诺亦腾学术前沿分享 第八期
研究领域 | 自动驾驶 人车交互
论文作者 | 西班牙 阿尔卡拉大学 欧盟委员会联合研究中心
Sergio Martín Serrano, Rubén Izquierdo
Iván García Daza, Miguel Ángel Sotelo
David Fernández Llorca
阅读时间 | 约2分钟
全文字数 | 约1000字
01 研究背景
自动驾驶系统的开发和训练，需要大量路况数据。知名自动驾驶模拟器CARLA，可在模拟场景中为自动驾驶系统提供丰富的训练数据，比在现实中训练风险更小、成本更低，因而广受业界欢迎。然而，CARLA难以模拟真实的路人行为，因此仅依赖模拟数据可能导致自动驾驶系统在实际应用时出现误判。
来自西班牙阿尔卡拉大学和欧盟委员会联合研究中心（JRC）的Sergio Martín Serrano, Rubén Izquierdo等五位学者，借助诺亦腾Perception Neuron Studio惯性动捕设备，将真人实时行为融入CARLA模拟器，实现虚拟环境中的人车互动，并探究不同人车交互方式对行人道路安全感的影响，生成了包含真人行为的路况数据以供后续训练。
02 实验过程
研究者在CARLA模拟器中还原了一条真实存在的人行横道。实验在一个空旷室内场地进行，参与者穿戴诺亦腾PNS惯性动捕系统后，其身体姿态动作及位置移动被精准捕捉，实时无线传输至电脑完成数据处理，搭配VR头显，参与者瞬间置身于虚拟场景中，行人能看见汽车的同时，汽车的传感器也能侦测到行人的存在。
参与者穿戴诺亦腾PNS进行实验
虚拟场景中的汽车以30km/h的速度行驶，实验要求参与者先背对人行横道站立，直至汽车足够接近，再突然转身过马路，汽车侦测到行人会启动刹车，在人行横道前及时停下。借助诺亦腾PNS，研究者得以在保障参与者生命安全、实验可控的情况下，探索人类在极端危险情形下的真实反应。
（ａ）汽车发现行人时会亮起绿灯
（ｂ）汽车未发现行人时亮起红灯
研究者对人车交互方式和刹车策略的设置
（表格整理自原文）
本研究中人车交互设备是指自动驾驶汽车正面的指示灯，打开时可准确告知行人汽车的行驶状态，关闭时行人只能根据车速的变化来推测。两种刹车策略中，紧急刹车会比缓和刹车启动时距离行人更近。研究者通过开关指示灯、改变刹车策略，考察其对参与者道路安全感的影响。
每位参与者所经历的5次实验，实验0让参与者感受车速与风险
实验1-4考察不同人车交互和刹车策略下的参与者安全感
本研究共有18位参与者，每位参与者在CARLA虚拟场景内进行5次实验，第一次实验是让参与者站在人行横道旁直观感受汽车驶过的车速，其余四次实验顺序随机，参与者会在不同的人车交互方式和刹车策略条件下过马路。
03 研究结果
实验后，参与者填写调查问卷，包括对汽车会及时停下的信心、指示灯对安全感的提升等主观感受。同时，诺亦腾PNS准确获取参与者运动轨迹，研究者得以计算参与者开始过马路时的人车距离等客观数据，推断其安全感与信心，与主观感受相互印证。
在实验1-4中，行人开始过马路时的人车距离
研究者发现，缓和刹车策略给参与者带来更大安全感，证实虚拟场景并没有扭曲参与者的感受。打开指示灯，让参与者准确了解汽车状态，也有助于提高安全感。此外，实验中参与者的动作数据被全部记录，后续用于自动驾驶系统训练，将提高对自动驾驶系统预测准确度。研究者认为，动作捕捉技术有助于在保障实验参与者生命安全的情况下，完成自动驾驶领域的探索，这将是未来的一个重要研究方向。
*本文图表除特别注明外，均摘自论文原文。
文献来源
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.
原文链接（复制浏览器访问）：https://arxiv.org/abs/2303.11463
