0. 摘要

1. 引言

1.1 研究范圍

1.2 研究主題和方法

2. ADAS提供的輔助程度

2.1 輔助駕駛員注意力的系統(tǒng)類別

2.2 輔助縱向控制的系統(tǒng)類別

2.3 輔助橫向控制的系統(tǒng)類別

2.4 汽車市場(chǎng)中車道避讓、車道引導(dǎo)和車道保持系統(tǒng)之間的差異

2.5 汽車市場(chǎng)車道保持系統(tǒng)之間的差異

3. ADAS對(duì)駕駛員注意力的影響

3.1 L2部分自動(dòng)駕駛對(duì)駕駛員參與度的影響

3.2 影響駕駛員脫離的因素

3.3 與L2駕駛相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)

3.4 總結(jié)

4. 監(jiān)測(cè)用戶注意力的方法

4.1 引言

4.2 脫手檢測(cè)

4.3 眼動(dòng)追蹤和頭部姿勢(shì)

4.4 從鐵路領(lǐng)域汲取的經(jīng)驗(yàn)

4.5 總結(jié)

5. 提醒駕駛員并重新吸引其注意力的技術(shù)

5.1 視覺警告

5.2 聽覺警告

5.3 觸覺警告

5.4 多模態(tài)警告

5.5 觸覺共享控制

5.6 總結(jié)

6.英國(guó)的現(xiàn)狀

7.結(jié)論和知識(shí)空白

附錄：采訪摘要

駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)的最新技術(shù)

系統(tǒng)的置信度

5. 提醒駕駛員并重新吸引其注意力的技術(shù)

一旦駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)判定駕駛員處于分心狀態(tài)，系統(tǒng)將立即向其發(fā)出警告，期望駕駛員能夠恢復(fù)對(duì)ADAS的監(jiān)督或恢復(fù)對(duì)駕駛控制的輸入。

每個(gè)系統(tǒng)都定義了相應(yīng)的策略，隨著時(shí)間的推移，警告的緊迫性會(huì)逐步升級(jí)，以反映駕駛員恢復(fù)對(duì)車輛控制的緊迫性不斷增加。這些策略需要考慮所使用的L2系統(tǒng)的類型（例如，手扶式、手離式），在警告的顯著性、緊迫性、煩擾性以及感官模態(tài)（例如，視覺、聽覺、觸覺）之間取得平衡。

5.1 視覺警告

5.1.1 靜態(tài)警告
脫手警告通常首先通過(guò)儀表板上一個(gè)黃色且相對(duì)較小的警報(bào)顯示，并且如果車輛配備了抬頭顯示（HUD），也會(huì)在HUD上顯示。

例如，一個(gè)黃色方向盤和白色雙手可以伴隨著一條文字信息，提醒駕駛員將雙手放在方向盤上（例如，參見上圖）。

通常會(huì)緊跟著出現(xiàn)第二個(gè)視覺警告，顯示一個(gè)紅色方向盤，有時(shí)會(huì)將其放大以示強(qiáng)調(diào)，從而使其更加顯著和緊迫。這通常是聽到聽覺警告的時(shí)候（參見下面的5.2節(jié)）。這些警告之間的延遲會(huì)因車輛制造商或涉及的法規(guī)而異。

有趣的是，特斯拉區(qū)分了由于技術(shù)限制（例如，無(wú)法處理急轉(zhuǎn)彎/系統(tǒng)故障）導(dǎo)致的接管請(qǐng)求，和由于駕駛員的不當(dāng)使用，新脫手而導(dǎo)致的接管請(qǐng)求（見下圖）。

在第一種情況下，即技術(shù)限制，方向盤是紅色的，雙手是白色的；而在第二種情況下，即人為不當(dāng)使用，雙手是紅色的，方向盤是白色的。
5.1.2 動(dòng)態(tài)警告

5.1.2.1 動(dòng)畫圖形

寶馬的車輛會(huì)顯示一個(gè)白色雙手抓住黃色方向盤的循環(huán)動(dòng)畫，以提示駕駛員做出相同動(dòng)作。這些動(dòng)畫可能有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：動(dòng)態(tài)圖片能夠吸引注意力，并且所請(qǐng)求的動(dòng)作（即抓住方向盤）得到了呈現(xiàn)，這可能會(huì)引發(fā)并促進(jìn)相同動(dòng)作的觸發(fā)。

事實(shí)上，心理學(xué)研究表明，與靜態(tài)提示相比，一致的動(dòng)態(tài)提示在識(shí)別可抓握物體（例如，Vainio等人，2008）以及執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作（例如，Castiello等人，2002）方面具有優(yōu)勢(shì)。

5.1.2.2 閃爍圖形
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，靜態(tài)警告也可能開始閃爍，以傳達(dá)緊迫性并更好地吸引駕駛員的視覺注意力。一些汽車型號(hào)可能會(huì)在方向盤上或后面閃爍一條LED燈帶（下圖，左）。其他制造商可能會(huì)開始閃爍儀表板或中控屏的部分，例如特斯拉，其屏幕頂部會(huì)閃爍藍(lán)色或白色燈光（根據(jù)汽車型號(hào)和軟件更新而定，下圖，右）。閃爍脈沖頻率的增加與駕駛員對(duì)感知緊迫性和煩擾性的增加評(píng)級(jí)有關(guān)（例如，Baldwin等人，2012，2014）。

左：凱迪拉克用于指示系統(tǒng)狀態(tài)并用閃爍的紅燈警告駕駛員的LED燈帶。

右：特斯拉中控屏閃爍藍(lán)色以警告駕駛員。

5.2 聽覺警告

對(duì)于手扶式L2系統(tǒng)，其警告序列通常不會(huì)以聽覺警告開始，這種警告通常是在二級(jí)報(bào)警時(shí)發(fā)出的——理由是聽覺警告比其他模態(tài)更常被感知為煩擾例如，Baldwin & Lewis，2014；Geitner 等人，2019 

不過(guò)，這種升級(jí)僅適用于手扶式系統(tǒng)，因?yàn)槭蛛x式系統(tǒng)會(huì)同時(shí)發(fā)出聽覺和視覺警告。原因是駕駛員可能正看向儀表板或道路中心之外的地方，從而無(wú)法察覺單模態(tài)的視覺信號(hào)。

設(shè)計(jì)指南通常建議使用聽覺信號(hào)，因?yàn)檫@些信號(hào)能夠帶來(lái)更快的反應(yīng)，并且導(dǎo)致更少的漏報(bào)和誤報(bào)（Geitner等人，2019）。

然而，在設(shè)計(jì)聽覺信號(hào)時(shí)，需要考慮幾個(gè)參數(shù)，以確保它們反映出適當(dāng)?shù)木o迫性水平，同時(shí)將引發(fā)的煩擾性降至最低，避免駕駛員關(guān)閉他們的安全功能（Marshall，Lee & Austria，2007）。

例如，較長(zhǎng)的聲音會(huì)被感知為更緊迫且略微更煩擾，而聲音之間的間隔較長(zhǎng)則會(huì)被視為較不緊迫且較不煩擾。盡管煩擾性與安全沒有直接聯(lián)系，但仍然是一個(gè)需要考慮的參數(shù)，因?yàn)闊_的系統(tǒng)可能會(huì)削弱系統(tǒng)的接受度和使用度（例如，Block Jr.，Nuutinen & Ballast，1999），并且可能會(huì)因?yàn)榻邮諌浩刃缘穆犛X警告而產(chǎn)生的強(qiáng)烈情緒反應(yīng)（例如，壓力）而分散其用戶的注意力（Fagerl?nn ，2011 ）。

5.3 觸覺警告

5.3.1 座椅振動(dòng)
雖然在車道偏離輔助（LDA）系統(tǒng)中可能會(huì)使用方向盤振動(dòng)，但這并不適用于要求駕駛員將手放在方向盤上的情況。相反，振動(dòng)可以來(lái)自駕駛員座椅的不同位置（例如，Gaspar等人，2015）。這種方法作為前向碰撞警告得到了矛盾的結(jié)果（Gaffary & Lécuyer，2018；Gaspar等人，2015），但似乎能有效減少駕駛員對(duì)車道偏離警告的反應(yīng)時(shí)間，并且比聽覺警告更不令人煩擾（Gaffary & Lécuyer，2018）。

5.3.2 安全帶張緊器
另一種解決方案是對(duì)駕駛員安全帶施加一些拉緊力，這似乎比座椅振動(dòng)、聽覺或視覺前向碰撞警告更有效（例如，Chun等人，2012；Gaspar等人，2015）。沒有證據(jù)表明這種反饋會(huì)影響系安全帶的意愿。

5.3.3 制動(dòng)脈沖（jerker）
制動(dòng)脈沖，即暫時(shí)減慢汽車的速度，作為一種警告方式已被研究，并且似乎也是警告駕駛員潛在前向碰撞的有效方法（例如，Gaspar等人，2015；Lloyd等人，1999）。

5.3.4 方向盤扭矩/抖動(dòng)
最后，通過(guò)短暫施加一些轉(zhuǎn)向力來(lái)警告駕駛員也是一種方法。據(jù)我們所知，尚未有研究比較這種模態(tài)與其他模態(tài)在警告駕駛員方面的有效性。這種方法主要被研究作為一種警告駕駛員車道偏離的手段（例如，Beruscha，Augsburg & Manstetten，2011；Hollopeter，Brown & Thomas，2012；Huang ，Wu & Liu，2015）。

5.4 多模態(tài)警告

多感官警告被提倡，因?yàn)樗鼈儽葐文B(tài)警告更有效地吸引注意力（Campbell等人，2016）。例如，視覺-聽覺警報(bào)比單獨(dú)的視覺信號(hào)更有效（Geitner等人，2019），盡管增加振動(dòng)觸覺信號(hào)也可以為有特定感官缺陷的駕駛員帶來(lái)可用性優(yōu)勢(shì)（例如，與年齡相關(guān)的視力或聽力下降；Laurienti等人，2006）。因此，建議使用視覺和聽覺警告的組合，同時(shí)考慮發(fā)生的頻率，確保警告的緊迫性和煩擾性水平與用戶的情況相匹配?？梢钥紤]將觸覺警告作為聽覺警告的替代品或補(bǔ)充。

5.5 觸覺共享控制

L2車道引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在促進(jìn)駕駛員持續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)向輸入，而非僅僅通過(guò)觸覺共享控制來(lái)監(jiān)測(cè)手在方向盤上的位置，如日產(chǎn)的 ProPilot 系統(tǒng)。這種控制方式促使駕駛員直接參與駕駛?cè)蝿?wù)，而非進(jìn)行監(jiān)督性控制 (Mulder et al., 2012）。這種控制方式往往能激發(fā)駕駛員對(duì)道路和交通場(chǎng)景的注意力，并降低駕駛員利用L2 輔助系統(tǒng)從事與駕駛無(wú)關(guān)活動(dòng)的傾向。

5.6 總結(jié)

目前對(duì)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)的能力和缺陷缺乏系統(tǒng)性的研究，無(wú)論是在檢測(cè)駕駛員是否手握方向盤，還是檢測(cè)駕駛員的視覺注意力方面都是如此。同樣，各種警告方式和策略也沒有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的比較。最后，觸覺共享控制是一種有望積極維持駕駛員注意力的方法，應(yīng)該與警告駕駛員其行為不當(dāng)?shù)奶娲椒ㄟM(jìn)行對(duì)比。