驾驶员使用ADAS时的注意力研究①

本文为英国交通部委托利兹大学交通研究所进行的研究，作者：奥利弗·卡斯滕，米卡尔·佩里尔，萨曼莎·詹姆森。主要研究三个问题：

1. 使用提供持续纵向和横向控制的ADAS（L2）是否促进驾驶员不集中注意力；

2. 使用允许脱手的ADAS（hands-off L2）是否进一步促进驾驶员不集中注意力；

3. 是否存在缓解驾驶员（在使用此类ADAS驾驶时hands-off L2）注意力不集中的方法，并促进驾驶员快速重新参与驾驶任务。

小强翻译、解读、整理如下：

0. 摘要

1. 引言

1.1 研究范围

1.2 研究主题和方法

2. ADAS提供的辅助程度

2.1 辅助驾驶员注意力的系统类别

2.2 辅助纵向控制的系统类别

2.3 辅助横向控制的系统类别

2.4 汽车市场中车道避让、车道引导和车道保持系统之间的差异

2.5 汽车市场车道保持系统之间的差异

3. ADAS对驾驶员注意力的影响

3.1 L2部分自动驾驶对驾驶员参与度的影响

3.2 影响驾驶员脱离的因素

3.3 与L2驾驶相关的风险

3.4 总结

4. 监测用户注意力的方法

4.1 引言

4.2 脱手检测

4.3 眼动追踪和头部姿势

4.4 从铁路领域汲取的经验

4.5 总结

5. 提醒驾驶员并重新吸引其注意力的技术

5.1 视觉警告

5.2 听觉警告

5.3 触觉警告

5.4 多模态警告

5.5 触觉共享控制

5.6 总结

6.英国的现状

7.结论和知识空白

附录：采访摘要

驾驶员监控系统的最新技术

系统的置信度

0. 摘要

本研究受交通部委托开展，旨在获取见解和证据，以支持进一步制定有关车辆高级驾驶辅助系统（ADAS）的法规。这些系统可以在持续的车辆横向和纵向控制中协助甚至取代人类驾驶员，但仍然要求驾驶员对车辆操作的安全负责，并在必要时干预控制以确保安全。

目前的国际车辆法规（UNECE R79、GB/T 44461.1-2024、UNECE R171.00）要求，辅助转向的系统应提示驾驶员不要将手从方向盘上移开，如果驾驶员未能做到这一点，则会发出逐步升级的警告，最终导致系统退出。因此，这些是“手扶式”系统（hands-on）。

相比之下，在北美，一些制造商引入了“手离式”系统（hands-off），允许驾驶员将双手从方向盘上移开。对于这些系统，使用驾驶员监控技术来识别驾驶员何时注意力不集中，并提示驾驶员将目光重新移回道路驾驶场景（eyes-on）。

目前，正在讨论是否应在国际车辆法规中允许使用此类系统，这可能会使它们被安装在英国销售的车辆上。

这里报告的证据审查使用了已发表的文献，并补充了对驾驶员监控系统供应商的访谈，以确定：
1.  提供持续纵向和横向控制的ADAS是否会刺激驾驶员注意力不集中；
2.  使用手离式ADAS是否会进一步加剧注意力不集中；3.  是否存在方法可以减轻使用此类ADAS驾驶时驾驶员注意力不集中的倾向，并促进驾驶员快速重新参与驾驶任务。

总体结论是，研究证据表明，与手动驾驶相比，使用手扶式（hands-on）纵向和横向辅助驾驶会导致驾驶员注意力不集中程度增加，而手离式（hands-off）系统则进一步加剧了这一问题。

然而，鉴于手离式系统目前仅在北美可用，尚不确定这些发现是否可以转移到英国驾驶员身上，因为英国驾驶员通常比北美同行更不可能从事与驾驶无关的任务。（英国司机更不容易脱手脱眼？那是他们没有机会体验可以脱手脱眼的系统，不要去考验人性）

目前驾驶员监控系统可靠地捕捉驾驶员注意力不集中的能力存在一些疑问，英国驾驶员对恢复注意力的提示做出适当反应的意愿也存在疑问（论惩罚措施的必要性，必须要有禁用惩罚措施）。因此，总体而言，对于是否允许手离式控制辅助存在一些理解上的空白。这表明需要进一步研究以帮助解决不确定性。

1. 引言

1.1 研究范围

为道路车辆提供高级驾驶辅助系统（L2/L2+）以支持驾驶员对车辆的控制和操控，变得越来越常见。

这些系统可以分析车辆环境、告知或警告驾驶员，并通过主动稳定或操控车辆来增加驾驶舒适性。在适当情况下，其中一些系统可以被启用，以显著减少，甚至取代驾驶员对车辆纵向和横向控制中的输入，使驾驶员免于与油门/刹车踏板的交互，并在不同程度上协助转向控制。

然而，此类功能仍使驾驶员对动态驾驶任务的安全负责，因此符合汽车工程师协会（SAE）自动化层级的第2级（L2）。

在L2驾驶中，驾驶员被期望在意识到ADAS无法处理某种情况，为了维护自身和其他道路使用者的安全，应立即恢复对驾驶控制的输入。

因此，此类技术需要“驾驶员支持”，与第3级及以上的“自动驾驶”形成对比。在自动驾驶中，动态驾驶任务的安全责任由自动驾驶系统承担。在L2辅助驾驶下，驾驶员仍需持续关注道路和交通状况。

目前，在使用此类功能时，英国驾驶员被系统本身要求保持一手或双手在方向盘上，就像在没有辅助的情况下驾驶一样。这符合联合国欧洲经济委员会（UNECE）关于转向的第79号法规，该法规不允许设计用于手离驾驶的系统。

该法规要求，如果驾驶员在使用辅助转向驾驶时双手离开方向盘15秒，就会发出光学警告。如果再过15秒仍无手放在方向盘上，就会发出声音警告。如果再过30秒仍无手放在方向盘上，辅助转向就会被停用。（15s~30s~60s）

英国驾驶员有普遍的法律义务始终适当控制车辆，而且《公路法》第160条规定要“尽可能双手放在方向盘上驾驶”。该规则还指出，在使用ADAS时，驾驶员应“按照制造商的说明使用任何系统”。

《公路法》的规则可以在法庭诉讼中作为对驾驶员不当行为的证据。相比之下，在北美，允许使用允许双手离开驾驶的L2系统的车辆，例如凯迪拉克的超级巡航系统、特斯拉的FSD系统。此类系统通过在确定驾驶员对前方道路的视觉注意力不足时发出警告来保持驾驶员的注意力。

联合国欧洲经济委员会（UNECE）的ADAS工作组也在考虑制定一项法规的可能性，该法规可能会允许在名为驾驶员控制辅助系统（DCAS）的广泛类别下进行这种双手离开方向盘的辅助驾驶（R171.01允许在高速公路工况下抑制脱手报警）。 

除了现有的L2辅助驾驶的持续车道内驾驶能力外，这种DCAS系统还可以提供无需驾驶员确认的变道能力（R171.01自主换道只能在高速公路工况下，且未抑制脱手报警的情况下使用）。如果这种L2功能的变体在国际层面获得批准，那么它就有可能在英国使用。

双手离开方向盘的驾驶完全将驾驶员从车辆控制中解脱出来，如上图的外环所示。 与控制回路的分离带来了促进驾驶员注意力不集中的风险，因为需要转向输入会促进注意力集中，而且观察通常没有事件发生的道路场景（监督控制）的单调性，可能会促使驾驶员在其他地方寻找刺激。

虽然对于手扶式L2驾驶也可能有这种风险，但与车辆控制的这种更大程度的解耦可能会降低驾驶员对驾驶任务的参与度，因为我们知道，个人可以采取的行动将引导他们对环境的注意力和探索。

因此，本研究受交通部委托开展，旨在获取见解和证据，以支持进一步制定有关ADAS功能的法规。有必要确保这些功能实现其主要目标之一，即减少碰撞，并且不会产生驾驶员注意力降低或误用的负面副作用，从而损害车辆乘员和其他道路使用者的利益。需要确定以下几点：

1.  提供持续纵向和横向控制的ADAS是否会刺激驾驶员注意力不集中；
2.  使用手离式ADAS是否会进一步加剧注意力不集中；3.  是否存在方法可以减轻使用此类ADAS驾驶时驾驶员注意力不集中的倾向，并促进驾驶员快速重新参与驾驶任务。

1.2 研究主题和方法

本研究集中于四个主题：
1. ADAS系统在驾驶任务中提供的辅助程度。2. 监控用户注意力的方法，涵盖驾驶员实时监控的当前技术水平以及各种方法的稳健性。这里的一个主要问题是是否可以从视觉注意力的测量中推断出“注意力在道路上”。
3. ADAS，特别是允许手离驾驶的ADAS，对用户注意力的影响。4. 提醒用户并重新吸引其注意力的方法。

主题1通过审查行业文献以及Euro NCAP测试协议和测试结果来解决。

主题2通过（i）与驾驶员监控系统供应商的访谈，（ii）与驾驶员注意力研究人员的访谈，以及（iii）我们对欧盟委员会机动车工作组关于高级驾驶员分心警告系统DDAW法规的当前讨论的了解来解决。该系统将按照2019年欧盟通用安全法规GSR实施。