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多任务处理时是什么驱使视线持续偏离道路-能力，实践或策略
Robert Brostrouml;m 1, Mikael Ljung Aust1, Linnea Wahlberg2, Laban Kauml;llgren2
1Volvo汽车公司，瑞典
2瑞典国家公路运输研究所（VTI），瑞典
摘要：摘要:NHTSA提出了驾驶模拟器车载任务的符合标准。这些标准排除了使用了太长时间观察的参与者的数据。在目前研究中让30名参与者驾驶高保真驾驶模拟器进行三次娱乐任务。对视线偏离道路持续时间的三个数据路径进行分析，以评估长时间观察者的普及程度和长时间观察者的存在可能原因。结果表明，第85百分位的视线偏离道路持续时间很常见，参与者之间有着显著变化。另外，长时间观察者的数量因为重复次数而降低，但任务类型改变不引起变化。此外，还有车手之间在连线测验上的表现和第85百分位的视线偏离道路持续时间没有相关性。因此，在视线偏离道路的变化似乎更反映个人观察策略，相比于车内任务的复杂性，或通过连线测验测得的个人表现个人能力。这项研究对一致性测试程序的进一步发展有影响。
正文
自然驾驶的研究表明，在视线从前面道路离开超过一定的时间是一个促进碰撞的关键因素（Dingus等人，2006，Klauer等人，2006，维克多和多扎，2011，Liang等2012）。这一事实，加上无处不在利用信息技术的社会转型，已经把司机分心放在行车安全议程的首位。从一个汽车设计点，如吃，喝，并与乘客互动娱乐的多种来源在于制造商的影响之外。然而，随着OEM厂商做控制设计驾驶时涉及视觉人工干预，就如何最大限度地提高可用性，并最大限度地降低分心的视觉干预互动的车辆系统被纳入车辆设计过程（Brostrouml;m，本特松和Axelsson，2011）。
一些设计准则已经公布，包括欧洲的声明（2008年EU），JAMA指引（2004年JAMA）和联盟指引（2006年汽车制造商联盟）。最新加入是由美国国家公路交通安全管理局提出的可视人工交互车载系统交互指南（NHTSA，2012）。本指南通过两步程序接近视觉干扰。首先，它会列出某些任务是开车时应该总是不可用，例如，互联网和社交媒体的浏览。对于其他的任务，指导方针指定若干准则，用以在车辆行驶前对车载系统任务进行评估。
这些准则的发布是非常及时并将带动车辆安全前进。然而，一些构想可能需要通过来自于光的新信息来修正，并且NHTSA提出第一视线偏离道路持续时间标准可以是其中的一个。其内容如下：
在进行车内任务时，24个试验的参与者中至少有21人，对前方道路场景的视线扫视时间大于2.0秒的持续时间不超过总时间的15％（四舍五入）。
为了解释为什么该标准可能需要修改，对前面道路和车载任务之间视觉注意力共享的一个简短的讨论是必要的。这种关注共享可以被描绘成一个重复周期。司机首先看路，再次检查自己的安全边际，然后看车载显示琪，以完成当前的任务，然后再检查安全边际，等等。
司机一般将试图在一秒或更短的时间内获取车载任务的信息，然后将他们的视线回到道路上（Wierwille，1993）。如果需要更长的时间来获取足够的信息，他们可能会继续将视线从前方道路移开一段额外的时间。然而，如果时间超过约1.5秒（Wierwille，1993），司机会将自己的目光重新投向道路，稍后再次尝试获取信息，见图1。
人的行为通常与内部和个人之间的某些变化有关。因此，即使所有的驾驶员都有一个时间点，他们觉得有必要其将视线返回到道路上（Wierwille，1993），但是不可能所有驾驶员的这个时间点具有相同的数值。有些人可能更喜欢快节奏周期（也就是，快速的一瞥显示器，再快速的一瞥道路，再快速的一瞥显示器，等等），然而有些人可能被认为是长时间观察者，也就是说他们停留在每个循环步骤的时间更长。（Ljung et al，2013年）
因为这种可变性所反映的国家公路交通安全管理局的标准所隐含的潜在问题是，按照目前的书面标准，这个标准带来的通过/失败越野眼睛扫视持续时间测量到个人层面，而不是在组级别进行测量。首先，每个个体基于他们是否满足85%的越野观察持续时间标准，即任务期间的越野目光的是否至少85％在2.0秒以内。其次，确定满足这一要求司机的比例。
如果我们假设驾驶员之间的越野观察时间的可变性存在，有些司机可能更喜欢自然的循环时间，这将使他们不满足85%的标准。因此，如果这样的自然“长时间观察者”的相对广泛程度大于NHTSA标准的3/24允许值，然后从24个实验参加者中随机取样重复实验，学员将不时导致车内任务失败，这是因为正常驾驶的可变性而不是任务设计很差。以此找出 “长时间观察者” 是否存在，以及如何让他们在正常的驾驶员中变得寻常是非常重要的。
图1 用于车载任务绩效的视觉取样1模型，Wierwille（1993年）
将视线移入驾驶室
开始提取需要的信息
估计经过的时间
内否在0.5S或更短的时间内把信息分类
这样做并带着信息把视线回到前方道路上
是
开始提取需要的信息
估计经过的时间
内否在1.0S或更短的时间内把信息分类
这样做并带着信息把视线回到前方道路上
是
开始提取需要的信息
估计经过的时间
内否在1.5S或更短的时间内把信息分类
这样做并带着信息把视线回到前方道路上
是
有充分的理由期待，这种可变性是存在的。一个在公路上的研究发现，老年驾驶员在完成车内任务时有更长的时间眼睛视线偏离道路，他们往往看一眼任务显示屏的时间超过2秒（Wikman＆Summala，2005）。另外一个在道路上的研究（Ljung et al，2013）发现，六分之一的司机有85%越野观察持续时间超过2秒。此外，模拟研究发现，司机可以分为三种视觉战略集群，其中的“高风险群”从道路移开视线的时间最长，也有最短的时间冲突（麦兹，博伊尔和Lee，2010）。
因此需要更多的不断研究为什么存在这些变化，以及如何在符合性测试让它们可以被控制。一个可能的原因是，第85百分位的可变性与由连线测验（1998克洛）测定的个人视觉搜索，电机的速度和心理弹性方面有关。这种相关性被发现在检查老化和分时（Wikman＆Summala，2005年），老司机的能力（艾默生，等2012）和脑损伤后个人能力的路上研究中（哈格雷夫，Nupp和埃里克森，2012年）。
由于有限的测试前的练习，另一种可能是变异包含对工件的研究。例如，当测试参与者熟悉不同的任务，大量的可变性取决于可以预期的以前的知识。因此，测量通常是在一些试验后进行，该工件将可以捕获它的早期变化。
第三种可能性是，这个变化取决于驾驶员的策略，例如风险承受（麦兹，博伊尔和Lee，2010），投入精力和现实世界的复杂性之间的不匹配，（Brostrouml;m和戴维森，2012）或由于前方视野的不确定性积聚的变化。（Wierwille，1993年）然而，无论哪个答案最终被证明是正确的，视线偏离道路持续时间的变化需要进一步研究的。
目前的研究有两个目标。一个是研究随机招募测试参与者之间的“长时间观察者”的普及程度。另一个是研究长时间观察者的容量，实践和战略相关性的存在的可能原因。
方法论
这项研究是瑞典国道和交通运输研究所，VTI，在瑞典的林雪平市驾驶模拟器进行的。设计是按小组进行的。共有30个测试的参与者，尽管有14个由于眼动跟踪质量很差而不得不被排除。其余参与者年龄分别在25岁至54岁（M= 36，SD= 8.6），九男七女。所有这些参与者，都拥有驾驶执照5年以上。
所有参加者在驾驶时执行的收音机任务，电话任务和声音设置任务。三个任务构成一个任务组，每组试验重复三次（见表1）。
|
顺序 |
任务类型 |
重复 |
|
1 |
收音机 |
1 |
|
2 |
电话 |
2 |
|
3 |
音响设置 |
3 |
|
4 |
收音机1 |
1 |
|
5 |
电话1 |
2 |
|
6 |
音响设置1 |
3 |
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7 |
收音机2 |
1 |
|
8 |
电话2 |
2 |
|
9 |
音响设置2 |
3 |
仪器
车辆实体模型是一个装载MY2003自动变速器的9-3运动轿车。视觉系统包括3个DLP投影机（1280times;1024分辨率）提供120度的前方视野。提供边缘融合和几何校正的专用显卡。并入后视镜提供后方视野的3个LCD显示器。模拟车辆，道路和风力声音，并通过车载扬声器系统介绍。移动基础有三个部分：一个线性滑轨，倾斜运动系统和一个振动台。滑轨可以在直线运动速度高达plusmn;4.0米/秒时提供plusmn;3.75米振幅并且加速度高达plusmn;0.8g。倾斜运动系统可以产生- 9度到 14度的俯仰角和plusmn;24度的滚动角。振动台能提供plusmn;6.0厘米的垂直和纵向运动，还有plusmn;6度的最大侧倾角和plusmn;3度螺旋角。
一个9.7英寸的触摸屏平板电脑被放置在汽车的中控台前面。计算机包含样机信息娱乐应用，包括电话拨号，收音机调谐和声音设置。对于眼跟踪，使用从智能眼专业版5.9（智能眼，a.n.d.）四个摄像机系统。三个摄像机被定位在仪表盘上的顶部，另一个只是被定位到平板计算机的右侧。从眼睛跟踪数据记录在40赫兹的采样率进行。
模拟器运行后，参与者会进行一次连线测试。这个实验在一个23英寸的触摸屏上进行，参与者触碰宽度为2.74cm的目标圆。
驾驶任务和车内任务
主要任务是在高速公路上开车大约30分钟。参与者被告知要他们像是在通常类似情况下驾驶，保持限速（90公里/小时）。迎面而来的车辆的平均速率是每分钟三辆车，其他车辆平均一分钟一次超过参与者。他们不得不平均每两分钟一次超过较慢的车辆。
参与的驾驶员还要执行平板电脑的三个车载任务。第一项任务是拨打自己的电话号码。通过显示屏上的按钮，参与者首先打开手机功能，然后在键盘上，他们拨打他们的电话号码，并按下呼叫按钮。然后，他们按下另一个按钮挂断了电话。参与者被告知，该系统是一个实物模型，并没有信号被发送到接收号码。
第二项任务是要手动调谐到一个特定的频率。按显示屏上的按钮，参与者首先打开收音机功能，然后选择手动调整。它们通过调节频带的标记，然后将其擦到指定的频率或通过按频带两侧的箭头按钮接通的频率。
第三个任务是改变在声音设置低音和高音的水平。声音设置显示在显示器时，按下显示器上的按钮打开。然后设置低音和高音水平刷入的位置。
每个任务的进行是以提前录好的语音消息，指示司机做什么和任务的细节，例如调到哪个频率 。启动之后各车载任务参与者被指示按主页按钮，所以每个任务从平板电脑上的相同交互作用点开始。
连线测验
该连线测验测量处理速度，排序，心理弹性和视觉运动技能（Bowie和哈维2006）。传统上有两个部分。在A部分，参与者通过按数字顺序绘制一系列包围起来的数字之间的线路将他们连接起来。在B部分，参与者为了连接两个圆圈数字和字母，数字和字母之间相互交替（1-A-2-B-3-C等）（鲍伊和2006哈维）。在这项研究中，使用了连线测验的电脑版（Summala，Etholeacute;n，Leino，Niskakangas，莱恩和沙里宁，2008）。它是一个触摸屏，参与者按目标圆圈进行，见图2。
图2
连线测试部分A（左）和B部分（右）的屏幕。所有目标有黑色圆圈和第一目标（1）用蓝色圆圈突出显示。
测试包括A部分和B部分，其中A部分包含有固定的位置，B部分每按一次，之后随意变更目标的位置。每轮包括20个目标，并根据表2中的顺序进行两次。
|
顺序 |
回合 |
目标 |
状态 |
|
1 |
A部分固定 |
数字 |
固定 |
|
2 |
A部分随机 |
数字 |
随机 |
|
3 |
B部分固定 |
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