Study of stress and its regulation in the context of autonomous driving in the light of individual differences
Etude du stress et de sa régulation en contexte de conduite autonome à l'aune des différences individuelles.
Résumé
Stress is a phenomenon frequently encountered in driving. It can affect the safety and comfort of users. Driving automation offers new ways to improve safety and reduce the danger posed by some human factors. However, it can also result in the concomitant occurrence of non-driving related tasks, and still inevitably requires supervision during phases of manual driving. To mitigate the negative effects of stress, implicit (or subtle) regulation strategies that do not impair the driving task can be used. Because driving automation is increasingly available to a variety of individuals, it is therefore important to consider the individual differences between persons that can influence stress and its regulation.The objectives of this thesis were threefold: (1) to study the effects of stress during an autonomous driving situation with takeover and manual driving phases, (2) to verify the effectiveness of regulation techniques based on the modulation of the physiological response on the level of stress and (3) to consider the individual traits that can influence stress and its regulation in the context of safety and comfort during autonomous driving.To achieve these objectives, we first identified stress regulation techniques applicable to a driving context. Some of these techniques, based on physiological modulation (cardiac and respiratory), were tested both in a laboratory context and in an autonomous driving simulation. A game was designed to induce stress during the supervision task, and behavioral and physiological measures were used to investigate the impact of this stress on individuals and on their performance on the supervision task and on manual driving. In both experiments, individual traits (e.g., personality, driving habits) were considered in the study of stress and regulation techniques.The results showed that stress increased the level of engagement of participants toward the game, despite weakly negative effects on safety (in terms of responses to takeover notifications and driving behavior). The subjective effects of stress and regulation techniques varied according to individual traits related to the interpretation of stressful context, and to the perception of the bracelet used. Regulation was most effective when it allowed the attention to be diverted from the stressors, without being perceived as an additional difficulty. The mechanism of attentional redeployment seemed central to the functioning of cardiac regulation, whereas it seemed to support the effectiveness of physiological modulation in the case of respiratory regulation. These results show that the use of implicit regulation should consider the level of attention that they require to be effective, which may vary between individuals.
Le stress est un phénomène couramment rencontré lors de la conduite automobile. Il peut affecter la sécurité et le confort des usagers. L’automatisation de la conduite ouvre la voie à une amélioration de la sécurité et à une réduction du facteur humain, mais favorise l’apparition de tâches non liées à la conduite, et nécessite encore de superviser le système lors de phases de reprise de la conduite manuelle. Pour pallier les effets négatifs du stress, des stratégies de régulation implicites (ou subtiles) n’entraînant pas de perturbations de l’usager vis-à-vis de la tâche de conduite peuvent être utilisées. Du fait de l’ouverture de l’automatisation de la conduite à des individus provenant de tous horizons, il est également important de considérer les différences individuelles pouvant influencer le stress et sa régulation.Les objectifs de cette thèse étaient donc triples : (1) étudier les effets du stress pendant la supervision d’un véhicule autonome avec des phases de reprise en main et de conduite manuelle ; (2) vérifier l’efficacité de solutions de régulation basées sur une modulation de la réponse physiologique, sur le niveau de stress ; (3) Prendre en considération des traits individuels pouvant influencer le stress et sa régulation en termes de sécurité et de confort des usagers de véhicules autonomes.Pour atteindre ces objectifs, nous avons d’abord identifié des techniques de régulation du stress applicables en contexte de conduite automobile. Certaines de ces techniques, basées sur la modulation physiologique (cardiaque et respiratoire), ont été testées lors de deux expérimentations : Une en contexte de laboratoire, l’autre en contexte de conduite autonome simulée. Un jeu a été créé pour induire du stress pendant la tâche de supervision, et des mesures comportementales et physiologiques ont été utilisées pour investiguer l’impact de ce stress sur les individus et sur leur performance de supervision et de conduite manuelle. Dans ces deux expérimentations, des traits individuels (e.g. Personnalité, habitudes de conduite) ont été pris en compte dans l’étude du stress et des techniques de régulation. Les résultats obtenus montrent que le stress augmentait l’engagement des participants envers le jeu, et présentait des effets faibles sur la diminution de la sécurité (en termes de réponses aux alarmes de reprise en main et de comportement de conduite). Les effets subjectifs du stress et des techniques de régulation variaient selon des traits individuels liés à la prise en compte et à l’interprétation des éléments stressants du contexte et des bracelets utilisés. La régulation était plus efficace lorsqu’elle permettait de détourner l’attention des stresseurs, sans que cela ne soit perçu comme une difficulté supplémentaire. Ce mécanisme de détournement attentionnel semblait central pour le fonctionnement de la régulation basée sur le cardiaque, tandis qu’il semblait plutôt appuyer l’efficacité de la modulation physiologique dans le cas de la régulation respiratoire. Ces résultats montrent que le recours aux techniques de régulation implicite doit se faire en tenant compte du niveau d’attention qu’elles requièrent malgré tout pour être efficaces, ce niveau d’attention pouvant varier entre les individus.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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