驾驶员使用ADAS时的注意力研究③

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

3. ADAS对驾驶员注意力的影响

很少有研究对手扶式（hands-on）和手离式（hands-off）的L2自动驾驶进行比较。然而，现有文献表明，L2驾驶，无论驾驶员是否把手放在方向盘上，都会降低驾驶员对驾驶场景的注意力，并促进驾驶员分心。

3.1 L2部分自动驾驶对驾驶员参与度的影响

研究发现，在手扶式（hands-on）L2驾驶中，即使没有次要任务的存在，驾驶员对道路和交通的注意力也会降低（Lenné等人，2019年；Noble等人，2021年）。

更确切地说，驾驶员对道路中心的注意力随着驾驶员对车辆的物理控制的减少而下降：驾驶员的注意力往往只集中在他们的控制和责任水平相关的那些因素上（Gonçalves等人，2019年，2020年；另见Reimer等人，2016年）。

在美国公路安全保险协会（IIHS）最近进行的一项调查中，通用汽车Super Cruise、特斯拉Autopilot和日产/英菲尼迪ProPilot Assist的用户，显示出不同的脱离驾驶任务和参与与驾驶无关活动的倾向（NDRA；Mueller等人，2022年）。

这三个系统虽然都是L2系统，但在驾驶员应保持的物理控制水平上有所不同：Super Cruise系统是一个手离式（hands-off）车道保持系统，Autopilot是一个手扶式（hands-on）车道保持系统，而ProPilot Assist是一个需要手放在方向盘上的车道引导系统（即触觉共享控制）。

由于这些“设计理念”的差异，如Mueller等人（2022年）所称，38%的ProPilot Assist用户表示从未收到任何注意力警告，而Super Cruise和Autopilot的用户分别只有10%和16%。这些数字显示了不同的L2系统设计如何影响驾驶员对驾驶任务的注意力参与度。

此外，44%的Super Cruise和38%的特斯拉Autopilot用户已经因长时间不响应系统的警告而被退出了部分自动驾驶功能。

因此，手离式（hands-off）的Super Cruise系统最被用户视为完全自动驾驶，很可能是由于驾驶员与车辆控制之间的物理互动减少。当然，这些系统的用户可能具有不同的人口统计特征和个性特征。然而，结果与理论（在这个意义上，物理分离程度越大，注意力分散的可能性越大）和实验研究的发现一致。

Reagan等人在2021年进行的另一项驾驶研究，比较了驾驶员手动驾驶和使用沃尔沃Pilot Assist手离式（hands-off）L2系统时的行为。他们的结果显示，使用L2系统的驾驶员脱离驾驶任务和双手离开方向盘的时间显著增加。与手动驾驶或仅使用自适应巡航控制（ACC，L1）相比，这些驾驶员更可能操作他们的手机。

3.2 影响驾驶员脱离的因素

驾驶员将手扶式（hands-on）系统误认为手离式（hands-off）系统的倾向，可能通过他们先前使用类似系统的经验而变化。

事实上，Reagan等人在2021年观察到：使用L2驾驶的经验越多，会导致非驾驶相关活动NDRA（Non-Driving Related Activities）也越多，例如吃东西、喝水、使用手机、平板电脑或笔记本电脑、交谈、睡觉、化妆或读书等（Mueller等人，2022年）。

其他作者也发现，由于对系统的过度依赖，有经验的驾驶自动化系统用户，会更多地参与非驾驶相关活动NDRA（Dunn等人，2021年；另见Feldhütter等人，2018年）。

尽管如此，驾驶员的一般驾驶经验也会影响他们在使用手扶式（hands-on）L2系统驾驶时双手离开方向盘的倾向。

Dunn和Donmez在2009年观察到，新手驾驶员在使用驾驶自动化功能时比有经验的驾驶员更多地参与非驾驶相关活动NDRA。（无知者无畏，建议每天看事故视频，每天三分钟，开车慢又怂）

在这项研究中，新手驾驶员需要持有驾驶执照时间少于3年，并且在过去一年中驾驶少于10000公里（ 6213英里），而有经验的驾驶员持有驾驶执照超过8年，并且驾驶超过20000公里（12427英里）。

3.3 与L2驾驶相关的风险

Yang等人在2021年进行的测试研究中，观察到次要任务（例如，音乐选择）对驾驶员在接管期间的驾驶表现产生了负面影响。这些研究人员发现，当驾驶员将特斯拉的Autopilot误用为手离式L2系统（hands-off），并收到系统要求其恢复控制的请求时，驾驶员接管车辆控制所需的时间会增加。

这种效应在观察平均接管时间时并未发现，而是在观察相对较长的接管时间（85百分位）时才出现。长时间的离路（off-road）注视会增加对接管请求的响应时间，有三名参与者完全没有做出反应，这表明在使用L2辅助驾驶时，驾驶员分心会产生负面后果。

驾驶员从驾驶任务中脱离进一步令人担忧，因为美国驾驶员在L1和手扶式L2驾驶期间往往会超速，从而可能增加与注意力不集中相关的风险（Monfort等人，2022）。这种倾向或许可以归因于驾驶员意识到通常在执法时会允许超过限速一定的范围。（看来各国都一样