曾嘉賓，李靖宇，尤志棟

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

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)于出行的要求越來(lái)越高，為了進(jìn)一步滿足人們的出行需求并減少道路交通事故的發(fā)生，科學(xué)家們開(kāi)始追求更加便捷、快速的出行方式[1]，于是自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)運(yùn)而生。自動(dòng)駕駛汽車，又稱為無(wú)人駕駛汽車，是一種能夠依靠車輛傳感器感知周圍的道路環(huán)境、車輛和障礙物等信息，進(jìn)而控制車輛的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)操作，使車輛能夠高效、安全地在道路上行駛的新駕駛方式[2]。同時(shí)由于自動(dòng)駕駛汽車能夠根據(jù)感知的信息規(guī)劃出最優(yōu)的出行線路，減少出行距離，因此能夠有效減少碳排放量，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，大部分汽車制造商如特斯拉、豐田、優(yōu)步等，以及一些互聯(lián)網(wǎng)公司如百度、谷歌等都紛紛投入到自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)之中，期望研發(fā)出一款完全不需要駕駛?cè)瞬僮鞯钠?，解放駕駛?cè)说碾p手，緩解交通擁堵，減少道路交通事故。

根據(jù)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)2018年的標(biāo)準(zhǔn)，將駕駛自動(dòng)化等級(jí)分為0～5級(jí)[3]。其中，0級(jí)為無(wú)自動(dòng)化，即需要由駕駛?cè)巳滩倏剀囕v以完成動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)；1級(jí)為駕駛輔助系統(tǒng)，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在其設(shè)計(jì)運(yùn)行域(ODD)范圍內(nèi)對(duì)車輛的橫向或縱向運(yùn)動(dòng)控制提供駕駛支持；2級(jí)為部分自動(dòng)化，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在其設(shè)計(jì)運(yùn)行域范圍內(nèi)對(duì)車輛的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)操作提供駕駛支持，但需要駕駛?cè)嗽隈{駛過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控道路環(huán)境，并在自動(dòng)化系統(tǒng)停止工作時(shí)接管車輛的控制權(quán)；3級(jí)為條件自動(dòng)化，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在其設(shè)計(jì)運(yùn)行域范圍內(nèi)執(zhí)行全部的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，并且不再需要駕駛?cè)藢?shí)時(shí)監(jiān)控道路環(huán)境，僅僅需要在自動(dòng)化系統(tǒng)提醒時(shí)完成對(duì)車輛控制權(quán)的接管；4級(jí)為高度自動(dòng)化，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在其設(shè)計(jì)運(yùn)行域范圍內(nèi)執(zhí)行全部的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)以及執(zhí)行接管；5級(jí)為完全自動(dòng)化，自動(dòng)化系統(tǒng)不再有使用條件的限制，車輛能夠在任何可行駛的道路環(huán)境中執(zhí)行全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)。

接管的本質(zhì)就是車輛控制權(quán)在駕駛?cè)伺c自動(dòng)化系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，根據(jù)控制權(quán)轉(zhuǎn)換的發(fā)起者和執(zhí)行者不同，可將接管分為被動(dòng)接管(本研究所提到的接管均指被動(dòng)接管)和主動(dòng)接管。被動(dòng)接管由自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)起，由駕駛?cè)吮粍?dòng)執(zhí)行，指當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)對(duì)問(wèn)題的能力不足或超出設(shè)計(jì)運(yùn)行域范圍時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)向駕駛?cè)税l(fā)出接管請(qǐng)求，駕駛?cè)诵枰谟邢薜臅r(shí)間內(nèi)予以響應(yīng)，完成控制權(quán)轉(zhuǎn)換；主動(dòng)接管則由駕駛?cè)酥鲃?dòng)發(fā)起，指駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)化系統(tǒng)仍處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于自動(dòng)化系統(tǒng)表現(xiàn)不及駕駛?cè)祟A(yù)期，主動(dòng)進(jìn)行控制權(quán)轉(zhuǎn)換。

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，目前汽車市場(chǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了2級(jí)和3級(jí)的自動(dòng)駕駛汽車。在此級(jí)別的自動(dòng)駕駛過(guò)程中，自動(dòng)化系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的執(zhí)行者，而當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)遇到不能處理的狀況時(shí)，駕駛?cè)俗鳛樽罱K接管者需要手動(dòng)接管車輛的控制權(quán)。在這一階段中，動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)由傳統(tǒng)的連續(xù)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng)駕駛與自動(dòng)駕駛交替轉(zhuǎn)換的離散過(guò)程[4]，人與系統(tǒng)都可以對(duì)車輛進(jìn)行控制，同時(shí)兩者需要相互協(xié)同才能完成動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，即人機(jī)共駕。

相關(guān)研究人員針對(duì)人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰M(jìn)行了一系列探索性研究，主要包括如何對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰M(jìn)行評(píng)價(jià)、影響駕駛?cè)私庸苣芰Φ南嚓P(guān)因素以及提升駕駛?cè)私庸苣芰Φ姆椒?。盡管如此，自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展仍存在一些瓶頸問(wèn)題，因此，本研究能為未來(lái)人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰Φ倪M(jìn)一步研究提供參考依據(jù)。

1 人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰υu(píng)價(jià)方法

現(xiàn)有的人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰υu(píng)價(jià)方法主要以駕駛?cè)塑囕v操縱、眼動(dòng)特性、接管行為和生理特性等方面為基礎(chǔ)，選取合理的數(shù)據(jù)指標(biāo)評(píng)價(jià)駕駛?cè)说慕庸苣芰?，其?yōu)點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)客觀且可靠性強(qiáng)。

在車輛操縱方面，鈕建偉等[5]采集了36名駕駛?cè)嗽?種不同危險(xiǎn)場(chǎng)景下(前車急剎車、前方車輛切入)接管車輛控制權(quán)時(shí)的車輛操縱數(shù)據(jù)，包括速度、車輛橫向位移、車頭間距等，分析結(jié)果表明，不同危險(xiǎn)場(chǎng)景影響著駕駛?cè)说能囕v操縱水平，駕駛?cè)嗽谇胺杰囕v切入場(chǎng)景中的速度更快、橫向位置標(biāo)準(zhǔn)差更大，車頭間距更大。尹娟[6]招募了25名被試駕駛?cè)碎_(kāi)展駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)，采集了駕駛?cè)嗽谇败嚢l(fā)生碰撞場(chǎng)景下接管時(shí)的縱向減速度、橫向加速度、車道中心偏移量等車輛操縱數(shù)據(jù)，探究不同的非駕駛相關(guān)任務(wù)(無(wú)任務(wù)、手機(jī)任務(wù)和中斷手機(jī)任務(wù))參與對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊懀瑢?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與無(wú)任務(wù)組相對(duì)比，手機(jī)組駕駛?cè)说淖畲罂v向減速度要增大1.05 m·s-2、橫向加速度增大0.19 m·s-2，而車道中心偏移量卻減小0.04 m。在眼動(dòng)特性方面，馬蓉[7]利用駕駛模擬器和眼動(dòng)儀開(kāi)展接管避障實(shí)驗(yàn)，記錄了接管避障過(guò)程中駕駛?cè)说淖⒁曅袨?、掃視行為和眨眼行為?shù)據(jù)，分析人機(jī)共駕環(huán)境下非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊?，分析結(jié)果顯示：在注視行為方面，駕駛?cè)嗽谖淖秩蝿?wù)下的有效注視時(shí)長(zhǎng)最?。辉趻咭曅袨榉矫?，駕駛?cè)嗽谖淖秩蝿?wù)下的掃視速度比其它非駕駛?cè)蝿?wù)略高；在眨眼行為方面，駕駛?cè)嗽谖淖趾驼Z(yǔ)音任務(wù)下的眨眼頻率較高，而在無(wú)任務(wù)下的眨眼頻率較小。郭子慧等[8]采集了19名駕駛?cè)嗽?種接管場(chǎng)景下(動(dòng)態(tài)、靜態(tài))的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，以此分析駕駛?cè)嗽诮庸茏詣?dòng)駕駛車輛期間的視覺(jué)特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在接管請(qǐng)求出現(xiàn)前，與靜態(tài)場(chǎng)景相比，駕駛?cè)嗽趧?dòng)態(tài)場(chǎng)景下的平均注視時(shí)間更短且掃視次數(shù)更多；在接管請(qǐng)求出現(xiàn)后，相較于接管請(qǐng)求出現(xiàn)前，駕駛?cè)说钠骄⒁晻r(shí)間增加，瞳孔直徑增大，眨眼頻率降低，眼跳幅度變大。在生理特性方面，Alrefaie等[9]通過(guò)測(cè)量駕駛?cè)说男穆试u(píng)估其在自動(dòng)駕駛下從事非駕駛相關(guān)任務(wù)時(shí)(無(wú)任務(wù)、發(fā)送電子郵件、20問(wèn)任務(wù))接管車輛控制的能力，共33名參與者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非駕駛相關(guān)任務(wù)引起了駕駛?cè)诵穆实淖兓c無(wú)任務(wù)組相比，當(dāng)駕駛?cè)藦氖路邱{駛相關(guān)任務(wù)時(shí)，心率顯著增加。在接管行為方面，Vogelpohl等[10]通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)記錄了駕駛?cè)嗽谄跔顟B(tài)下接管時(shí)的一些接管行為指標(biāo)，如接管請(qǐng)求后第一次注視速度表盤的時(shí)間、接管請(qǐng)求后第一次注視左后視鏡的時(shí)間、接管請(qǐng)求后將腳重新放在剎車踏板上的時(shí)間等，并以此評(píng)估疲勞駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛后恢復(fù)手動(dòng)控制和情境感知的能力，研究發(fā)現(xiàn)，與手動(dòng)駕駛相比，駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛過(guò)程中收到接管請(qǐng)求后，第一次注視速度表盤的時(shí)間更長(zhǎng)，而手重新抓住方向盤的時(shí)間和腳重新放到剎車踏板上的時(shí)間沒(méi)有增加。Yoon等[11]探討了在自動(dòng)化駕駛中駕駛?cè)藦氖路邱{駛相關(guān)任務(wù)(無(wú)任務(wù)、接聽(tīng)電話、玩手機(jī)和觀看視頻)對(duì)其接管能力的影響，實(shí)驗(yàn)采集了駕駛?cè)嗽诮庸苘囕v控制期間的接管時(shí)間、第一次觸碰方向盤時(shí)間和第一次注視道路時(shí)間等接管行為數(shù)據(jù)，研究表明，非駕駛相關(guān)任務(wù)類型對(duì)接管行為有顯著影響。

綜上，當(dāng)前研究人員主要以駕駛模擬器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，利用眼動(dòng)儀、生理記錄儀和攝像裝置等設(shè)備采集駕駛?cè)私庸軙r(shí)的車輛操縱、眼動(dòng)特性、生理特性和接管行為等方面的數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)駕駛?cè)私庸苣芰Φ闹匾笜?biāo)，但由于儀器設(shè)備限制等原因，研究人員往往只選取車輛操縱、眼動(dòng)特性等單方面或兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)指標(biāo)衡量駕駛?cè)说慕庸苣芰Γ瑹o(wú)法對(duì)接管能力進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。因此，未來(lái)研究應(yīng)建立接管能力綜合評(píng)價(jià)體系，綜合考慮駕駛?cè)烁鞣矫嬷笜?biāo)并對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰M(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)應(yīng)用量表采集駕駛?cè)说淖晕以u(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，通過(guò)主客觀指標(biāo)相結(jié)合的方式進(jìn)一步評(píng)價(jià)駕駛?cè)说慕庸苣芰?，并?duì)其量化。

2 人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰τ绊懸蛩?/h2>

2.1 接管請(qǐng)求方式

在人機(jī)共駕環(huán)境下，控制權(quán)的轉(zhuǎn)換方式作為一個(gè)重要因素，影響了駕駛?cè)说慕庸苣芰?，?guó)內(nèi)外眾多學(xué)者也圍繞視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)或多模態(tài)等對(duì)不同的接管請(qǐng)求方式開(kāi)展了大量研究。

在視覺(jué)提醒方面，Brandenburg等[12]進(jìn)行了一項(xiàng)駕駛模擬器研究，考察了在不同路面曲率和車頭時(shí)距條件下，抽象和擬物化的視覺(jué)接管請(qǐng)求設(shè)計(jì)是如何影響駕駛?cè)说慕庸苣芰?。其中，抽象設(shè)計(jì)是將駕駛?cè)藨?yīng)該接管的控制方向進(jìn)行可視化，垂直箭頭表示需要接管縱向控制，而水平箭頭表示需要接管橫向控制；而擬物化設(shè)計(jì)用手和方向盤表征橫向控制，腳和踏板表征縱向控制。研究結(jié)果表明，與抽象設(shè)計(jì)相比，在車頭時(shí)距較短的情況下駕駛?cè)私?jīng)歷擬物化設(shè)計(jì)時(shí)的反應(yīng)更快且更準(zhǔn)確，同時(shí)駕駛?cè)苏J(rèn)為擬物化設(shè)計(jì)在直觀上更容易理解。Yang等[13]設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)潔的人機(jī)界面概念的LED環(huán)境燈，它包含有關(guān)自動(dòng)化狀態(tài)的信息，通過(guò)改變LED的顏色、頻率等來(lái)檢測(cè)潛在的危險(xiǎn)和發(fā)出接管請(qǐng)求，50名參與者在有或沒(méi)有新的人機(jī)界面的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，相較于沒(méi)有使用新的人機(jī)界面的參與者，使用新的人機(jī)界面參與者的注視行為和接管質(zhì)量都得到了顯著提高。在聽(tīng)覺(jué)提醒方面，Bazilinskyy等[14]選取了140種不同語(yǔ)速、背景噪音、說(shuō)話短語(yǔ)、說(shuō)話者性別和情緒語(yǔ)調(diào)的語(yǔ)音接管請(qǐng)求方式，通過(guò)眾包的方式，使來(lái)自95個(gè)國(guó)家的2 669名參與者隨機(jī)聽(tīng)取了140個(gè)接管請(qǐng)求中的10個(gè)，并對(duì)每個(gè)接管請(qǐng)求的緊迫性、命令性、愉悅性和理解度進(jìn)行評(píng)分，研究發(fā)現(xiàn)，語(yǔ)速的增加和特殊的口頭短語(yǔ)會(huì)使駕駛?cè)烁杏X(jué)更加緊迫，同時(shí)當(dāng)背景噪音較高時(shí)，女性的聲音比男性的聲音更容易被理解。Geitner等[15]比較了聽(tīng)覺(jué)警告與觸覺(jué)警告對(duì)駕駛?cè)私庸艿挠绊?，研究發(fā)現(xiàn)，與觸覺(jué)警告相比，駕駛?cè)藢?duì)聽(tīng)覺(jué)警告的反應(yīng)時(shí)間明顯較塊。在觸覺(jué)提醒方面，Telpaz等[16]評(píng)估了在自動(dòng)模式下使用振動(dòng)觸覺(jué)座椅提供車輛從后面接近的信息對(duì)駕駛?cè)丝刂茩?quán)轉(zhuǎn)換以及眼球跟蹤行為的影響，研究表明，使用振動(dòng)觸覺(jué)座椅可以使駕駛?cè)嗽诳刂茩?quán)轉(zhuǎn)換期間作出更快、更有效的響應(yīng)，同時(shí)影響了駕駛?cè)嗽诳刂茩?quán)轉(zhuǎn)換后的視覺(jué)掃描模式，駕駛?cè)藭?huì)更多地關(guān)注后視鏡。Cohen-Lazry等[17]比較了3種不同振動(dòng)觸覺(jué)警報(bào)方式(無(wú)方向、振動(dòng)觸覺(jué)方向指向危險(xiǎn)、振動(dòng)觸覺(jué)方向遠(yuǎn)離危險(xiǎn))對(duì)駕駛?cè)私庸艿挠绊?，研究結(jié)果表明，無(wú)方向組駕駛?cè)吮绕渌麅蓚€(gè)方向組駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間更慢。在多模態(tài)提醒方面，Naujoks等[18]利用駕駛模擬器研究了分心條件下高度自動(dòng)化駕駛過(guò)程中視覺(jué)和視覺(jué)-聽(tīng)覺(jué)接管請(qǐng)求的有效性，研究表明，當(dāng)駕駛?cè)嗽诙嗄B(tài)的視覺(jué)-聽(tīng)覺(jué)提醒時(shí)，他們的手會(huì)更快地(2.29 s)回到方向盤上，而在視覺(jué)提醒下這個(gè)時(shí)間為6.19 s。Petermeijer等[19]招募了24名參與者進(jìn)行一項(xiàng)駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)，每名參與者共駕駛3次，每次經(jīng)歷6次接管請(qǐng)求，探究3種不同的接管請(qǐng)求方式(聽(tīng)覺(jué)、振動(dòng)觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)-振動(dòng)觸覺(jué))對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊懀瑢?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相較于單模態(tài)振動(dòng)觸覺(jué)提醒，駕駛?cè)嗽诙嗄B(tài)聽(tīng)覺(jué)-振動(dòng)觸覺(jué)提醒下會(huì)更快地觸摸方向盤。

綜上所述，不管是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等單模態(tài)的接管請(qǐng)求方式還是混合的多模態(tài)接管請(qǐng)求方式都能在一定基礎(chǔ)上提升駕駛?cè)说慕庸苣芰Γ啾葐文B(tài)提醒，多模態(tài)提醒有更明顯的益處。目前針對(duì)接管請(qǐng)求方式的研究大多只分析了不同接管請(qǐng)求方式的有效性和差異性，并沒(méi)有綜合考慮其他因素影響。未來(lái)的研究應(yīng)增加多模態(tài)提醒方式應(yīng)用，同時(shí)綜合考慮駕駛?cè)藸顟B(tài)等其他因素的干擾，進(jìn)一步完善接管請(qǐng)求方式，使其能夠幫助駕駛?cè)藴?zhǔn)確接受到接管信息，并且更快地識(shí)別到風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源。

2.2 接管時(shí)間提前量

在人機(jī)共駕環(huán)境下，當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)遇到無(wú)法處理的一些情況時(shí)，需要駕駛?cè)耸謩?dòng)接管車輛的控制權(quán)，而研究表明駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛時(shí)的反應(yīng)比手動(dòng)駕駛明顯滯后[20]，所以駕駛?cè)吮仨毮軌蛟谝粋€(gè)合理的過(guò)渡時(shí)間內(nèi)接管車輛控制權(quán)以確保安全[21]。國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者一般將接管請(qǐng)求的發(fā)送時(shí)機(jī)稱為接管時(shí)間提前量(Lead Time)或者接管時(shí)間預(yù)算(Time Budget)，是指從自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出接管請(qǐng)求，到駕駛?cè)瞬唤庸苘囕v控制權(quán)而導(dǎo)致關(guān)鍵事件發(fā)生(如發(fā)生碰撞)的時(shí)間。接管時(shí)間提前量也是自動(dòng)駕駛技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一，許多研究人員圍繞此展開(kāi)了大量研究。

Samuel等[22]招募了32名被試駕駛?cè)碎_(kāi)展駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)，對(duì)比駕駛?cè)嗽? s、6 s、8 s或12 s接管時(shí)間提前量與完全手動(dòng)駕駛條件下駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)的能力，研究結(jié)果表明，駕駛?cè)嗽谳^長(zhǎng)的接管時(shí)間提前量(8 s和12 s)條件下能夠以與完全手動(dòng)駕駛的駕駛?cè)讼嗤俣葯z測(cè)到潛在危險(xiǎn)，而駕駛?cè)嗽谳^短的接管時(shí)間提前量(4 s和6 s)條件下能夠檢測(cè)到的潛在危險(xiǎn)較少。Mok等[23]在駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)中觀察了駕駛?cè)嗽诮庸軙r(shí)間提前量分別為2 s、5 s和8 s時(shí)的接管能力，研究結(jié)果表明，當(dāng)接管時(shí)間提前量為2 s時(shí)，很少有駕駛?cè)四軌虬踩ㄟ^(guò)關(guān)鍵事件，而當(dāng)接管時(shí)間提前量為5 s或8 s時(shí)，大多數(shù)駕駛?cè)硕寄軌虬踩ㄟ^(guò)關(guān)鍵事件。Du等[24]招募80名參與者進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，探究不同接管時(shí)間提前量(4 s、7 s)與駕駛?cè)私庸苣芰Φ年P(guān)系，每名被試駕駛?cè)斯步?jīng)歷了8次接管事件，研究表明，與7 s的接管時(shí)間提前量相比，在4 s的接管時(shí)間提前量時(shí)，駕駛?cè)私庸軠?zhǔn)備程度較低，接管能力較差。Radlmayr和Bengler[25]總結(jié)了11項(xiàng)關(guān)于調(diào)查接管時(shí)間提前量影響的研究，并得出了結(jié)論，較長(zhǎng)的接管時(shí)間提前量與更好的接管質(zhì)量有關(guān)。Wan和Wu[26]通過(guò)駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)研究了接管時(shí)間提前量對(duì)自動(dòng)駕駛駕駛?cè)私庸苄袨榈挠绊?，研究結(jié)果表明，當(dāng)接管時(shí)間提前量為10～60 s時(shí)，駕駛?cè)说慕庸苣芰ψ罴眩憩F(xiàn)為事故發(fā)生率降低、最小碰撞時(shí)間增加、橫向加速度降低。

綜上所述，接管時(shí)間提前量目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管較長(zhǎng)的接管時(shí)間提前量會(huì)使駕駛?cè)擞懈鼮榉€(wěn)定的接管能力，但如果自動(dòng)化系統(tǒng)過(guò)早發(fā)出接管請(qǐng)求，可能會(huì)誘發(fā)敏感的駕駛?cè)顺霈F(xiàn)不適當(dāng)?shù)膭x車行為，進(jìn)而導(dǎo)致駕駛?cè)藢?duì)自動(dòng)化系統(tǒng)不再信任，引發(fā)更危險(xiǎn)后果，正如文獻(xiàn)[4]中所述，而如果接管時(shí)間提前量較短，會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)私庸苜|(zhì)量變差，甚至無(wú)法及時(shí)完成接管。因此，在未來(lái)的研究中應(yīng)根據(jù)不同的駕駛?cè)藢傩?年齡、駕駛經(jīng)驗(yàn)等)、狀態(tài)(如疲勞、分心等)以及環(huán)境變量(如交通密度、天氣條件等)，設(shè)計(jì)出更為科學(xué)合理的動(dòng)態(tài)接管時(shí)間提前量模型，使駕駛?cè)四軌虬踩咝У赝瓿山庸堋?/p>

2.3 非駕駛相關(guān)任務(wù)

在人機(jī)共駕環(huán)境下，駕駛?cè)瞬辉購(gòu)氖埋{駛?cè)蝿?wù)，僅僅作為一個(gè)備用者，他們更愿意在自動(dòng)駕駛過(guò)程中參與一些非駕駛相關(guān)任務(wù)[27]，如閱讀、看視頻[28]等。因此，一些研究人員認(rèn)為非駕駛相關(guān)任務(wù)會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)私庸軙r(shí)間的增加及接管質(zhì)量的損耗，并對(duì)此展開(kāi)了研究。林慶峰等[29]利用駕駛模擬器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究分析了自動(dòng)駕駛過(guò)程中非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊?，?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相較于無(wú)任務(wù)，非駕駛相關(guān)任務(wù)會(huì)降低最小碰撞時(shí)間TTC，且增加駕駛?cè)说慕庸軙r(shí)間。高巖等[30]選擇了3種不同的分心等級(jí)次任務(wù)(與乘客聊天、觀看視頻、玩手機(jī)游戲)，并通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究其對(duì)條件自動(dòng)化過(guò)程中駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊?，研究發(fā)現(xiàn)，次任務(wù)的分心程度越高，駕駛?cè)嗽诮庸苓^(guò)程中的安全性越差，同時(shí)玩手機(jī)游戲和觀看視頻會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)说慕庸芊磻?yīng)時(shí)間與車輛縱向加速度增加。Merat等[31]研究發(fā)現(xiàn)在無(wú)任務(wù)的情況下，駕駛?cè)嗽谑謩?dòng)駕駛和自動(dòng)駕駛時(shí)對(duì)于關(guān)鍵事件的反應(yīng)相似，而當(dāng)駕駛?cè)藦氖路邱{駛相關(guān)任務(wù)時(shí)，駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛時(shí)的接管表現(xiàn)較差。但又由于自動(dòng)駕駛過(guò)程中駕駛?cè)蝿?wù)的缺乏以及單調(diào)的駕駛環(huán)境，駕駛?cè)说恼J(rèn)知負(fù)荷會(huì)降低，警覺(jué)性會(huì)下降，進(jìn)而影響接管能力，因此一些研究人員期望通過(guò)一些非駕駛相關(guān)任務(wù)提高駕駛?cè)说淖⒁饬?。如Naujoks等[32]探究了在部分自動(dòng)化車輛中非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)接管能力的影響，結(jié)果表明，非駕駛相關(guān)任務(wù)有助于駕駛?cè)嗽诓糠肿詣?dòng)駕駛過(guò)程中保持警覺(jué)性。Neubauer等[33]研究發(fā)現(xiàn)參與非駕駛相關(guān)任務(wù)可以減少駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛過(guò)程中的無(wú)聊程度。Miller等[34]發(fā)現(xiàn)，在自動(dòng)駕駛模式下進(jìn)行非駕駛相關(guān)任務(wù)的駕駛?cè)吮憩F(xiàn)出更低的疲勞傾向。

綜上所述，當(dāng)前對(duì)于在自動(dòng)駕駛過(guò)程中從事非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)駕駛?cè)说挠绊懖](méi)有統(tǒng)一的說(shuō)法，一方面，非駕駛相關(guān)任務(wù)可能使駕駛?cè)私档蛯?duì)周圍駕駛環(huán)境的感知能力，使駕駛?cè)瞬荒馨踩?、及時(shí)地接管，接管能力變差；另一方面，非駕駛相關(guān)任務(wù)可以使駕駛?cè)嗽趩握{(diào)的自動(dòng)駕駛過(guò)程中保持警惕性，避免出現(xiàn)疲勞。因此，未來(lái)的研究應(yīng)建立更加科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)體系，通過(guò)客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)相結(jié)合，進(jìn)一步明確非駕駛相關(guān)任務(wù)對(duì)自動(dòng)駕駛駕駛?cè)私庸艿挠绊?，為后續(xù)非駕駛相關(guān)任務(wù)研究提供理論基礎(chǔ)和有力依據(jù)。

2.4 駕駛?cè)藢傩耘c狀態(tài)

在人機(jī)共駕環(huán)境下，盡管駕駛?cè)藢膹?fù)雜的駕駛?cè)蝿?wù)中解放出來(lái)，但仍需在必要的時(shí)候接管車輛控制權(quán)，因此，駕駛?cè)说鸟{駛經(jīng)驗(yàn)、年齡等個(gè)人屬性，以及駕駛時(shí)的疲勞程度、情緒，甚至自動(dòng)駕駛期間可能出現(xiàn)的飲酒、瞌睡等個(gè)人狀態(tài)都會(huì)影響駕駛?cè)说慕庸苣芰?，進(jìn)而影響接管安全。眾多研究人員也針對(duì)駕駛?cè)说膶傩院蜖顟B(tài)與接管能力的關(guān)系展開(kāi)了研究。

He和Donmez[35]利用駕駛模擬器比較了新手駕駛?cè)撕徒?jīng)驗(yàn)駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛過(guò)程中非駕駛相關(guān)任務(wù)的參與行為，研究結(jié)果顯示，經(jīng)驗(yàn)駕駛?cè)藢?duì)非駕駛相關(guān)任務(wù)的平均注視時(shí)間比新手駕駛?cè)烁?，?jīng)驗(yàn)駕駛?cè)嗽诜邱{駛相關(guān)任務(wù)參與行為上更加保守。K?rber等[36]探究了非駕駛相關(guān)任務(wù)和3種不同的交通密度條件下，年齡對(duì)接管時(shí)間和接管質(zhì)量的影響，研究將參與者分為老年駕駛?cè)?≥60歲)和年輕駕駛?cè)?≤28歲)，結(jié)果表明，老年駕駛?cè)撕湍贻p駕駛?cè)朔磻?yīng)一樣快，即老年駕駛?cè)四軌蛳衲贻p駕駛?cè)艘粯涌焖俚亟庸苘囕v控制權(quán)，但老年駕駛?cè)嗽诮庸芎蟮膭x車行為更頻繁、更有力，并且保持了更高的TTC。Feldhütter等[37]在一項(xiàng)駕駛模擬器研究中，將47名駕駛?cè)朔譃閮山M：疲勞組和警覺(jué)組，并通過(guò)特定措施(如實(shí)驗(yàn)時(shí)間、含咖啡因的飲料、體育鍛煉等)使駕駛?cè)诉_(dá)到相應(yīng)狀態(tài)，以此檢驗(yàn)疲勞對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊?，研究結(jié)果顯示，兩組駕駛?cè)嗽诮庸軙r(shí)間方面沒(méi)有顯著差異，但疲勞組駕駛?cè)吮染X(jué)組駕駛?cè)嗽诮庸軙r(shí)更有壓力，且在應(yīng)對(duì)關(guān)鍵事件時(shí)表現(xiàn)得更不自信。Du等[38]在條件自動(dòng)化駕駛中通過(guò)播放電影片段對(duì)駕駛?cè)诉M(jìn)行情感誘導(dǎo)，考察了情緒效價(jià)和喚醒水平對(duì)駕駛?cè)私庸軙r(shí)間以及接管質(zhì)量的影響，其中，效價(jià)表示刺激是消極的還是積極的，而喚醒水平表示刺激的程度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，積極的情緒效價(jià)使駕駛?cè)擞懈玫慕庸苜|(zhì)量，表現(xiàn)為最大加速度較小，而高喚醒水平并沒(méi)有使駕駛?cè)说慕庸軙r(shí)間變得更短。Hirsch等[39]利用駕駛模擬器對(duì)比了自動(dòng)駕駛過(guò)程中駕駛?cè)嗽跊](méi)有睡覺(jué)與睡醒1 min、7 min、15 min后接管車輛控制權(quán)時(shí)的接管能力，研究發(fā)現(xiàn)，睡醒1 min后的接管盡管會(huì)使駕駛?cè)烁械矫y，但駕駛?cè)四軌蝽樌赝瓿山庸埽?5 min后接管會(huì)讓部分駕駛?cè)烁械狡?。Wiedemann等[40]招募了36名被試駕駛?cè)碎_(kāi)展駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，探究不同水平的血液酒精濃度(安慰劑、0.05%和0.08%血液酒精濃度)對(duì)駕駛?cè)私庸軙r(shí)間和質(zhì)量的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，0.08%的血液酒精濃度增加了駕駛?cè)私庸軙r(shí)間，并使駕駛?cè)嗽诳v向和橫向的車輛控制水平變差，而0.05%的血液酒精濃度與安慰劑組相比，僅在部分指標(biāo)有變差趨勢(shì)。

綜上所述，駕駛?cè)藗€(gè)人屬性以及駕駛時(shí)的個(gè)人狀態(tài)都會(huì)在一定程度上影響駕駛?cè)私庸苣芰?。目前的研究大多只針?duì)一種駕駛?cè)藢傩曰驙顟B(tài)進(jìn)行開(kāi)展，而駕駛?cè)耸嵌喾矫鎸傩院蜖顟B(tài)的集合體，當(dāng)前的研究成果并不能對(duì)此作出進(jìn)一步的解釋。因此，未來(lái)的研究應(yīng)該綜合考慮駕駛?cè)硕喾矫鎸傩院蜖顟B(tài)對(duì)接管的影響，明確統(tǒng)一的被試選取標(biāo)準(zhǔn)，建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)體系，進(jìn)一步完善相關(guān)基礎(chǔ)理論，提高人機(jī)共駕環(huán)境下的駕駛?cè)私庸馨踩?/p>

3 人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰μ嵘椒?/h2>

在人機(jī)共駕環(huán)境下，駕駛?cè)丝梢酝ㄟ^(guò)查看用戶手冊(cè)，學(xué)習(xí)自動(dòng)駕駛相關(guān)的知識(shí)和技能，進(jìn)而提高對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的了解，提升駕駛?cè)说慕庸苣芰?。但由于文本信息在用戶手?cè)中占主導(dǎo)地位，而有關(guān)自動(dòng)駕駛的信息只占很小一部分，駕駛?cè)丝赡軙?huì)迷失在復(fù)雜的文本信息中，難以學(xué)習(xí)有效內(nèi)容。同時(shí)，由于查看用戶手冊(cè)是一種被動(dòng)、無(wú)引導(dǎo)式的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容僅取決于駕駛?cè)碎喿x的多少，又由于人機(jī)界面元素是單獨(dú)呈現(xiàn)的，駕駛?cè)撕茈y從抽象的人機(jī)界面元素描述中獲得相關(guān)知識(shí)，并將其應(yīng)用到具體的人機(jī)交互場(chǎng)景。因此，通過(guò)查看用戶手冊(cè)不足以支持駕駛?cè)诉m應(yīng)在自動(dòng)駕駛汽車中的新角色[41]，對(duì)于提升駕駛?cè)私庸苣芰Φ淖饔檬钟邢蓿瑖?guó)內(nèi)外研究人員也開(kāi)展了其他研究以期提升駕駛?cè)说慕庸苣芰Α?/p>

Payre等[42]為研究簡(jiǎn)單和精細(xì)的訓(xùn)練對(duì)駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛過(guò)程中恢復(fù)控制權(quán)的影響，招募了113名駕駛?cè)碎_(kāi)展實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵事件為系統(tǒng)故障，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，培訓(xùn)提高了駕駛?cè)说姆磻?yīng)時(shí)間，減少了與踏板的交互次數(shù)，同時(shí)，接受精細(xì)訓(xùn)練的駕駛?cè)嗽诘诙蜗到y(tǒng)故障時(shí)與踏板的互動(dòng)次數(shù)少于第一次系統(tǒng)故障。Ebnali等[43]招募了15名駕駛?cè)碎_(kāi)展實(shí)驗(yàn)，探究沉浸式VR培訓(xùn)對(duì)駕駛?cè)嗽诓糠肿詣?dòng)化駕駛中的接管能力影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，駕駛?cè)说慕庸苣芰υ诮邮芘嘤?xùn)后得到了顯著提高，其接管時(shí)間更短、TTC更長(zhǎng)、碰撞次數(shù)更少。Forster等[44]為探究用戶手冊(cè)和交互式教程培訓(xùn)對(duì)駕駛?cè)伺c自動(dòng)化系統(tǒng)交互的影響，選取24名被試駕駛?cè)诉M(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用戶手冊(cè)和交互式教程培訓(xùn)都加強(qiáng)了駕駛?cè)藢?duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的理解，提高了駕駛?cè)嗽谌藱C(jī)交互時(shí)的交互表現(xiàn)。Noble等[45]通過(guò)開(kāi)展實(shí)車實(shí)驗(yàn)，研究在自動(dòng)駕駛過(guò)程中兩種培訓(xùn)方案(用戶手冊(cè)、多媒體)對(duì)駕駛?cè)岁P(guān)于車輛知識(shí)、熟悉度及環(huán)境監(jiān)測(cè)行為的有效性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，接受不同培訓(xùn)方案的駕駛?cè)嗽谲囕v知識(shí)方面存在顯著差異，而駕駛行為方面不存在顯著性差異。Casner等[46]通過(guò)概述部分自動(dòng)化汽車駕駛?cè)说闹R(shí)標(biāo)準(zhǔn)，形成了一套培訓(xùn)方案，并認(rèn)為如果駕駛?cè)嗽谌粘３鲂兄腥谌脒@些知識(shí)將會(huì)提高對(duì)車輛的安全操作，同時(shí)鼓勵(lì)個(gè)人制造商以此標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)建培訓(xùn)方案。Sportillo等[47]研究發(fā)現(xiàn)頭戴式顯示器(HMD)是一種在條件自動(dòng)化中駕駛?cè)笋{駛技能獲取的有效工具。Ebnali等[48]對(duì)比模擬器培訓(xùn)與視頻培訓(xùn)對(duì)自動(dòng)駕駛過(guò)程中駕駛?cè)瞬僮鞒绦蚣寄芎透唠A認(rèn)知技能的影響，研究結(jié)果表明，兩種培訓(xùn)方法均對(duì)駕駛?cè)说乃俣瓤刂?、橫向控制以及接管時(shí)間有所改善，同時(shí)接受模擬器培訓(xùn)的駕駛?cè)嗽跊Q定是否必要接管方面表現(xiàn)得更加出色。

綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰μ嵘椒ǖ难芯枯^為缺乏，研究主要以培訓(xùn)教育為主，對(duì)比不同培訓(xùn)方法對(duì)駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊?，但仍未形成系統(tǒng)性的培訓(xùn)教育體系。未來(lái)的研究應(yīng)將駕駛?cè)嗽谧詣?dòng)駕駛接管過(guò)程中的接管行為科學(xué)化、規(guī)范化，明確標(biāo)準(zhǔn)的接管行為步驟，教導(dǎo)駕駛?cè)税踩行У慕庸懿僮鳎诖嘶A(chǔ)上形成具有普適性的駕駛?cè)私庸苣芰μ嵘椒ā?/p>

4 結(jié) 論

1)當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車屬于2～3級(jí)時(shí)，車輛能夠在自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行域范圍內(nèi)執(zhí)行全部的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，但駕駛?cè)诵枰谧詣?dòng)化系統(tǒng)無(wú)法處理時(shí)接管車輛的控制權(quán)，這種駕駛?cè)伺c自動(dòng)化系統(tǒng)需要彼此協(xié)同才能完成動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)階段,即人機(jī)共駕階段。

2)關(guān)于人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)说慕庸苣芰ι袩o(wú)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法，目前主要以駕駛?cè)塑囕v操縱、眼動(dòng)特性、接管行為和生理特性等方面作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，因此，未來(lái)應(yīng)選取合理的數(shù)據(jù)指標(biāo)形成一套能得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的綜合評(píng)價(jià)方法。

3)人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰Φ挠绊懸蛩乇姸?，?guó)內(nèi)外研究學(xué)者主要針對(duì)接管請(qǐng)求方式、接管時(shí)間提前量、非駕駛相關(guān)任務(wù)或駕駛?cè)说膶傩耘c狀態(tài)等多個(gè)方面進(jìn)行研究，盡管取得了一定成果，但仍有許多關(guān)鍵性問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。

4)目前，關(guān)于人機(jī)共駕環(huán)境下駕駛?cè)私庸苣芰Φ奶嵘椒ㄝ^為缺乏，主要以培訓(xùn)教育為主，盡管培訓(xùn)教育的優(yōu)勢(shì)顯著，但仍未形成規(guī)范化、系統(tǒng)性的培訓(xùn)教育體系，使得現(xiàn)有的培訓(xùn)方法并不能夠?qū)嶋H應(yīng)用于人機(jī)共駕階段的接管培訓(xùn)。因此，未來(lái)研究應(yīng)探索建立更科學(xué)有效的培訓(xùn)教育方法，進(jìn)而切實(shí)有效地提升駕駛?cè)说慕庸苣芰Α?/p>