车内ADAS警报声对驾驶人行为的影响

何爱生，山岩，宋定波



车内ADAS警报声对驾驶人行为的影响

何爱生，山岩，宋定波

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

为了揭示车内ADAS警报声对驾驶人操作行为的影响规律，进而设计有警报声和无警报声的对照试验。在模拟器上进行试验，记录18名驾驶人在有警报声和无警报声2种情况下的加速踏板位置、制动踏板位置，并取其平均值进行对比分析。研究结果表明：车内ADAS的警报声会使驾驶人做出不自主的反应操作，但操作行为幅度很小。在车辆加速和减速情况下，驾驶人在接受到警报声后主要通过降低车速来保证行车安全，不同的是，在减速情况下驾驶人对警报声的反应更为保守。研究结果有助于提高ADAS报警方式设置的合理性。

交通工程；驾驶分心；驾驶人行为；ADAS；模拟驾驶试验

前言

驾驶人分心是造成交通事故的重要原因之一[1]。驾驶人分心可以分为认知分心、视觉分心、听觉分心[2]，其中视觉分心和认知分心是驾驶人分心的主要类型。认知分心是指驾驶人思考与驾驶无关的事情[3]，视觉分心是指驾驶人的视线离开了本应关注的交通环境[4]。不论是认知分心还是视觉分心，都会在一定程度上影响驾驶人的行为，具体表现为车辆偏离车道[5]、车速波动较大[6]、平均车速降低等。

先进驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS）可对驾驶人分心时存在的危险进行预警，从而避免交通事故的发生。虽然ADAS旨在帮助驾驶人，但是研究人员发现在一定情况下ADAS也会干扰驾驶人。Fagerlonn[7]研究了碰撞预警系统的报警声对卡车驾驶人行为的影响。结果表明，该系统通过警告驾驶员进行突然的制动可能会对驾驶产生干扰。

本文基于驾驶人分心理论，在驾驶模拟器上研究驾驶过程中车内ADAS警报声对驾驶人车速保持行为的影响，为ADAS报警方式的合理选择提供依据。

1 试验方案

1.1 被试驾驶人

共招募18位身体健康的驾驶人，其中男性10位，女性8位，年龄在21~50岁之间（均值为26.2岁，标准差为2.2岁）。所有驾驶人已取得驾照，且在过去的半年中未发生交通事故。

1.2 试验设备和场景

试验设备主要为驾驶模拟器和2个扬声器。模拟器的基座固定，座位可调，并被设定为自动挡驾驶。扬声器安装在模拟器的基座上，可以发出连续的警报声。试验场景由SILAB编写，由3块55英寸的显示屏显示。

1.3 试验过程

试验开始之前，被试首先进行驾驶训练以熟悉驾驶模拟器和试验场景。之后驾驶人按照试验场景中的指示执行相应的加速、减速操作任务。每位驾驶人进行2次试验，一组有警报声一组没有警报声。试验之前没有告知驾驶人报警声的意义，且2次试验随机进行以消除学习效应。

2 数据分析

本文通过对试验组和对照组的数据进行对比分析来研究车内ADAS警报声对驾驶人的影响，主要分析警报声出现后5s的数据。考虑到驾驶人对紧急信号的反应时间一般为0.3~1.0s[8]，为便于讨论，本文取0-200ms，650-800ms，1200- 1350ms，2300-2450ms和4800-4950ms这5个时间间隔内的平均值进行分析。

3 试验结果

3.1 油门踏板位置数据分析

如图2所示，在扬声器发出警报声后，0-200ms内驾驶人尚未来得及对警报声做出反应。650-800ms内驾驶人对警报声做出反应，这段时间内驾驶人的行为主要是对警报声不自主的反应和有意识地松开油门踏板。1200-1350ms和2350- 2450ms内，驾驶人继续有意识地松开油门踏板。4800-4950ms内，驾驶人对警报声的反应基本完毕。

图1 油门踏板位置在不同时间间隔的平均值

3.2 制动踏板位置数据分析

由图2和图3可知，在不同的时间间隔内，加速和减速情况下驾驶人对警报声的反应相似，不同的是，减速情况下驾驶人对警报声的反应较为保守，直到警报响后的1s驾驶人才做出明显的制动行为，这可能与驾驶人在加速和减速不同情况下的心理有关。

图2 制动踏板位置在不同时间间隔的平均值

4 结论

（1）车内警报声在加速和减速情况下对驾驶人的影响较为相似，驾驶人主要采取降低车速的方法来保证行车安全；不同的是，驾驶人在减速情况下对警报声的反应比加速情况下要保守。

（2）在接收到警报声的早期阶段，即650-800ms内，驾驶人表现出了不自主的操作行为，虽然这些操作行为的幅度很小，这些不自主的操作行为的影响仍不可忽视。

（3）本文的研究结果对ADAS如何设置合理的报警方式提供了理论依据，下一步应研究不同的报警方式对驾驶人行为的影响，以期探索最合理的ADAS报警方式。

[1]Klauer S G, Dingus T A, Neale T V, et al. The Impact of Driver Inatte -ntion on Near-Crash/Crash Risk: An Analysis Using the 100-Car Naturalistic Driving Study Data[J].U.s.department of Transporta -tion Washington D.C, 2006.

[2] Liang Y, Lee J D. Combining Cognitive and Visual Distraction: Less Than the Sum of Its Parts[J]. Accident Analysis & Prevention, 2010, 42(3):881-890.

[3] 刘卓凡,付锐,程文冬,等.驾驶人视觉分心与认知分心研究综述[J]. 中国安全科学学报, 2015, 25(7): 29-34.

[4] 李鹏辉,胡孟夏,张文会,等.分心对驾驶人交通冲突反应时间的影响[J].中国公路学报,2018, 31(4).

[5] 马勇,石涌泉,付锐,等.驾驶人分心时长对车道偏离影响的实车试验[J].吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1095-1101.

[6] Muhrer E, Vollrath M. The Effect of Visual and Cognitive Distraction on Driver’s Anticipation in a Simulated Car Following Scenario[J]. Transportation Research Part F Psychology & Behaviour, 2011, 14 (6): 555-566.

[7] Fagerlonn J. Distracting Effects of Auditory Warnings on Experien -ced Drivers[J]. Georgia Institute of Technology,2010.

[8] 刘浩学.道路交通安全工程[M].人民交通出版社,2013.

Effects of In-car ADAS Alarm Sound on Driver Behavior

He Aisheng, Shan Yan, Song Dingbo

( School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

To reveal the influence laws of the ADAS alarm sound on the drivers' behavior, an experiment with alarm sound and no alarm sound was designed. Tests were carried out on the simulator, under the condition of alarming and no alarming, the accelerator pedal position, brake pedal position data of 18 drivers were recorded. The average value was used for comparative analysis. The research results show that the alarm sound of the ADAS in the car will cause the driver to make an involuntary reaction, but the behavior is slight. In the case of acceleration and deceleration, for safety, drivers mainly reduce the speed after receiving the alarm signal. The difference is the drivers' reaction to the alarm sound is more conservative under deceleration. The result is helpful to improve the rationality of the ADAS alarm mode setting.

traffic engineering; driving distraction; drivers’ behavior; simulation driving test

A

1671-7988(2018)22-38-02

U491.254

A

1671-7988(2018)22-38-02

U491.254

何爱生，长安大学汽车学院，硕士研究生，主要研究方向：车辆主动安全控制技术。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.012