自动驾驶中的共享控制设计

自动驾驶汽车中的共享控制与驾驶民主化

摘要

本文提出了用于影响自动驾驶汽车驾驶风格的多用户交互设计概念。由于自动驾驶汽车中没有真正的“驾驶员”，因此有必要关注车内所有乘客的角色。通过将汽车驾驶风格的决策过程民主化，所有乘客都有机会参与并改善出行体验。本文提出的设计概念旨在启发汽车中人机交互领域的设计师，使其摆脱传统车内乘客之间的等级结构，这一点在设计自动驾驶汽车和共享汽车系统时尤为重要。

作者关键词
多用户；自动驾驶汽车；驾驶风格；物理交互；灯光行为

CCS Concepts
• 以人类为中心的计算 ~ 交互范式 ~ 协作交互
• 以人为本的计算 ~ 交互设计

AutomotiveUI ‘19 附属会议，2019年9月21日至25日，荷兰乌得勒支 © 2019 版权由所有者/作者持有。ACM ISBN 978‐1‐4503‐6920‐6/19/09。
https://doi.org/10.1145/3349263.3351332

引言

随着汽车共享和自动驾驶汽车变得越来越普及，驾驶和交通的标准将发生变化。然而，在自动驾驶汽车中未来的交互设计概念通常仍将用户视为“驾驶员”（例如在 [2,9] 中），即使这些汽车是完全自动驾驶的（自动化级别5 [4]）。在自动驾驶汽车中，这种传统的驾驶员角色已不复存在，只剩下乘客，且他们之间不一定存在特定的层级关系。现有研究领域关注的是“驾驶员”与汽车之间的共享控制，例如交接时刻（如 [1]），但在实际情况下往往有多个乘客，因此有必要同时关注乘客之间以及乘客与汽车之间的共享控制。

我们采用通过设计的研究方法 [6]，探索了一种用于5级自动驾驶汽车的多用户系统的设计，该系统允许乘客之间共享对汽车驾驶行为的控制。通过这样的系统，可以让所有乘客表达其偏好，从而实现对汽车行为决策的民主化。将汽车行为根据群体而非个体进行定制，可以为所有乘客而非仅单一个体创造更好的出行体验。

在定义自动驾驶汽车中的共享控制概念时，我们采用了共享控制系统中普遍重要的方面，例如多用户动态和社会透明性 [3,7]。我们将汽车的驾驶行为定义为“驾驶风格”，因为研究发现它会影响人们在自动驾驶汽车中乘坐的主观体验 [8]。我们聚焦于文献中提到的“主动式”和“防御式”驾驶风格。通过共享控制系统，乘客可向汽车提供关于其驾驶风格的输入，从而在保持自动驾驶汽车带来新安全性和便捷性的同时，将自主性归还给乘客。

在接下来的章节中，将介绍自动驾驶汽车中共享控制的两个概念，以及自动驾驶汽车中未来多用户系统的设计考虑。

概念设计

概念1

第一个设计概念将共享控制系统表现为位于汽车中部的长条形触摸屏，所有乘客均可使用（图1）。屏幕上显示了汽车正在行驶的路线。乘客可以通过滑动选择不同的驾驶风格，在防御式到主动式之间调整汽车在部分路线上的驾驶风格。

虽然共享控制方面在此概念中明显存在，但乘客之间仍存在一定层级关系，因为前排座位的乘客可以覆盖后排乘客所表达的任何偏好。此外，汽车在交互中的自主性较小，因为它必须遵从乘客设定的设置。在第二次迭代中，进一步探讨了这些方面。

概念2

在第二种设计理念中，通过在仪表板上集成一个圆形灯光装置，将汽车具体表现为一个内部的自治代理。

汽车。该对象的行为代表了汽车的状态或“核心”。灯光的颜色反映了驾驶风格，从主动式（橙色）到防御式（蓝色）。外圈显示整体状态，中圈显示前排乘客的偏好，内圈反映后排乘客的偏好。灯光动态展示了汽车对乘客输入的反馈：例如，闪烁的灯光可能表明由于接收到相互冲突的输入，汽车无法确定应采用何种驾驶风格。

乘客可以通过与汽车的“触觉感应器”互动来表明他们的驾驶风格偏好。这些感应器延伸至后排，在四个位置汇聚（每位乘客一个）。按压柔软感应区将告知汽车该乘客更偏好主动式驾驶风格，而轻柔抚摸则表示更偏好防御式驾驶风格。

由于汽车在此多用户系统中与乘客一样是一个代理主体，因此让乘客能够看到它在思考和处理信息非常重要。目前这一过程通过车内不同位置出现的光迹来呈现。光线的移动和颜色显示了乘客的输入如何从感应器传递到仪表板中的‘心脏’，从而让所有人都知道通信正在进行中。

设计启示

基于上述原型迭代，我们提出，集成到自动驾驶汽车中的共享控制系统应包含：
- 每个乘客的个人用户界面，可用来表示希望改变汽车的行为；
- 一个公共界面，显示对汽车行为所表示的期望改变的综合情况；
- 车辆界面，自动驾驶汽车（AV）在此显示其当前行为以及对其必须执行操作的确信程度；
- 驾驶行为中表示希望改变的可视化展示。

讨论

本研究中，我们有意采用多用户方法，以实现自动驾驶汽车乘客之间以及乘客与自动驾驶汽车本身之间的共享控制。由于这一理念此前尚未被探索过，因此我们对自动驾驶汽车交互设计领域的主要贡献在于提出了驾驶民主化的理念。

在所提出的协作交互中，系统代理（在本例中包括汽车以及不同的乘客）行为的可见性是在实现共享控制并最终实现驾驶民主化方面的一个重要方面。这与现有文献一致，即意图的沟通有助于建立共享情境意识和信任 [5]。

我们的工作提出了多用户控制是一个值得探索的有趣方向。然而，所提出的概念仅为初步的设计探索，尚未经过用户充分评估。因此，未来研究可以关注人们对于在汽车场景中进行多用户交互这一概念的反应，这一点对于汽车共享系统尤其重要；同时也可以研究他们如何应对我们在设计中提供的控制级别。这可以通过在模拟环境中进行魔法奥兹实验来评估，特别是需要关注不同群体（例如家庭成员之间与陌生人之间）的群体动态。

我们认为，由于自动驾驶汽车中“驾驶员”角色的变化，未来对自动驾驶汽车设计的研究可以从多用户方向的研究中获益。我们希望未来研究人员可以借鉴我们的工作，以启发他们在自动驾驶汽车领域探索与当前大多数研究不同的方向，并超越汽车中的传统层级和交互形式。