移交給駕駛?cè)?,可以提高駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平和減少其他駕駛環(huán)路外的問(wèn)題。Merat等[33]通過(guò)駕駛模擬器研究發(fā)現(xiàn),與檢測(cè)到駕駛?cè)艘呀?jīng)將視線(xiàn)從道路中心移開(kāi),便將控制權(quán)轉(zhuǎn)移給駕駛?cè)说目勺儠r(shí)間轉(zhuǎn)換相比,在固定的6 min的持續(xù)時(shí)間后將車(chē)輛的控制權(quán)從自動(dòng)駕駛系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到駕駛?cè)说哪J骄哂懈玫慕庸苄阅堋5@種控制權(quán)的強(qiáng)制切換勢(shì)必會(huì)影響自動(dòng)駕駛的駕駛體驗(yàn)和使用意愿,因此,為提升駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平,相關(guān)學(xué)者從培訓(xùn)和輔助設(shè)施著手展開(kāi)了進(jìn)一步研究。

1)駕駛?cè)伺嘤?xùn)。駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力是1種可以通過(guò)訓(xùn)練不斷提升的能力,通過(guò)培訓(xùn)改善自動(dòng)駕駛中的風(fēng)險(xiǎn)感知水平成為研究的熱點(diǎn)。視頻培訓(xùn)、模擬器訓(xùn)練、VR技術(shù)是自動(dòng)駕駛培訓(xùn)中的主要載體,在培訓(xùn)內(nèi)容上,主要通過(guò)提供有關(guān)自動(dòng)系統(tǒng)功能和限制的信息、接管技能指導(dǎo)等。Payre等[43]通過(guò)視頻介紹自動(dòng)駕駛的功能和操作,對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行培訓(xùn),發(fā)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)駕駛?cè)诉M(jìn)行培訓(xùn)可以降低接管反應(yīng)時(shí)間,并且與簡(jiǎn)單培訓(xùn)相比,更為詳細(xì)的培訓(xùn)效果更好;Ebnali等[44]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)與視頻培訓(xùn)相比,模擬器訓(xùn)練可以更好的提升駕駛?cè)说恼J(rèn)知技能和接管績(jī)效,并且經(jīng)過(guò)2種培訓(xùn)的駕駛?cè)嗽诮庸軟Q策場(chǎng)景中都表現(xiàn)出較高的風(fēng)險(xiǎn)感知;Sportillo等[45]通過(guò)VR技術(shù)對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行自動(dòng)駕駛培訓(xùn),以提高自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)吮憩F(xiàn)和接管績(jī)效,且更受駕駛?cè)藲g迎。

心智模型是“人們對(duì)系統(tǒng)內(nèi)容、工作方式、工作原理、觀(guān)察到的系統(tǒng)狀態(tài)的理解及對(duì)系統(tǒng)未來(lái)狀態(tài)的預(yù)測(cè)”[46]。人工駕駛時(shí),駕駛?cè)诵枰谌?車(chē)-路-環(huán)境系統(tǒng)的心智模型,形成具體情景意識(shí),對(duì)駕駛情景進(jìn)行感知、理解和預(yù)測(cè)。自動(dòng)駕駛時(shí),駕駛?cè)诉€需對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)建立合理的心智模型,從而決定是否需要接管,來(lái)保證自己的行車(chē)安全。1個(gè)完善的培訓(xùn)計(jì)劃應(yīng)該幫助駕駛?cè)私?個(gè)正確的系統(tǒng)心智模型[36]?,F(xiàn)有針對(duì)駕駛?cè)说呐嘤?xùn),多從不同培訓(xùn)載體和培訓(xùn)內(nèi)容量入手,探索對(duì)改善駕駛?cè)恕叭艘颉眴?wèn)題的有效性,并未準(zhǔn)確構(gòu)建駕駛?cè)说男闹悄P?。未?lái),需要探索不同的培訓(xùn)策略來(lái)支持自動(dòng)駕駛車(chē)輛中的駕駛?cè)恕?/p>

2)輔助設(shè)備調(diào)節(jié)。此外,有學(xué)者從交互界面和駕駛輔助設(shè)備設(shè)計(jì)入手,探索人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力保持和提升措施。Kraft等[47]研究發(fā)現(xiàn)車(chē)載顯示屏?xí)绊懽詣?dòng)駕駛期間駕駛?cè)说囊暰€(xiàn)分布,且提供精簡(jiǎn)信息的顯示屏?xí)黾玉{駛?cè)俗⒁暤缆分虚g的時(shí)間,提高駕駛?cè)说那榫耙庾R(shí);Wang等[48]在自動(dòng)駕駛車(chē)輛中設(shè)計(jì)了1個(gè)結(jié)合環(huán)境光的屏幕交互界面,并通過(guò)系統(tǒng)的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證環(huán)境光增強(qiáng)駕駛?cè)饲榫案兄目捎眯?。在輔助設(shè)備上,Van Veen等[49]的1項(xiàng)研究中提出,在自動(dòng)駕駛時(shí),近端燈顯示作為1種可穿戴設(shè)備被實(shí)施,當(dāng)駕駛?cè)藢?zhuān)注于次要任務(wù),而不注意道路環(huán)境時(shí),可以幫助增加駕駛?cè)饲榫耙庾R(shí);Karjanto等[50]設(shè)計(jì)了1種外圍視覺(jué)前饋系統(tǒng),當(dāng)駕駛?cè)藚⑴c次要任務(wù)時(shí),該系統(tǒng)在駕駛?cè)俗⒁饬Φ耐鈬峁╆P(guān)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)即將進(jìn)行的動(dòng)作的信息,提升了駕駛?cè)说那榫耙庾R(shí),同時(shí)可以防治暈車(chē)。

輔助設(shè)備對(duì)風(fēng)險(xiǎn)感知的影響研究,大多從視覺(jué)入手,支持駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知。并未探索其他方式的影響,且缺乏有力的理論基礎(chǔ),短時(shí)間內(nèi)還無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)感知提升中。尋找具有普適性、穩(wěn)定性、有效性的自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)感知調(diào)節(jié)策略,仍是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

綜上所述,自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知監(jiān)測(cè)與提升研究,是人機(jī)共駕接管安全的研究重點(diǎn)。自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)感知能力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要基于駕駛?cè)松?、視覺(jué)指標(biāo);風(fēng)險(xiǎn)感知能力調(diào)節(jié)方法主要包括前期駕駛?cè)伺嘤?xùn)和輔助設(shè)備實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。雖然現(xiàn)有人工駕駛車(chē)輛的監(jiān)測(cè)與提升研究成果豐富,對(duì)自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)感知穩(wěn)態(tài)保持有很大的借鑒意義,但在自動(dòng)駕駛車(chē)輛中的適用性需要進(jìn)一步深入研究。

5 存在的問(wèn)題及未來(lái)研究方向

1)人機(jī)共駕階段駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力影響因素還需深入研究。現(xiàn)有研究結(jié)果大多通過(guò)對(duì)比某一因素影響下的駕駛?cè)诵袨轶w現(xiàn),而駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)感知是多種因素共同作用下的結(jié)果,未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步探索多因素耦合作用下的風(fēng)險(xiǎn)感知。

2)自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力的評(píng)價(jià)和量化方法目前尚無(wú)統(tǒng)一的方法。風(fēng)險(xiǎn)感知能力評(píng)價(jià)無(wú)論是基于行為表現(xiàn)、接管績(jī)效還是主觀(guān)評(píng)價(jià),都存在各自的弊端,未來(lái)應(yīng)考慮形成1套能得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的自動(dòng)駕駛風(fēng)險(xiǎn)感知能力評(píng)價(jià)及量化方法。在量化方法中,可以考慮借鑒現(xiàn)有駕駛?cè)似诹炕椒?,從駕駛?cè)诵睦?、生理、行為特征等方面選取指標(biāo),構(gòu)建多源信息融合量化模型,同時(shí)應(yīng)綜合考慮模型復(fù)雜性與適用性的問(wèn)題。

3)人機(jī)共駕階段駕駛?cè)诵闹悄P蜕刑幱谔剿麟A段。自動(dòng)駕駛時(shí),駕駛?cè)诵鑼?duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)建立合理的心智模型,形成具體情景意識(shí),從而決定是否需要接管。構(gòu)建人機(jī)共駕各階段的心智模型,可以理解風(fēng)險(xiǎn)感知能力變化的邏輯和內(nèi)在機(jī)理,從而為培訓(xùn)提供理論基礎(chǔ)和針對(duì)性的建議。

4)駕駛?cè)丝梢詫?shí)現(xiàn)安全接管的風(fēng)險(xiǎn)感知能力閾值尚不明確?!白銐颉钡娘L(fēng)險(xiǎn)感知水平是實(shí)現(xiàn)安全接管的前提,但“足夠”的范圍尚不明確。在未來(lái)的研究中,應(yīng)以構(gòu)建駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力和接管績(jī)效關(guān)系模型為重點(diǎn),并以安全接管為約束,充分考慮駕駛?cè)颂匦院徒煌ㄇ榫暗囊蛩?,確定閾值范圍。

5)自動(dòng)駕駛期間駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力水平穩(wěn)態(tài)效能保持方法尚處于探索階段。隨著自動(dòng)駕駛過(guò)程的時(shí)間推移,外界帶來(lái)的“無(wú)聊”和自身的“無(wú)用”,使得駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力逐漸降低。未來(lái)應(yīng)考慮基于多源特性信息融合的駕駛輔助集成設(shè)備開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)多駕駛情景下駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和調(diào)控一體化。

6 結(jié)束語(yǔ)

1)相比于手動(dòng)駕駛,人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力較低,并隨著自動(dòng)駕駛時(shí)間不斷變化。

2)駕駛?cè)恕白銐颉钡娘L(fēng)險(xiǎn)感知能力是安全接管的前提。對(duì)駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力進(jìn)行分析和理解,探究其外在特性和內(nèi)在機(jī)理,對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、人機(jī)共駕車(chē)輛安全應(yīng)用具有重要的意義。

3)人機(jī)共駕車(chē)輛駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知能力研究主要集中于影響因素探究、評(píng)估方法、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與提升。研究多因素耦合下駕駛?cè)孙L(fēng)險(xiǎn)感知特性、基于多源特征信息融合的風(fēng)險(xiǎn)感知水平動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估與穩(wěn)態(tài)保持方法是未來(lái)的研究方向。有助于自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性、智能化、環(huán)境適應(yīng)性的提升。

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