基于老龄驾驶行为之汽车人机适老化研发研究

本文是机械工程论文，本文创新性地从设计学的角度研究老龄驾驶行为，将其分为驾驶感知行为、驾驶决策行为和驾驶操控行为三个层面，并以交互方式为设计切入点，通过理论分析、调研访谈等研究方法层层递进地探究交互方式与老龄驾驶行为的关系以及老龄驾驶人对不同交互方式的使用体验，然后通过设计驾驶模拟实验具体分析老龄驾驶人在使用不同交互方式完成次驾驶任务过程中驾驶行为的影响因素和交互需求，将各层面驾驶行为的影响因素与交互设计要素建立关系，构建汽车人机交互适老化设计模型，并根据影响因素的特征结合老龄驾驶人交互需求，从老龄驾驶感知、决策和操控三个方面提出了对应的汽车人机交互适老化设计策略。通过对全文内容的归纳和整理，笔者总结出本文的主要研究成果有以下几点：1.将老龄驾驶行为分为老龄驾驶感知行为、老龄驾驶决策行为和老龄驾驶操作行为三个层面，并根据老龄驾驶人的生理心理特征总结出了三个层面的行为特征。

第一章绪论

从老龄驾驶行为的角度寻找汽车人机交互适老化的设计机会点，将老龄驾驶行为分为感知、决策和操控三个层面，依据定性定量结合的研究思路，通过理论分析和实验研究获得汽车人机交互过程中老龄驾驶行为的影响因素，并将影响因素与人机交互设计要素相对应，最终引导汽车人机交互适老化设计模型和策略的提出。探索如何通过交互方式层面的设计来提升老龄驾驶体验和安全性，本文选取交互方式作为设计切入点，通过理论分析交互方式对老龄驾驶行为的影响机制，由此将二者建立关系，并通过调研获知目前老龄驾驶人驾驶过程中使用交互方式时存在的问题，针对问题进行以交互方式为自变量驾驶行为表现为因变量的驾驶模拟实验，实验一方面是为了从交互方式角度探寻老龄驾驶行为具体的影响因素，另一方面是通过涉及完整驾驶流程的实验找寻其他相关的影响因素，最终以交互方式及其相关要素为设计点来提出汽车人机交互适老化设计策略。另外，基于汽车人机交互适老化程度低的背景问题，本文旨在得到一套较为科学完整的交互设计策略，从新的角度探讨未来可以针对老龄驾驶人整个驾驶交互流程进行设计优化的参考标准。

第二章老龄驾驶行为与汽车人机交互相关研究

2.1相关概念界定

驾驶感知行为是驾驶人通过视觉、听觉等对驾驶环境、交通环境以及汽车驾驶状态等的感知过程。这一过程主要由感觉器官完成，其中90%以上的信息通过驾驶人视觉观察获得。因此，对驾驶人眼动规律的分析是研究驾驶人感知行为特征的关键。驾驶决策行为是驾驶人通过感知获得信息后，结合驾驶人自身驾驶经验和技能，经过大脑分析，作出有利于汽车安全驾驶的决策。这一行为主要是以“环境信息、交通情况、驾驶状态”为输入，以“驾驶决策”为输出的一种映射关系，并且跟驾驶人自身特征和驾驶任务内容有密切关系。这一过程主要由中枢神经系统完成。驾驶操控行为是驾驶人根据决策作出的反应和动作，一般指驾驶人利用身体部位通过控制装置向系统输入指令的过程，主要目的是操控车辆前进或者进行与驾驶无关的活动，如接听电话、调节温度等。

2.2老龄驾驶行为特征分析

由于老年驾驶人光线感知能力下降，对相比驾驶环境较弱的灯光信号如白天的车灯、信号灯等感知减弱，理论上需要更短的距离和更长的时间才能察觉到，但实际驾驶环境难以满足以上条件，从而造成老龄驾驶人判断决策和动作阶段时间少，导致发生交通事故的概率增加。大部分老龄驾驶人对颜色的分辨能力较弱，可能导致老龄驾驶人对信号灯判断出错，同时老龄驾驶人的视觉敏感度也会下降，研究发现，年龄增长导致老龄驾驶人对比敏感度减弱，炫光敏感度增强6，更容易受到驾驶环境中的反射太阳光和汽车大灯的干扰。老龄驾驶人在视觉感知过程中扫视幅度会缩减，也即单次扫视所覆盖的范围降低，单次扫视能获取的信息较少，实验测试表明，老龄驾驶人在驾驶中注视点的扫动频率高，表现的更谨慎。在复杂的环境道路上，老年驾驶人分散和转移注意力的能力下降7，而且老龄驾驶人的视觉注意较多地集中在正前方，对汽车左右侧注视区域的交通情况兼顾性较差。

第三章汽车人机交互适老化的研究方向和框架..............................................................31

3.1汽车人机交互适老化与老龄驾驶行为的关系...........................................................31

3.2汽车人机交互适老化研究方向确认...........................................................................35

第四章汽车人机交互中老龄驾驶行为影响因素的实验探究..........................................46

4.1实验理论准备...............................................................................................................46

4.2实验内容和过程...........................................................................................................50

第五章基于老龄驾驶行为的汽车人机交互适老化设计策略..........................................74

5.1基于老龄驾驶行为的设计模型...................................................................................74

5.2基于老龄驾驶感知行为的设计策略...........................................................................78

5.3基于老龄驾驶决策行为的设计策略...........................................................................79

第五章基于老龄驾驶行为的汽车人机交互适老化设计策略

5.1基于老龄驾驶行为的设计模型

为了将驾驶行为和汽车人机交互设计联系起来，从人机交互的本质出发，将第二章中所研究的驾驶行为系统和汽车人机交互系统进行对应，发现：用户通过生理感觉器官感知场景中物质的或非物质的信息即为驾驶感知行为；用户基于驾驶目的结合自身经验和心理感受去分析前期感知到的内容，并输出操控方案即为驾驶决策行为；用户利用各种交互方式，通过触控屏、手势感应器或眼动传感器等工具或媒介作出对应的交互动作，也即交互行为或者驾驶操控行为，系统会予以反馈，反馈信息作为系统的应答继续被驾驶人感知，从而引发下一个人机交互过程。由此可见，驾驶行为包含于汽车人机交互的过程之中，并且用户作为行为的发起者，同时也是交互体验的评价者。具体的对应关系见下图5-1。同时也能够提升解决失误问题的效率，从而达到增强交互操作稳定性的目的。容错率的提升依赖于良好的交互反馈，交互反馈也是汽车人机交互适老化设计中重点关注对象，交互反馈能够让驾驶人确认交互操作的完成，对于老龄驾驶人而言，往往更加信任能够给予足够明显反馈的交互方式，例如物理交互，按键按下去有明显的物理位移，因此目前大部分老年人仍依赖于物理交互。

5.2基于老龄驾驶感知行为的设计策略

人机交互中需要感知的车载信息主要是显示信息，包括状态信息和反馈信息。在实验后的访谈中部分老龄驾驶人提出了希望能尽快找到音乐APP的需求，以免搜索过程占据视线太久影响观察路面。由前文研究可知，老龄驾驶人在驾驶过程中扫视幅度缩减且注意力转移能力下降，其视线大部分集中于汽车正前方，因此在汽车人机交互适老化设计中，需要考虑调整信息显示的区域使得老龄驾驶人在自身生理心理特性的驱动下能够更容易感知到信息，例如将地图内容由中控屏移到液晶仪表盘或者抬头显示器上，如图5-4所示，使老龄驾驶人只需抬头小幅度扫视就可以获知路线信息，同时减少了视觉资源分配不均的情况，进而减少了驾驶分心。汽车零配件供应商采埃孚为L3级别的自动驾驶车辆设计的概念方向盘体现了类似的理念，如图5-5所示，它将屏幕装在了方向盘上，并且没有实体按键，通过对方向盘主体上的不同位置进行拍打来实现交互操作，例如轻敲方向盘屏幕上方表示鸣笛。

第六章总结与展望

随着我国社会老龄化程度的不断加深，老年群体不断壮大，新时代的老年人对于驾驶出行抱有很高的热情。而随着技术的进步和汽车产品的迭代，车载智能系统的功能越来越强大，为普通驾驶人带来了便利的控制和丰富的娱乐社交，但对于老年人并非如此。老龄驾驶人由于生理心理的特殊性，处理信息和感知反应等能力有所减弱，车载信息的不断增加与老龄驾驶安全性和体验形成了冲突，因此对于汽车人机交互适老化设计的研究有着重要意义和价值。2.根据汽车人机交互认知因素结合老龄驾驶行为特征分析出了老龄驾驶行为表现与体验的评价因素，并在实验中将定性的评价因素转化为定量的评价指标。3.将交互方式与老龄驾驶行为建立联系，并根据二者各自的特征从理论层面分析得出五种交互方式对老龄驾驶行为的影响机制。4.根据老龄驾驶行为各个层面的影响因素与交互设计要素的对应关系，结合老龄驾驶行为评价因素和指标构建了基于老龄驾驶行为的汽车人机交互适老化设计模型。5.基于老龄驾驶行为提出汽车人机交互适老化设计策略，在老龄驾驶感知行为层面需要提高车载信息的易见性，并弥补老龄驾驶人的感官缺陷；在老龄驾驶决策行为层面需要依据任务属性优化和引导交互决策，并考虑使交互输入形式及含义符合老龄驾驶人的心理模型；在老龄驾驶操控行为层面需要考虑降低老龄驾驶人的肢体负荷，简化交互操作步骤，并增强交互操作的稳定性。
参考文献（略）