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自动驾驶接管情境下的人机交互界面设计研究
| 论文题名： | 自动驾驶接管情境下的人机交互界面设计研究 |
| 关键词： | 自动驾驶;人机交互;接管提示方案;用户体验 |
| 摘要： | 随着与自动驾驶相关的国家政策与法律的逐渐完善及技术的逐渐成熟，未来5-10年自动驾驶车辆将在人们的出行生活得到普及。L3级别自动驾驶汽车极大地减轻了驾驶负担，能在一定程度上解放驾驶员的肢体操作和注意力，这使得驾驶员执行驾驶次任务的可能性大大增加。常见的次任务会对驾驶员产生一定程度的心理负荷，造成驾驶情境丢失，从而降低接管绩效及接管成功率，严重影响驾驶安全。因此，在特定情况下需要有效的唤醒处于次任务负荷下的驾驶员，以保证其能够成功接管车辆。 本文首先分析了影响接管决策的因素，基于多资源理论梳理了驾驶次任务产生心理负荷的信息加工过程，结合以情境为中心的设计理念与用户体验层级，明确了多模态交互接管提示方式与接管视觉界面的设计目标。在接管系统人机交互界面的设计中，通过问卷调查与用户访谈总结出不同级别驾驶员的行为习惯与潜在需求，绘制用户旅程图还原接管过程，分析用户痛点与机会点，并使用KANO模型对需求优先级分类。以液晶仪表盘与中控屏为设计载体，结合驾驶情境提出了设计基本原则与规范，产出了接管提示的视觉交互界面方案。通过可用性测试验证界面方案的可行性，测试结果表明，所提出的视觉界面可以满足驾驶接管需求，并获得了较高的用户评价，但纯视觉界面的提示不能完全保证高负荷次任务下接管的成功率，因此，需要结合多模态的交互设计方式验证组合型接管提示方案的可行性。 在对接管提示方案的进一步研究中，本文设计了四种多模态交互的接管提示方案，借助驾驶模拟器开展场景接管实验，通过分析接管绩效与体验问卷量表评分，得出接管提示方案的应用策略，研究表明多模态的接管提示可以缩短接管时间，其中视觉+听觉+触觉的提示方案接管时间最短，接管绩效最好，视觉+听觉提示方案与听觉+触觉提示方案的接管时间相近，但后者增加了车辆的纵向减速度，视觉+触觉提示方案的接管绩效最差。在接管体验上，附加振动的方案在合理性和愉悦度方面的评分偏低。 本文研究成果包括以驾驶情境为主导的设计方法、自动驾驶人机交互界面的设计实践、用户体验层级的可用性评价方法、多模态交互下接管提示方案的策略分析，能为自动驾驶接管设计研究工作提供一些参考。 |
| 作者： | 徐韬 |
| 专业： | 工业设计工程 |
| 导师： | 王军锋;黄立中 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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