Thèse Noé Monsaingeon

17 octobre 2022 - 14 h (D29)

Titre : Conception et évaluation d’interfaces multimodales pour le guidage des ressources attentionnelles vers le statut des systèmes de conduite partiellement automatisés

Jury :
Résumé :
Les systèmes d’assistance de véhicules partiellement automatisés sont capables de remplacer temporairement l’humain dans le contrôle latéral et longitudinal du véhicule. Ils peuvent rendre le contrôle du véhicule au conducteur lorsque leurs limites de fonctionnement sont atteintes. Il est donc nécessaire que les conducteurs basculent leur attention depuis la surveillance de l’activité des systèmes automatisés vers le contrôle du véhicule. Ils doivent identifier l’état de fonctionnement de ces systèmes à tout moment pour éviter une confusion. Les interfaces multimodales et de fiabilité des systèmes automatisés semblent apporter des solutions appropriées pour répondre à ces problématiques. La littérature actuelle n’est pas suffisante pour statuer sur l’efficacité de ces interfaces à induire une conscience de l’état des systèmes automatisés. Cette thèse propose de concevoir et d’évaluer l’efficacité d’interfaces exploitant les modalités sonores, haptiques, et en vision périphérique à orienter l’attention des conducteurs sur l’état de fonctionnement des systèmes d’assistance. Une première étude réalisée sur route a montré qu’une interface multimodale permettait une meilleure compréhension du fonctionnement du véhicule qu’une interface uniquement visuelle. Les deux interfaces ont provoqué des confusions de modes, et aucune n’indiquait la fiabilité des systèmes automatisés. Deux études expérimentales ont ensuite été menées afin de concevoir et d’évaluer un indicateur d’approche des limites des systèmes automatisés perceptible en vision périphérique. Cet indicateur a été considéré comme utile et a permis d’anticiper des situations de suspension des automatisations. Un second groupe d’étude expérimental a visé à vérifier la capacité d’interfaces sonores et haptiques intégrée au volant à être perçues et comprises par les conducteurs. Celles-ci se sont montrées efficaces pour indiquer l’état des systèmes automatisés. Les éléments d’interfaces testés au préalable ont été assemblés dans un simulateur afin d’évaluer leur effet conjugué. Lors d’une étude longitudinale, des conducteurs ont été confrontés à plusieurs reprises à quatre situations de reprise en main (virages trop serrés, bouchons, brouillard, marquages routiers effacés). Ils possédaient soit une interface multimodale indiquant les limites des automatisations, soit une interface visuelle classique. La conscience de l’état des systèmes automatisés, la distribution de l’attention, et la confiance dans ces systèmes ont été évaluées. Les résultats montrent un effet positif de l’interface multimodale avec approche des limites sur (1) la compréhension du fonctionnement des automatisations, (2) les performances de conduite lors de la suspension des automatisations, (3) l’orientation des ressources attentionnelles, (4) la confiance dans l’automatisation de la conduite. Au regard de ces résultats, nous en concluons que l'interface multimodale a permis d'améliorer les connaissances des conducteurs sur l’état des systèmes automatisés. Elle semble en revanche avoir un impact limité sur l’amélioration des compétences dans l'interaction des conducteurs avec l’automatisation de la conduite. Cette thèse montre que les interfaces multimodales favorisent l’orientation de l’attention vers l’état des systèmes automatisés. Ces interfaces permettent d’améliorer l’interaction avec l’automatisation en améliorant la conscience des modes sans distraire le conducteur de sa tâche de conduite. Les méthodes mises en place pour concevoir et évaluer des interfaces multimodales permettent de s’assurer qu’elles orientent efficacement l’attention vers l’état des systèmes automatisés. Ces méthodes peuvent être exploitées dans d’autres domaines, tel que l’aviation, où humains collaborent avec des automates. Enfin, d’un point de vue industriel, notre thèse montre que les informations transmises par des interfaces de systèmes automatisés interfacés devraient être réparties sur plusieurs modalités sensorielles.