别担心，跟我走：具有移动性的智能杆交互单元原型设计与实际场景评估

文献标题

Don't Worry, Just Follow Me: Prototyping and In-the-Wild Evaluation of Smart Pole Interaction Unit with Mobility

出版信息

• 主题领域: 基于移动基础设施通信的行人–自动驾驶车辆（AV）在共享空间中的交互。
• 关键词: 行人-AV交互, eHMI, 智能杆, 共享空间, 移动性, 信任, 安全, 工作负荷, 实地研究, 基础设施通信。

背景与问题

• 问题/挑战: 在共享空间中，行人-AV的交互往往存在歧义，车辆安装的外部人机界面（eHMI）面临可见性和时机上的挑战。而静态基础设施缺乏适应动态过街场景的移动性。
• 重要性: 确保行人-AV之间清晰、安全且自信的交互对于公众接受AV在混合交通环境中的应用至关重要，特别是在无监管的共享空间中。
• 动机与相关工作: 先前的研究探讨了车辆安装的eHMI和静态基础设施，但未能解决动态、多参与者共享空间中可见性、遮挡和适应性方面的局限性。本研究通过引入一种移动的行人侧通信中介来弥补这些空白。

解决方案

• 提出的方法: 智能杆交互单元（SPIU）——一种移动的行人侧系统，配备LED显示屏和摄像头，提供与AV行为同步的明确过街提示（例如，“WALK”，“STOP”）。
• 创新点:
  1. 开发了一种作为行人侧通信中介的移动SPIU原型。
  2. 对SPIU在共享空间中的有效性进行了真实场景下的实地评估。
  3. 分析了车辆行为、信号模式与SPIU移动性之间的交互。
  4. 提供了关于移动性和冗余在行人-AV通信中作用的见解。
• 过程与关键技术:
  • 使用2 × 2 × 2 × 2因子设计，包含16种场景，变量包括CarBehavior（停止/前进）、Mobility（移动/静止）、eHMI（开启/关闭）和SPIU（开启/关闭）。
  • 因变量包括过街启动时间（COT）、工作负荷（NASA-TLX）、信任、安全和接受度评分。
  • SPIU的移动性测试包括静止或在行人前方移动以引导过街。
  • 信号与AV行为在固定距离（5米）和到达时间（1.5秒）处同步。

结果

• 具体发现:
  • eHMI和SPIU均显著提高了信任、感知安全性和可理解性，同时降低了工作负荷（NASA-TLX）。
  • SPIU通常比单独的eHMI带来更大的提升，eHMI+SPIU的组合效果最佳。
  • 移动性的效果是有条件的：当信号激活时，移动的SPIU提升了性能，但在无信号情况下影响较小。
• 相较基线的优势:
  • SPIU相比仅使用车辆安装的eHMI减少了犹豫并提升了信心。
  • eHMI+SPIU的组合配置优于单独信号，但收益递减。
• 实验/评估:
  • 在没有交通灯或人行横道的共享空间中对21名参与者进行了实地研究。
  • 指标包括主观评分（信任、安全、接受度）和客观测量（COT）。
  • 结果显示，停止+信号场景在排名中占据主导地位，移动性提供了少量额外的好处。
• 局限性与未来工作:
  • 仅限于低速、受控环境和小规模参与者群体。
  • 在信号（如“STOP”）的视觉遮挡和语义清晰度方面存在挑战。
  • 未来工作应探索多模态提示（如音频）、多样化人群以及扩展到复杂、高密度场景的可扩展性。

总结

本研究引入并评估了一种移动的智能杆交互单元（SPIU），作为共享空间中行人侧的通信中介。与车辆安装的eHMI相比，SPIU在信任、安全性和工作负荷方面表现出更好的改进，且两种信号的组合效果最佳。移动性的效果依赖于上下文，在信号激活时提升了性能。研究结果强调了明确、冗余信号的重要性，并表明移动基础设施可以补充车辆安装系统以改善行人-AV交互。未来工作应关注可扩展性、多模态集成，以及针对多样化环境和用户群体的包容性设计。