无信号路段考虑外显界面的行人与自动驾驶汽车交互研究

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在无信号路段,行人是最脆弱、承担风险最高的道路使用者之一。高等级的自动驾驶汽车不再需要人类驾驶员,行人和自动驾驶汽车之间的互动成为新的挑战。外显式人机界面(external human-machine interface,e HMI)可以有效弥补信息缺失。同时,当前自动驾驶汽车过度保守的交互策略可能延缓道路交通。基于以上内容,提出本研究目的:在无信号路段,考虑e HMI,探索单个行人与单个自动驾驶汽车安全且高效的交互模式。本文首先设计了8种呈现信息的e HMI原型,利用E-prime编制实验程序。通过交通行为问卷将参试者划分为保守型和激进型,共招募到24名参试者,开展图片刺激实验,探究e HMI呈现信息对行人决策的影响,目的是验证行人是否发生了自我中心偏差,同时找到可接受的非自我中心呈现角度的e HMI信息;随后,将e HMI和车辆运动学线索结合,提出了5种不同保守程度的自动驾驶汽车设计,并在无信号路段设计了8种交互场景。利用Unity 3D构建出42个动态交互情景,利用E-prime编制实验程序开展视频实验,探究无信号路段下自动驾驶汽车保守程度对行人决策的影响,目的是验证e HMI是否让行人产生了聚焦主义,同时找出利于行人做出理性决策的自动驾驶汽车保守设计;最后,提出了无信号路段下行人与自动驾驶汽车交互策略,使用Net Logo仿真软件,分别在无斑马线路段和有斑马线路段,构建行人与保守型或非保守型自动驾驶汽车交互的微观仿真实验。以车辆和行人延误为主要评价指标,探究自动驾驶汽车保守程度对无信号路段通行能力的影响。结果表明:1)行人面对模糊信息时大多从自我中心角度解读e HMI,即发生了自我中心偏差。2)车辆意图是可接受的非自我中心角度的e HMI信息。3)相比于无斑马线路段,行人在有斑马线路段更可能遵从e HMI,即发生了聚焦主义。4)在无斑马线路段,自动驾驶车辆采取非保守策略,相比保守型策略车辆延迟时间可减少24.6%,而行人等待时间减少不明显。5)在有斑马线路段,自动驾驶车辆采取非保守策略,行人等待时间减少24.48%,行人吞吐量可提高14.34%,但会导致车辆延迟时间增加13.59%,但对总体车辆吞吐量影响不大。建议自动驾驶车辆程序设计者,在无斑马线路段和有斑马线路段分别采取非保守策略和保守策略,这样可以在提高交互效率的同时,减少行人风险穿越比例,引导行人从有斑马线路段穿越。
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