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基于人机交互仿真的驾驶次任务研究

【摘要】: 驾驶安全是目前全球性的公共安全问题,其研究需重点关注驾驶员的性格、态度、行为和能力。随着汽车内各类信息设备的不断推出,由其产生的驾驶次任务在视觉和认知资源上与驾驶主任务形成竞争,成为驾驶安全面临的严峻挑战。基于人机交互的驾驶仿真方法具有场景可设计、测试可重复、数据易采集、实验安全性高等优点,是目前研究次任务对驾驶绩效影响的理想工具。然而该方法在不同研究中的效度是本领域急需回答的基本问题,其在不同研究和应用中的效能也是工程应用关心的主要问题之一。本文围绕这两个主要研究问题,选择典型的视觉类次任务和认知类次任务为研究对象,进行了一系列实验研究。 在视觉类次任务研究中,论文针对IVIS应用开展了仿真测试和实际道路测试,以检验仿真方法效度并比较IVIS输入装置的安全性。实验结果显示仿真方法对于驾驶员视觉注意信息和IVIS次任务绩效的测量具有理想的相对效度和绝对效度,且这两类指标对于测试IVIS水平间差异灵敏度较高,而以车辆纵向和横向控制为主的驾驶绩效只具备部分相对效度,且灵敏度不足。三种典型IVIS输入装置中键盘的安全性最好、旋钮对驾驶员资源消耗最大、触摸屏则对视觉资源需求较大。此外,静止测量的次任务绩效指标准确性不如仿真方法,但在不具备仿真实验条件时可应用较准确的任务完成时间指标来评价IVIS可用性。 在认知类次任务研究中,论文针对移动电话使用,设计了基于仿真方法的参与式反馈训练。该方法有效提高了驾驶员对自身注意力易分散程度的校准能力,并转变了在驾驶过程中使用移动电话的态度,且方法的短期效能和长期效能均比较理想。仿真实验中认知次任务使得驾驶主任务绩效在实验设计的多个交互场景中都显著下降,与基本驾驶绩效类指标相比,探测识别类驾驶绩效测量指标所受影响更大,建议在同类训练方案中优先采用。 上述视觉类次任务研究结论对于其他研究者应用同类仿真系统进行视觉类次任务研究提供了效度数据支持,为IVIS设计和可用性测评提供了重要的数据和方法支持。而认知类次任务研究结论对于未来应用驾驶仿真方法开展多方面的驾驶安全培训和其他操作培训,实现对特定人群的态度或者行为干预提供了方法支持和数据支持。

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