Anticipatory look-ahead fixations in real curve driving

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0382-6
Title: Anticipatory look-ahead fixations in real curve driving
Author: Lehtonen, Esko
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Behavioural Sciences, Institute of Behavioural Sciences, Kognitiotiede
Liikennetutkimusyksikkö
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2014-11-21
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0382-6
http://hdl.handle.net/10138/136559
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: In the visual control of locomotion, gaze is used to sample information in an anticipatory manner. In car driving, this anticipation functions at both a short and long time distance. At the short time distance, gaze leads the locomotion with a small (1‒3 s) time headway. Many steering models have explained this behavior by interpreting that drivers track a steering point on the road to obtain visual information which is directly translated to steering actions. This gaze behaviour can be called guiding fixations, because the gaze is providing information for the online control of the steering. At the long time distance, gaze serves trajectory planning by picking up information from the road further ahead. In curves, a part of the road can be visible in highly eccentric positions relative to the typical guiding fixations direction. In these situations, the information needs of the trajectory planning can result in eccentric look-ahead fixations toward the curve. The role of these fixations in the visual control of locomotion is not well understood. In this thesis, I have developed algorithmical methods for the identification of look-ahead fixations from eye movement data collected with an instrumented vehicle on real roads. In a series of three experiments, gaze behavior in curves was studied. The effects of driving experience and cognitive load were also investigated. In general, fixation distributions do not suggest a clear division between guiding and look-ahead fixations. However, a clear tail of eccentric fixations is present in the distributions, which can be operationally defined as look-ahead fixations in curves. Look-ahead fixations target the whole visible road, but locations with a smaller eccentricity relative to the guiding fixations were more commonly fixated than those with a high eccentricity. Experienced drivers allocated more time to look-ahead fixations compared to novices. Cognitive load may negatively affect trajectory planning by interfering with look-ahead fixations. Based on the results, the role of trajectory planning in the control of steering is discussed. The results are consistent with a hierarchical model of driving behaviour, where trajectory planning supplies the intended path for the level of the online control of steering.Arkikokemuksenkin perusteella on selvää että autolla ajettaessa on paras katsoa minne on menossa. Esimerkiksi jos alkaa lukea viestejä kännykästä ajaessaan, voi yhtäkkiä havahtua siihen että on auto ajautumassa pois omalta kaistalta. Ajonaikaista silmänliikemittausta hyödyntämällä voidaan kuitenkin saada arkikokemusta tarkempaa tietoa siitä mihin kuljettajan katse kohdistuu. Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet että katseen suunta ennakoi auton suunnanmuutoksia muutamalla sekunnilla. Selvimmin tämä on nähtävissä mutkissa, jossa katseen siirtyminen mutkan suuntaan edeltää auton kääntymistä. Tätä katsekäyttäytymistä voi nimittää ohjaaviksi katseiksi. Kirjallisuudessa on esitetty useita erilaisia visuaalisen informaation kognitiivista prosessointia kuvaavia ohjausmalleja, jotka selittävät ohjaavien katseiden suuntautumista. Ohjausmallien mukaan kuljettaja seuraa katseellaan ohjauspisteitä tieympäristössä. Ohjausmallit kuvaavat kuinka ohjauspisteiden sijaintiin perustuva visuaalinen informaatio muutetaan ohjausliikkeiksi. Nämä ohjausmallit ovat kuitenkin yksinkertaistuksia ihmisen toiminnasta joka on pohjimmiltaan erittäin monimutkaista. Ne kuvaavat ikään kuin mekaanisesti sen, miten ohjausliikkeet tuotetaan visuaalisesta informaatiosta. Näitä ohjausmalleja voikin kutsua tämän takia online-ohjausmalleiksi. On kuitenkin selvää että ihmiset myös suunnittelevat ajolinjan, jota he online-ohjausmalleilla seuraavat. Tässä suunnitelmassa otetaan huomioon niin tieympäristö, muut tienkäyttäjät kuin tilanteeseen sopiva nopeuskin. Väitöskirjassani olen tarkastellut niin sanottuja etenemistä ennakoivia katseita, jotka todennäköisesti liittyvät ajolinjan suunnitteluun. Etenemistä ennakoivissa katseissa kuljettaja siirtää nopeasti katseensa pois online-ohjauksesta, kauemmas kohti tulevaa ajolinjaa. Ohjaavat ja ennakoivat katseet eroavat toisistaan selvästi lähestyttäessä tai ajettaessa mutkissa, koska silloin tuleva ajolinja voi olla hyvinkin paljon sivummalla verrattuna auton sen hetkiseen kulkusuuntaan. Hyvä esimerkki etenemistä ennakoivasta katseesta on se, jos juuri ennen mutkaa vilkaisee peltoaukean yli kohti mutkan päätepistettä. Väitöskirjassani olen kehittänyt menetelmiä joilla ohjaavat ja etenemistä ennakoivat katseet voidaan erotella silmänliikemittausdatasta. Olen tarkastellut mihin etenemistä ennakoivat katseet kohdistuvat, ja kuinka ajokokemus ja ajonaikainen kognitiivinen kuormitus (jollaista esimerkiksi kännykkään puhuttaessa on) vaikuttavat. Tulokset viittaavat siihen, että etenemistä ennakoivat katseita käytetään muodostamaan suunnitelmaa tulevasta ajolinjasta. Kokemattomuus ja kognitiivinen kuormitus vähensivät ennakoivia katseita, mikä viittaa siihen että tällöin ajolinjan suunnittelu on vähäisempää. Tulokset ovat tuottaneet perustutkimuksellista ymmärrystä liikkumisen visuaalisesta ohjauksesta. Tuloksilla on kuitenkin myös sovellettavuutta: Ensinnäkin, tulokset täydentävät ymmärrystä siitä mitkä mekanismit voivat olla kokemattomien ja esimerkiksi kännykkään puhuvien kuljettajien onnettomuuksien taustalla. Toisekseen, autoteknologia on matkalla kohti itsestään ajavia autoja. Ennen kuin perusperheautokin kulkee itsekseen Helsingistä Ivaloon marraskuisessa räntä- ja lumisateessa, autoihin kehitetään esimerkiksi kuljettajan katsetta seuraavia järjestelmiä, jotka voivat varoittaa jos kuljettaja ei tarkkaile ympäristöään riittävästi. Tällöin on hyvä ymmärtää että osa sivuun suuntautuvista katseista on osa ajamisen ohjausta eikä osoitus kuljettajan keskittymisestä johonkin muuhun.
Subject: kognitiotiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Anticipa.pdf 3.999Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record