点击，不要转向：远程驾驶与远程辅助用户界面的远程自动驾驶车辆操作定量比较

文献标题

Click, Don’t Steer: A Quantitative Comparison of Tele-Driving and Tele-Assistance User Interfaces for Remote Operation of Autonomous Vehicles

出版信息

• 主题领域: 自动驾驶车辆远程控制中远程操作模式的比较评估。
• 关键词: 远程操作, 远程驾驶, 远程辅助, 自动驾驶车辆, 心理负荷, 情境感知, 用户体验, 远程操作, 人机交互, 认知卸载。

背景与问题

• 问题/挑战: 自动驾驶车辆（AV）在处理边界情况时存在困难，例如拥堵交通、能见度差以及施工区域，这需要通过远程操作进行人工干预。现有的远程驾驶和远程辅助模式缺乏系统性比较，无法明确其相对优势。
• 重要性: 理解远程驾驶与远程辅助之间的权衡对于设计可扩展、高效且安全的远程操作系统至关重要，这对于自动驾驶车辆在现实环境中的部署至关重要。
• 动机与相关研究: 之前的研究主要集中在远程操作界面、延迟问题以及交互技术上，但尚未对远程驾驶和远程辅助进行全面比较。本研究通过实证评估两种模式来填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 通过对远程驾驶（通过方向盘和踏板进行连续控制）与远程辅助（通过图形界面发出高级指令）在四种边界场景中的对比实验。
• 创新性:
  1. 首次系统性、量化比较远程驾驶与远程辅助模式。
  2. 提供远程辅助在认知卸载方面的实证证据。
  3. 分析设计权衡及对未来远程操作系统的影响。
• 实验过程与关键技术:
  • 参与者（N=40）被随机分配到远程驾驶或远程辅助条件。
  • 使用CARLA模拟器模拟四种场景（例如繁忙路口、道路施工）。
  • 评估指标包括心理负荷（NASA-TLX、瞳孔直径）、情境感知（SAGAT）、任务完成时间和用户体验（UEQ）。
  • 使用“巫师操作”（Wizard-of-Oz，WoZ）方法模拟远程辅助中自动驾驶车辆执行指令的过程。

结果

• 具体发现:
  • 远程辅助显著降低了心理负荷（NASA-TLX: U = 5.09, p = 0.024；瞳孔直径：呈现降低趋势）。
  • 情境感知在远程辅助中更高（F(1, 38) = 5.48, p = 0.025）。
  • 远程驾驶实现了更短的任务完成时间（F(1, 38) = 88.60, p < 0.001）。
  • 用户体验评分对两种模式均较为积极，其中远程辅助在清晰性方面评分更高（p = 0.0138）。
• 相较基准的优势:
  • 远程辅助降低了认知负荷并提升了情境感知，与远程驾驶相比更具优势。
  • 远程驾驶虽然完成任务时间更快，但代价是更高的心理负荷和较低的情境感知。
• 实验/评估:
  • 每位参与者测试四种场景两次，场景顺序随机以减少学习效应。
  • 依赖变量包括生理指标（瞳孔直径）、主观指标（NASA-TLX、UEQ）以及基于表现的指标（完成时间、SAGAT）。
• 局限性与未来工作:
  • 参与者并非专业远程操作人员，且研究在受控模拟环境中进行。
  • WoZ方法可能无法完全反映真实世界中自动驾驶车辆的执行情况，限制了任务完成时间结果的普适性。
  • 未来研究应探索真实世界系统、多车辆监督以及混合远程操作模式。

总结

本研究首次系统性比较了远程驾驶与远程辅助在自动驾驶车辆远程操作中的表现。远程辅助降低了心理负荷并提升了情境感知，适合持续远程操作任务；而远程驾驶则因任务完成速度较快而更适合需要直接控制的动态场景。这些发现突出了两种模式的互补优势，并建议开发混合系统的潜力。未来工作应关注系统的可扩展性、真实环境部署以及操作员培训，以优化自动驾驶车辆车队的远程操作系统。