諾亦騰學術前沿分享? 第八期

研究領域 | 自動駕駛?人車交互

論文作者?|?西班牙?阿爾卡拉大學 ?歐盟委員會聯(lián)合研究中心

? ? ? ? ? ? ??????Sergio?Martín?Serrano,?Rubén?Izquierdo

? ? ? ? ? ? ?? ???Iván?García?Daza,?Miguel?ángel?Sotelo

? ? ? ? ? ?? ? ???David?Fernández?Llorca

閱讀時間 | 約2分鐘

全文字數(shù) |?約1000字

01 研究背景

自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)和訓練，需要大量路況數(shù)據(jù)。知名自動駕駛模擬器CARLA，可在模擬場景中為自動駕駛系統(tǒng)提供豐富的訓練數(shù)據(jù)，比在現(xiàn)實中訓練風險更小、成本更低，因而廣受業(yè)界歡迎。然而，CARLA難以模擬真實的路人行為，因此僅依賴模擬數(shù)據(jù)可能導致自動駕駛系統(tǒng)在實際應用時出現(xiàn)誤判。

來自西班牙阿爾卡拉大學和歐盟委員會聯(lián)合研究中心（JRC）的Sergio Martín Serrano, Rubén Izquierdo等五位學者，借助諾亦騰Perception Neuron Studio慣性動捕設備，將真人實時行為融入CARLA模擬器，實現(xiàn)虛擬環(huán)境中的人車互動，并探究不同人車交互方式對行人道路安全感的影響，生成了包含真人行為的路況數(shù)據(jù)以供后續(xù)訓練。

02 實驗過程

研究者在CARLA模擬器中還原了一條真實存在的人行橫道。實驗在一個空曠室內場地進行，參與者穿戴諾亦騰PNS慣性動捕系統(tǒng)后，其身體姿態(tài)動作及位置移動被精準捕捉，實時無線傳輸至電腦完成數(shù)據(jù)處理，搭配VR頭顯，參與者瞬間置身于虛擬場景中，行人能看見汽車的同時，汽車的傳感器也能偵測到行人的存在。

參與者穿戴諾亦騰PNS進行實驗

虛擬場景中的汽車以30km/h的速度行駛，實驗要求參與者先背對人行橫道站立，直至汽車足夠接近，再突然轉身過馬路，汽車偵測到行人會啟動剎車，在人行橫道前及時停下。借助諾亦騰PNS，研究者得以在保障參與者生命安全、實驗可控的情況下，探索人類在極端危險情形下的真實反應。

（ａ）汽車發(fā)現(xiàn)行人時會亮起綠燈

（ｂ）汽車未發(fā)現(xiàn)行人時亮起紅燈

研究者對人車交互方式和剎車策略的設置

（表格整理自原文）

本研究中人車交互設備是指自動駕駛汽車正面的指示燈，打開時可準確告知行人汽車的行駛狀態(tài)，關閉時行人只能根據(jù)車速的變化來推測。兩種剎車策略中，緊急剎車會比緩和剎車啟動時距離行人更近。研究者通過開關指示燈、改變剎車策略，考察其對參與者道路安全感的影響。

每位參與者所經(jīng)歷的5次實驗，實驗0讓參與者感受車速與風險

實驗1-4考察不同人車交互和剎車策略下的參與者安全感

本研究共有18位參與者，每位參與者在CARLA虛擬場景內進行5次實驗，第一次實驗是讓參與者站在人行橫道旁直觀感受汽車駛過的車速，其余四次實驗順序隨機，參與者會在不同的人車交互方式和剎車策略條件下過馬路。

03 研究結果

實驗后，參與者填寫調查問卷，包括對汽車會及時停下的信心、指示燈對安全感的提升等主觀感受。同時，諾亦騰PNS準確獲取參與者運動軌跡，研究者得以計算參與者開始過馬路時的人車距離等客觀數(shù)據(jù)，推斷其安全感與信心，與主觀感受相互印證。

在實驗1-4中，行人開始過馬路時的人車距離

研究者發(fā)現(xiàn)，緩和剎車策略給參與者帶來更大安全感，證實虛擬場景并沒有扭曲參與者的感受。打開指示燈，讓參與者準確了解汽車狀態(tài)，也有助于提高安全感。此外，實驗中參與者的動作數(shù)據(jù)被全部記錄，后續(xù)用于自動駕駛系統(tǒng)訓練，將提高對自動駕駛系統(tǒng)預測準確度。研究者認為，動作捕捉技術有助于在保障實驗參與者生命安全的情況下，完成自動駕駛領域的探索，這將是未來的一個重要研究方向。

*本文圖表除特別注明外，均摘自論文原文。

文獻來源

Serrano, S. M., Izquierdo, R., Daza, I. G., Sotelo, M. á., & Llorca, D. F. (2023). Digital twin in virtual reality for human-vehicle interactions in the context of autonomous driving.

原文鏈接（復制瀏覽器訪問）：https://arxiv.org/abs/2303.11463