自动化水平对驾驶绩效和施动感的影响与优化

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近几十年来,驾驶自动化技术发展迅速。近年来制造的大多数车辆都实现了驾驶自动化和驾驶辅助功能,例如自动控制车辆速度的巡航控制;车道保持辅助系统,使车辆保持在车道内行驶;以及自动紧急制动系统,当检测到高碰撞风险时,自动紧急制动。这些技术极大地提高了驾驶安全性和整体驾驶体验。然而,所有当前商业环境下的驾驶自动化技术仍然需要人工驾驶员的监控和干预。这意味着在驾驶自动化过程中,人工驾驶员和驾驶自动化系统的控制是混合的。在这种情况下,如果人类驾驶员失去了对车辆的施动感,驾驶员可能会无法积极参与驾驶活动,并可能过度依赖驾驶自动化系统,导致交通事故,所以即使驾驶员直接控制的机会较少,也要将其保持在控制回路中,这也是自动化应用程序安全设计的核心要求。为了使自动化驾驶技术得到更好的推广与应用,我们非常有必要针对自动化驾驶辅助系统进一步的研究与设计。本研究通过Unity 3D技术搭建虚拟现实驾驶场景,根据驾驶员可以把握及操控的车辆状态信息,如:方向、车速等,将车辆自动化分为全手动、半自动与全自动三个水平。通过设定驾驶跟踪任务,探究不同自动化水平下驾驶员的驾驶绩效、施动感及驾驶愉悦度的潜在关系。同时在研究2中增加驾驶辅助系统,即当驾驶过程中车辆持续3s无左右操作,车辆会通过自动发生偏移的方式来提醒驾驶员不断调整方向以便更好的完成试验任务。并对比有无辅助系统的半自动化驾驶场景的驾驶绩效、施动感及驾驶愉悦度。对本研究的实验结果进行分析与讨论,探究了不同驾驶自动化水平下的驾驶绩效、施动感及愉悦度的变化趋势,同时分析比较了辅助半自动化驾驶场景与半自动化驾驶场景在驾驶绩效、施动感及愉悦度的差异,所得结果如下。随着自动化水平的不断提升,驾驶绩效得到了不断优化,但驾驶施动感与驾驶愉悦度呈现下降趋势。通过中介模型分析得到,施动感在自动化水平与驾驶绩效之间存在中介作用。这表明通过操作自动化水平可以影响驾驶绩效,同时也可以通过影响施动感间接影响驾驶绩效。通过改进,具有辅助的半自动化驾驶系统在驾驶绩效与施动感方面的表现明显优越于未改进之前的半自动化驾驶系统。通过对以上结果进行分析我们可以得到以下结论,首先,自动化水平对驾驶绩效与施动感都具有显著影响,随着自动化水平的提升,在以牺牲驾驶施动感的情况下,驾驶绩效得到了极大改善;其次,通过为驾驶员提供连续操作的机会,同时通过辅助系统帮助他们提高驾驶员的驾驶绩效,也可以增强他们的施动感。研究结果为设计驾驶辅助系统提供了见解,该系统可以在提高驾驶绩效的同时保持驾驶员的施动感。
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