详情

原文传递映射和视觉突显设计对汽车视听双模态防撞预警有效性的影响

论文题名：	映射和视觉突显设计对汽车视听双模态防撞预警有效性的影响
关键词：	汽车碰撞预警系统;视听预警;映射设计;视觉突显;分心驾驶
摘要：	驾驶员操作失误是交通事故发生的重要原因。碰撞预警系统（Collision Warning System,CWS）能利用雷达和车联网技术检测道路危险事件，并通过听觉、视觉或触觉信号向驾驶员发出预警，帮助驾驶员快速做出避险反应，从而有效减少失误带来的事故。预警信号是CWS和驾驶员沟通的桥梁，是决定CWS有效性的关键因素。视觉和听觉单模态预警是目前常用的预警类型，然而单模态预警在传递事故信息和有效吸引注意力上存在不足。视听双模态预警是视觉和听觉信号结合，整合了视觉、听觉信号的优势，并通过人类不同感觉通道中信号的联合处理所产生的冗余增益效应，有效弥补了单模态信号的不足。然而，已有研究中的视听预警在设计和应用情境上存在一定差异，导致过去预警设计的适用场景受限。此外，目前还没有研究较为系统地建构视听预警的设计指导。为填补这一空白，本研究提出了 3种视听预警设计方案，并在模拟驾驶环境中，探究各个设计方案对视听预警有效性的影响，并进一步在常见的驾驶分心场景下，探究最佳视听预警设计方案的有效性，以拓展视听预警的适用场景。　　研究一通过模拟驾驶实验，探究了映射和视觉突显（动画和边框）设计对视听预警有效性的影响，包括两个实验:（1）实验1探究了映射设计（即，采用听标、视标信号）对视听预警有效性的影响，结果发现听标能提高视听预警有效性，表现为带有听标的视听预警带来的驾驶绩效要好于带有抽象听觉信号的视听预警，驾驶员也更偏好听标成分。（2）在实验1的基础上，实验2探究了视标的动画（非动画、动画）和边框突显（无边框、边框）设计对预警有效性的影响。结果发现动画和边框设计能更快地吸引驾驶员注意力，而且可以降低图标对驾驶员注意力的占用。然而，只有边框设计能有效降低驾驶员的反应时。综合各指标，研究一提出“听标+有边框视标”这一双模态预警设计的有效性最好。　　研究二则探究了研究一中提出的视听预警设计（与听觉预警、视觉预警相比）在不同输入（听觉、视觉）和输出（手动、语音）分心情境下的有效性。结果发现分心类型会影响视听预警有效性，只有在“听觉输入+手动输出”分心情况下视听预警的驾驶绩效好于单模态预警。其他分心活动均消极影响了视听预警的效用，使其无法显示出多模态预警的优势。　　本研究主要得出以下结论:（1）存在多模态优势效应:视听双模态预警组合在驾驶行为、注意力分配和主观评价上优于所有单模态预警;听标存在映射效应:听标带来更好的驾驶绩效和主观评价;视标映射效应受限:虽然驾驶员对视标成分也表现出偏爱，但其并没有提高视听预警有效性;（2）动画和边框设计能更快地吸引驾驶员注意力，而且可以降低图标对驾驶员注意力的占用。然而，只有边框设计能有效降低驾驶员的反应时。综合各指标，本研究提出“听标+有边框视标”这一双模态预警设计的有效性最好;（3）分心输入和输出都会影响视听预警有效性，只有在“听觉输入+手动输出”分心情况下视听预警的驾驶绩效好于单模态预警。其他分心活动均消极影响了视听预警的效用，使其无法显示出多模态预警的优势。本研究结果可以为商业CWS预警设计提供一定的理论指导。
作者：	王雨薇
专业：	心理学
导师：	杨振;王笃明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江理工大学
学位年度：	2023