摘 要

众所周知，21世纪的高科技智能化产业发展愈发迅猛，随着5G时代的到来，万物互联已成为大势所趋，为汽车进一步智能化提供了良好的基础。然而万物互联解决了物与物之间的快速交流却没办法解决人与物之间的沟通。而如今汽车还处于由传统向智能化的过度阶段，这也意味着人与汽车的交流必不可少，我们需要在适时的时刻对车辆进行接管，作为人与汽车交流的媒介人机界面（HMI）起着至关重要的作用。结合国内外对于智能汽车HMI研究，分析L3级别智能汽车驾驶过程，综合分析HMI的部分设计对于自动驾驶接管的影响，这对未来智能汽车的发展具有一定的参考意义。

本文通过查阅现阶段全球范围内智能汽车的发展状况，分析了HMI在L3智能汽车中的重要作用，探讨了国内外L3自动驾驶接管的研究状况。在合理分析构建接管行为模型的基础上，分析HMI不同的警觉信号以及次要任务设计对于L3自动驾驶接管的影响。结合研究结果，在充分考虑驾驶安全的前提下，提出合理的HMI设计，为国内L3智能汽车HMI设计提出建议，对于智能汽车的发展有一定的参考意义。

研究成果表明：不同的警觉信号都有各自的优点，如今几乎所有的L3智能汽车都不止一种信号，混合信号能更加充分地提示驾驶员潜在的驾驶风险，从而使驾驶员能够更好地完成驾驶接管。次要任务是L3智能汽车不可缺少的环节，但是HMI上过多的次要任务却容易使驾驶员过多分心而影响驾驶接管。在确保驾驶安全性的前提下，应尽量减少次要任务，但我们也可以通过一些辅助设计来降低驾驶员因次要任务的分心。

本文的特色：分析警觉信号不同形式的差别，以及混合信号的合理性。同时在确保安全性的前提下，尽量保持L3智能汽车的娱乐性，通过一些HMI的辅助设计来强化请求信号以及降低次要任务的分心程度。

关键词：L3智能汽车；自动驾驶接管；警觉信号；次要任务

Abstract

As we all know, the high-tech and intelligent industry in the 21st century is developing rapidly. With the advent of the 5G era, the Internet of everything has become the general trend, which provides a good foundation for the further intelligentization of automobiles. However, the Internet of everything solves the problem of rapid communication between things but not between people and things. However, today's automobile is still in the transition stage from traditional to intelligent, which also means that the communication between human and automobile is indispensable. We need to take over the vehicle at the right moment. As the medium of communication between human and automobile, human-machine interface (HMI) plays a crucial role. Combined with domestic and foreign research on intelligent vehicle HMI, the driving process of L3 level intelligent vehicle was analyzed, and the influence of part design of HMI on automatic driving takeover was comprehensively analyzed, which has certain reference significance for the development of intelligent vehicle in the future.

This paper analyzes the important role of HMI in L3 intelligent vehicle and discusses the research status of L3 automatic driving takeover at home and abroad by consulting the development status of intelligent vehicle in the world. On the basis of reasonable analysis and construction of takeover behavior model, the influence of different warning signals of HMI and secondary task design on L3 autopilot takeover was analyzed. Combined with the research results, a reasonable HMI design is proposed on the premise of fully considering the driving safety, and Suggestions are put forward for the HMI design of domestic L3 intelligent vehicle, which has certain reference significance for the development of intelligent vehicle.

The research results show that: different alert signals have their own advantages. Nowadays, almost all L3 smart cars have more than one signal, and mixed signals can more fully remind the driver of potential driving risks, so that the driver can better complete the driving takeover. Secondary tasks are an indispensable part of the L3 smart car, but too many secondary tasks on the HMI are easy to distract the driver and affect the driving takeover. Under the premise of ensuring driving safety, secondary tasks should be minimized, but we can also reduce the distraction of drivers due to secondary tasks through some auxiliary design.

Features of this paper: build the autopilot takeover model, analyze the differences between different forms of alarm signals, and the rationality of mixed signals. At the same time, under the premise of ensuring safety, try to keep the entertainment of the L3 smart car, and reduce the distraction of secondary tasks through some HMI auxiliary design.

Key Words: L3 intelligent vehicle；Autopilot takeover；Warning signs; Secondary task

目录

摘 要 I

Abstract Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1 论文研究的背景 1

1.2 论文研究的意义 1

1.3 论文研究的主要内容 1

第2章 智能汽车分级与研究状况 2

2.1 智能汽车的分级 2

2.2 国外智能汽车的研究状况 2

2.3 国内智能汽车发展状况 3

第3章 HMI与自动驾驶接管 4

3.1 HMI在L3智能汽车中的应用 4

3.2 L3智能汽车的自动驾驶接管 4

3.3 L3智能汽车中HMI对于自动驾驶接管的影响 4

第4章 HMI的接管请求形式和对驾驶疲劳的影响 6

4.1 HMI的请求接管信号 6

4.1.1 视觉信号 6

4.1.2 听觉信号 6

4.1.3 触觉信号 7

4.1.4 混合信号 8

4.1.5 驾驶者对不同信号刺激喜好调查 9

4.1.6 HMI的接管请求信号总结 10

4.2 HMI对驾驶疲劳的影响 11

4.2.1 L3智能汽车驾驶疲劳介绍 11

4.2.2 被动疲劳对自动驾驶接管的影响 12

4.2.3 HMI次要任务对被动疲劳的影响 13

4.2.4 次要任务在L3自动驾驶接管中存在的问题 14

第5章 改善接管效能的HMI设计 17

5.1 强化视觉请求信号的辅助设计 17

5.2 降低次要任务分心作用的辅助设计 18

第6章 总结与展望 20

6.1总结L3自动驾驶接管存在的问题与解决方法 20

6.2发展与展望 21

6.3结语 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 论文研究的背景

智能汽车作为当今汽车的主要发展方向，L3智能汽车已近逐渐走进了人们的视野，中国虽然还没有完善的智能汽车法规，但2020年已经开始制定，预计于2021年发布正式的智能汽车法规。汽车的智能化可以给驾驶员带来不一样的驾驶体验，L3智能汽车已经能够在多数情况下解放驾驶员的双手，但由于L3智能汽车还无法实现全自动驾驶，使得驾驶员要保持注意力在路况之上，所以自动驾驶接管成为了L3智能汽车的研究热门。

1.2 论文研究的意义

汽车智能化的目的是想把驾驶员从劳累的驾驶任务中解放出来，提高便利性和舒适性。但是目前智能汽车还处于过度的L3阶段，还不能实现驾驶员的完全解放。基于路况的复杂性，智能汽车往往不能做出适当的决策，这便需要驾驶员对路况进行监控和必要时候的接管来确保驾驶的安全性，作为汽车与人交流媒介的HMI便成为了影响驾驶安全的重要因素。本文的研究将对现阶段智能汽车的安全行驶有重要意义，揭示HMI对接管行为的影响来发现如今L3级别智能汽车的一些不足之处，对将来智能汽车进一步发展和过渡有重要意义。

1.3 论文研究的主要内容

结合现在L3智能汽车发展讲诉不同等级智能汽车的差别，以及与传统汽车相比驾驶员索要面临的不同驾驶任务。同时结合HMI在L3智能汽车运用，介绍HMI对于驾驶接管的重要性。运用理论知识，构建驾驶接管的过程，分析影响驾驶接管行为的因素有哪些。分析现在已有不同形式的HMI接管信号来分析不同的HMI接管信号对我们的驾驶接管行为有什么不同影响，探讨L3驾驶员的驾驶疲劳形式，分析次要任务与被动疲劳的关系，最后研究如何通过HMI的辅助设计来加强驾驶员与自动驾驶系统的沟通，同时强化请求信号的传递，减轻次要任务分心对驾驶接管的影响，通过论文分析在HMI设计中所要注意的问题，为智能汽车HMI发展提供建议。