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原文传递 L3自动驾驶接管过程中两阶段预警的有效性验证及优化探究

论文题名：	L3自动驾驶接管过程中两阶段预警的有效性验证及优化探究
关键词：	自动驾驶;接管过程;两阶段预警;人格特质;交通环境
摘要：	自动驾驶能在很大程度上缓解现代交通问题并提升驾驶舒适度。有条件自动驾驶（L3等级）下，驾驶员可以执行非驾驶相关任务，但需要在系统无法处理的状况下接管车辆。接管预警系统作为连接驾驶员和道路环境的纽带，对接管安全起着至关重要的作用。常见的接管预警为单阶段预警，即预警信息只发出一次。然而，单阶段预警下，驾驶员无法获得足够的情景意识，并可能产生驾驶应激进而损害安全接管。两阶段预警将预警分为告知和预警两个阶段，具有弥补单阶段预警不足，缓解非驾驶相关任务的损害作用，提升接管安全的优势。本研究提出将两阶段预警应用于自动驾驶接管过程，通过实验室模拟自动驾驶研究的方法，探究两阶段预警相对于单阶段预警的优势，并进一步从人和环境角度，探讨两阶段预警中两次预警的时间间隔和驾驶员人格特质及交通环境对接管过程的影响，旨在进一步促进两阶段预警在自动驾驶接管过程中的应用。　　研究一（实验一）通过模拟自动驾驶接管实验探讨预警类型（单阶段预警和两阶段预警）和非驾驶相关任务的类型（监控道路和玩游戏）对驾驶员的接管绩效、生理应激、情景意识和主观可接受度的影响。结果发现，无论驾驶员在自动驾驶过程中监控路面还是玩游戏，相比于单阶段预警系统，两阶段预警系统都能带来更高的情景意识，更安全的接管行为以及更高的接受度。对比驾驶员接管前后的生理应激后发现，当驾驶员在自动驾驶过程中监控道路时，两种预警方式对驾驶应激状态无显著差异，而当驾驶员在自动驾驶过程中玩游戏时，两阶段预警能显著降低驾驶员的生理应激。　　研究二分别从人和环境角度探讨了两阶段预警中两次预警的时间间隔这一重要参数的设置。研究二包括两个实验：（1）实验二从人的角度出发，探讨驾驶员的神经质特征（高神经质和低神经质）和两阶段预警中两次预警的时间间隔（3s,5s,7s和9s）对驾驶员的接管绩效、情景意识和主观态度的影响。结果发现，相比于3s和9s的两次预警时间间隔，5s和7s不仅能保证驾驶员获得足够的情景意识，还能促进驾驶员进行更快的接管反应，并被评为更恰当和更有用的时间间隔。此外，本实验还发现，相比于低神经质驾驶员，高神经质驾驶员拥有更高风险的接管反应，且需要更长的时间间隔（低神经质：3s及以上，高神经质：5s及以上）以获得较好的情景意识。（2）实验三从环境角度出发，探讨不同的交通密度（高交通密度和低交通密度）和两阶段预警中两次预警的时间间隔（3s,5s,7s和9s）对驾驶员的接管绩效、情景意识和主观态度的影响。结果发现，相比于低交通密度，虽然高交通密度下的驾驶员倾向于更快地进行接管准备，却拥有更不安全的接管反应，并且需要更长的时间间隔（低交通密度：5s及以上，高交通密度：9s及以上）以获得较好的情景意识。　　综上，本研究探究并验证了两阶段预警的有效性和优势，相比单阶段预警，两阶段预警能带来驾驶员更好的情景意识、接管绩效和主观态度并产生更低的驾驶应激。在此基础上，本研究基于人和环境角度对两阶段预警的优化探究发现，高神经质人格和高交通密度环境都要求较长的时间间隔以使驾驶员获得足够的情景意识。本实验将两阶段预警应用于自动驾驶接管过程中，研究结果为未来车联网下的接管预警系统的设计和促进交通安全提供了一定的参考意义。
作者：	章薇
专业：	应用心理学
导师：	李宏汀;马舒
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江理工大学
学位年度：	2021