行人行为、智能手机分心和自动驾驶汽车外部通信对过马路和注视行为的交互效应

文献标题

Interaction Effects of Pedestrian Behavior, Smartphone Distraction and External Communication of Automated Vehicles on Crossing and Gaze Behavior

文献信息

• 主题领域: 交通与自动驾驶技术的人机交互研究
• 关键词: 自动驾驶车辆, 外部人机界面 (eHMI), 虚拟现实, 行人群体, 手机分心, 无信号交叉路口, 眼动追踪

研究背景与问题

• 发现的问题或挑战: 随着自动驾驶车辆（AVs）逐渐取代传统车辆，驾驶员与行人的直接沟通逐渐消失。在复杂的交通场景中（如多个行人同时跨越道路、行人因使用手机而分心），现有的研究尚未充分探讨这些因素的交互对行人行为的影响。
• 问题的重要性: 自动驾驶车辆需要可靠的方式向行人传递意图，以确保行人的安全过街行为。这些技术的成功应用对于减少交通事故尤为重要，同时需要解决复杂的交通场景中不确定性的问题。
• 研究动机与相关工作: 尽管先前的研究已经评估了自动驾驶车辆的外部人机界面（eHMI）对行人安全的影响，但这些研究主要集中在单一行人与单一车辆的简单场景中，忽略了行人分心和多行人场景的复杂性。

解决方案

• 提出的解决方案:

  • 通过虚拟现实（VR）实验，设计并探索自动驾驶车辆的外部沟通方式（eHMI）在复杂场景中的作用。
  • 研究行人使用手机分心、行人群体和自动驾驶车辆使用eHMI三者的交互效应。

• 创新之处:

  • 将行人分心与行人群体行为纳入研究，并首次探索这些因素与自动驾驶车辆外部沟通效果之间的交互效应。
  • 提供了更加贴近真实情境的研究场景，而不是单一的实验室环境。

• 实施步骤:

  1. 设计虚拟现实实验，包括模拟街道和自动驾驶车辆的视觉eHMI（如LED灯带）。
  2. 对参与者施以手机分心任务，并引入虚拟的行人群体。
  3. 收集跨越时间、跨越持续时间以及眼动行为等客观数据，同时评估行人主观安全感、认知负荷等心理因素。

研究成果

• 具体成果:

  • 客观表现: 行人分心时，eHMI的正面效果（如快速过街）显著减少；行人群体的存在对分心行人有积极作用，使其减少认知负荷并感到更安全。
  • 主观评估: 分心行人对eHMI的感知效果较弱；而在行人群体存在的情况下，分心行人会提高主观安全感，并减少感知的情境关键性。
  • 眼动行为: 分心行人看向交通的频率和时间较少，但在eHMI活跃时，他们会将更多注意力集中于交通；当有行人群体存在时，他们较少关注停止中的车辆。

• 与现有解决方案的比较:

  • 之前研究发现的eHMI对行人的积极效果仅在非分心行人中有效。
  • 此研究揭示了分心行人在复杂交通场景中的不同行为模式，填补了现有研究的空白。

• 实验结果与局限性:

  • 实验结果显示了eHMI和行人群体对分心行人跨越行为的影响。
  • 局限性包括使用虚拟现实场景可能无法完全反映真实环境；参与者年龄集中于年轻群体，难以推广至其他年龄段。

• 未来方向:

  • 探索基于手机或地面显示的eHMI设计是否能提高分心行人的安全性。
  • 扩展场景至包括更多行人、多车辆以及其他类型的道路用户（如自行车和摩托车）。
  • 针对老年人或特殊群体开展实验，以发现他们在复杂交通场景中的行为模式。

总结

此研究将行人手机分心、行人群体行为和自动驾驶车辆的外部沟通方式结合起来，探讨三者的交互效应。结果显示，在复杂场景中，eHMI对分心行人的效果较弱，而行人群体能为分心行人提供心理和行为上的积极影响。相关研究为未来设计更具实效性的自动驾驶车辆沟通技术，以及对复杂交通场景的理解提供了重要依据。