Effect of cognitive load on drivers’ State and task performance during automated driving: Introducing a novel method for determining stabilisation time following take-over of control

This research paper explores the impact of cognitive load on drivers’ physiological state and driving performance during an automated driving to manual control transition scenario, using a driving simulator. Whilst driving in the automated mode, cognitive load was manipulated using the “N-Back” task, which participants engaged with via a visual display. Results suggest that non-optimal levels of workload during the automated driving conditions impair driving performance, especially lateral control of the vehicle, and the magnitude of this impairment varied with increasing cognitive load. In addition to these findings, the present paper introduces a novel method for determining stabilisation times of both driver state and driving performance indicators following a transition of vehicle control. Using this method we demonstrate that mean and standard deviation of lane position impairments were found to take longer to stabilise following transition to manual driving following a higher level of cognitive load during the automated driving period, taking up to 22 s for driving performance to normalise after take-over. In addition, heart rate parameters take between 20 and 30 s to stabilise following a planned take-over request. Finally, this paper demonstrates how the magnitude of cognitive load can be estimated in context of automated driving using physiological measures, captured by consumer electronic devices. We discuss the impact our findings have on the design of SAE Level 3 systems. Relevant suggestions are provided to the research community and automakers working on future implementation of vehicles capable of conditional automation

Väsymyksen vaikutus ajosuoriutumiseen liukkaalla tiellä

Tavoitteet Kuljettajan väsymys vaikuttaa keskeisesti niin ajokykyyn kuin onnettomuusriskiinkin. Ajo-olosuhteet taas määrittävät sen miten kuljettajat kokevat väsymyksen ajon aikana. Haastavissa olosuhteissa ajaminen saattaa lisätä väsyneiden kuljettajien tarkkaavaisuutta ajotapahtumaa kohtaan, mutta tämä voi lisätä myös kognitiivista taakkaa ja aiheuttaa näin lisää väsymystä. Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää miten liukkaalla tiellä ajaminen vaikuttaa yhdessä univajeesta johtuvan väsymyksen kanssa kuljettajan ajosuoriutumiseen. Menetelmät Kaksitoista miespuolista koehenkilöä (i’iltään 19–21) ajoivat ajosimulaattorissa 52.5 km matkan neljässä eri asetelmassa (päivä- ja yöaikaan sekä kuivalla ja liukkaalla tiellä). Subjektiivista uneliaisuutta mitattiin Karolinska Sleepiness Scalen avulla ja fysiologista väsymystä silmänräpäysten pituuden perusteella elektro-okulografiaa käyttäen. Kuljettajien ajosuoriutumista arvioitiin kolmella muuttujalla: auton sivuttaissijainnin keskipoikkeama ajoradalla, ohjausliikkeiden amplitudien keskiarvo ja ohjausliikkeiden huippunopeuden keskiarvo. Ajosession jälkeen koehenkilöt ajoivat liikennekartiopujottelutehtävän, jossa onnistumista arvioitiin erikseen. Tulokset Liukkaalla tiellä ajaminen paransi univajeesta kärsivien kuljettajien ajosuoriutumista kaikilla kolmella muuttujalla mitattuna. Kolmisuuntainen yhdysvaikutus kuljettajan tilan, tieolosuhteiden ja ajan välillä oli merkitsevä vain subjektiivisen uneliaisuuden kohdalla. Univajeisten kuljettajien uneliaisuus lisääntyi nopeammin liukkaalla tiellä, mutta tämä ei vaikuttanut heidän ajosuoriutumiseensa. Johtopäätökset Haastavissa olosuhteissa ajaminen voi lisätä jo valmiiksi väsyneiden kuljettajien väsymystä, mutta muutokset suorituskyvyssä voivat näkyä vasta viipeellä. Suuret yksilölliset erot niin väsymys- kuin ajo-olosuhdevasteissa vaativat lisätutkimusta.Objectives Fatigue is a major factor affecting driving performance and traffic accident risk. Driving conditions influence how people experience fatigue while driving. Driving in demanding conditions may increase vigilance in tired drivers; however, it may also increase cognitive load and become an additional source of fatigue. The current study investigated how driving on a slippery road interacts with fatigue caused by sleep deprivation and how it influences driving performance. Methods Twelve male participants (aged 19–21) drove 52.5 km in a driving simulator in four different conditions (day vs night and dry vs slippery road). Subjective sleep-related fatigue was measured with the Karolinska Sleepiness Scale and physiological fatigue in blink durations with electro-oculography. Three measures were used for driver performance: standard deviation of lateral position, mean steering wheel movement amplitude and mean steering wheel movement peak velocity. After each driving session, participants negotiated a cone track. The success rate for this task was analysed separately. Results Driving on slippery roads improved performance in all three performance metrics in sleep-deprived drivers. The three-way interaction between driver condition, road condition and time-on-task was significant for subjective sleep-related fatigue but not for performance. Sleep-deprived drivers became increasingly sleepy over time when driving in slippery conditions; however, this did not negatively affect their performance. Conclusions Driving in demanding weather conditions can increase the fatigue experienced by drivers; however, this change may not be initially detectable in performance. Large individual variability in response to both fatigue and driving conditions requires further research

Aerospace medicine and biology: A continuing bibliography with indexes, supplement 164

This bibliography lists 275 reports, articles, and other documents introduced into the NASA scientific and technical information system in January 1977