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L3级自动驾驶接管过程驾驶员情景意识与操纵绩效研究
| 论文题名： | L3级自动驾驶接管过程驾驶员情景意识与操纵绩效研究 |
| 关键词： | 汽车自动驾驶;接管过程;驾驶员;情景意识;操纵绩效 |
| 摘要： | 配备自动驾驶系统的车辆能够有效减轻驾驶员负担，提升道路交通运行效率，是现代汽车工业发展变革的突破点。L3级有条件自动驾驶由于能够在大部分常规道路上自主行驶且无需驾驶员时刻监控，因此具有更大的市场应用前景，已成为众多车企的目标量产产品。在L3级自动驾驶功能执行期间，由于无需时刻监管车辆，驾驶员往往会处于脱离驾驶任务的状态，并可能从事各种与驾驶无关的任务。这种情况下他们对驾驶环境的感知理解将减弱，尤其是在长期从事驾驶无关活动之后，接管车辆重新回到驾驶任务中进行驾驶操纵将极具挑战性。因此，本文针对驾驶员接管准备情况和系统与驾驶员之间的信息交互进行试验探究，对于提升自动驾驶接管过程的安全性具有重要意义。 首先，针对驾驶员接管准备情况，进行了接管过程中驾驶员在从事不同类型的非驾驶相关任务下的驾驶员情景意识研究。在PreScan+Simulink联合仿真环境下，搭建L3级自动驾驶功能与仿真场景的驾驶模拟器平台进行试验，通过情景意识问卷与驾驶员眼动行为测量对SA准备情况进行讨论分析。从试验结果分析中得出，接管请求前参与占据感官模态更多、涉及的认知类型更多的非驾驶任务，认知负荷更高，使得参与者在驾驶过程中的注意力更少的集中在驾驶任务上，对于驾驶场景中的环境元素的关注减少，视觉搜索效率随之降低，说明了驾驶员的视觉准备对自动驾驶接管的重要性。接管过程中，对驾驶场景的注意力分配更多、在驾驶环境的注视时间更长、视觉搜索范围更大，会有更好的情景意识。 然后，针对系统与驾驶员之间的信息交互问题，进行了驾驶员在不同可视化规划信息辅助下的接管行为和接管绩效的研究。通过模拟器平台构建仿真场景进行试验，对比分析了试验中记录的操作类型、反应时间和行车数据。结果显示，与仅提供接管信息的HMI相比，提供了规划信息辅助的HMI接管操作成功率更高，能够帮助驾驶员做出更优的避障决策。可视化规划信息辅助对于注视反应时间和接管操作的反应时间不存在显著影响，而在最大方向盘转角、方向盘转角标准差、最大合加速度这几个指标上表现出明显的提升。说明了在自动驾驶接管过程中提供可视化规划信息辅助有助于改善驾驶员的决策，提升接管绩效，使驾驶员更平稳安全的控制车辆。 本研究可以为针对不同NDRTs采取不同的接管策略的研究提供支持，为自动驾驶接管HMI的设计提供参考。在实际应用中，对于提升L3级自动驾驶接管性能的可靠性与可用性、确保自动驾驶接管的安全和效率具有重要的意义。 |
| 作者： | 张慧珺 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡宏宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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