AR-HUD辅助驾驶系统对驾驶行为影响的研究

发布时间：2020-04-17 22:09

【摘要】：近年来,车载信息系统的不断发展,在极大丰富了驾驶员驾驶体验的同时,也在不同程度上占用了驾驶员的认知资源,引起驾驶分心。在这种复杂的信息系统下,如何有效地管理信息的复杂性,进一步提高驾驶安全成为车载信息系统亟待解决的关键性问题。目前,将AR(增强现实技术)和HUD(平视显示技术)融入到车载信息系统中的新型交互方式,正受到广泛关注。它将各车载信息叠加到真实的驾驶场景中,在满足复杂任务需求的同时,又提高了驾驶安全。因此,研究AR-HUD辅助驾驶系统对驾驶行为的影响,对车载信息系统如何有效地管理信息复杂性、提高驾驶安全以及未来的发展具有重要意义。(1)本文基于实际跟车调研和访谈法的定性研究方法对典型用户的驾驶情境进行研究,深入挖掘AR-HUD辅助驾驶系统的用户需求,并据此完成系统的界面设计,包括信息定义、模块构建以及视觉符号设计。(2)基于动态视频法的实验方法,以日间与夜间两种天气条件下五种典型的危险驾驶情境为刺激材料,借助眼动仪完成了AR-HUD辅助驾驶系统对驾驶行为影响的分析实验。(3)综合采用描述性统计、箱线图、折线图、非参数检验等数理统计方法对实验结果进行分析,得到了系统对驾驶员在驾驶过程中的眼动行为、危险反应时间指标的影响结果。借助李克特量表,分析了实验前后不同背景的被试者对该系统的主观评价。同时,基于层次分析法,建立AR-HUD系统评价指标体系,对系统的有效性进行综合评价。实验结果表明,在眼动行为方面,AR-HUD系统能显著提高夜间驾驶情境下被试者对危险兴趣区域的关注程度,降低处理危险驾驶情境信息的难度,减少认知负荷;在反应时间方面,系统能显著降低驾驶员对危险驾驶情境的感知时间,从而更迅速的对危险情境作出反应。基于层次分析法的分析结果表明,AR-HUD系统能有效改善驾驶员的驾驶行为,且夜间效果比日间更为显著。本课题的研究,验证了AR-HUD技术在提高驾驶安全、改善驾驶行为方面的作用,有利于解决车载信息系统当前所面临的问题,为车载信息系统的未来发展提供了新的方向。
【图文】：

平视显示,技术原理

信息模块构建和界面视觉设计。.1 汽车人机交互界面视觉与显示设计研究.1.1 汽车信息显示的发展汽车信息显示的核心是仪表板，在上百年的发展过程中，已经经历了 4 个的阶段。起初的界面信息是通过带有刻度的仪表盘以及指针进行显示的，属械式。上世纪 90 年代，电子技术开始在汽车上的应用，真空荧光显示器（VFD液晶显示器（LCD）开始用于汽车信息的显示。薄膜场效应晶体管（TFT）显示器在 2005 年第一次在汽车上使用，此后便一直受到青睐[28]。近几年来动汽车技术不断发展，数字显示逐步成为汽车人机交互界面视觉显示的主向。除去在中控、仪表上显示各类行车信息，还可以将各类信息直接投影到驾前方的视野中。如图 2-1 所示，为平视显示技术的主要原理[28]。

显示界面,状态信息,驾驶员

图 2-2 状态信息显示界面布局警示信息模块中的警示符号，虽然并非处于常显状态，但当其出现时，则需要引起驾驶员充分的注意。因此，其图标的设计需要具有易读性，使驾驶员在看到警示图标时能立刻理解警示图标的含义并做出相应的反应。为了不增加驾驶员的认知负荷，导航信息的图标也应该越简单越好，因此本系统基于现有的道路交通标志设计了导航信息的图标，在挡风玻璃上的实时导航信息出现之前给驾驶员以警示。当有电话接入时，娱乐信息模块系统会在右下角显示来电人的名字或者号码，驾驶员通过手势操作完成接挂电话的操作，，以使驾驶员在驾驶过程轻松完成接电话的任务，有效地减少驾驶员因低头而导致的驾驶分心。如表 2-6 和2-7 所示为 AR-HUD 系统状态信息界面出现的警示信息和导航信息图标。当出现多个警示信息时，各图标按图表中的排列顺序由左到右依次排列。警示信息模块导航与娱乐信息模块
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6;U491.25

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