一辆卡车在变道时，由于盲点的存在，驾驶员未能注意到相邻车道上行驶的汽车，导致了碰撞。这起事故并非个例，而是无数因驾驶员情境意识受损而引发的交通事故之一（Wang, 1994）。情境意识是指驾驶员感知和处理信息的能力，使他们能够在复杂的交通环境中迅速识别风险并做出有效决策（Endsley, 1995）。情境意识受损是车辆碰撞的主要原因之一（Gugerty, 2017）。根据美国国家公路交通安全管理局的报告，94%的交通事故与驾驶员失误有关，其中感知错误占41%（Singh, 2015）。
维持情境意识从根本上依赖于驾驶员感知关键环境信息的能力（Endsley, 1988）。不幸的是，车辆结构（如A柱以及侧板和后板）会引入固有的盲点（图1），限制了对周围危险的视觉感知。虽然现代车辆配备了能够检测这些危险的传感器，但以空间上有意义且认知效率高的方式将这些信息传达给驾驶员仍然是一个未解决的挑战。现有的解决方案，包括车内显示（Goodge et al., 2024）和听觉警报（Ju et al., 2020），往往存在空间上下文有限和注意力需求增加的问题，需要驾驶员转移注意力或通过推理来定位看不见的威胁（Chen and Chen, 2021）。相比之下，增强现实平视显示器（ARHUD）将信息直接投影到挡风玻璃上，将其嵌入驾驶员的视线范围内。通过将视觉线索与外部环境对齐，ARHUD为改善盲点感知和增强情境意识提供了有前景的界面（Azuma, 1997; Gabbard et al., 2014; Karatas et al., 2020; Riegler et al., 2019）。
现有的ARHUD研究主要集中在提高驾驶员对可观察环境的感知上。典型的方法包括叠加视觉提示以发出危险警报（George et al., 2012; Rusch et al., 2013; 2014）和预测周围车辆的行为（Wang et al., 2019; Jiang et al., 2025）。然而，当危险位于驾驶员的盲点内时，通过ARHUD有效传达关键信息以支持对盲点风险的准确感知和解释的研究还较少。鉴于这一问题的重要性及其受到的关注有限，本研究旨在提出一种基于认知的ARHUD解决方案，以实现空间上有意义的盲点可视化并增强驾驶员的情境意识。
实现这一目标面临两个关键挑战。第一个挑战是空间意识。虽然ARHUD在驾驶员的视野范围内工作，但它必须传达驾驶员无法直接看到的危险信息。这些危险可能位于几何视野之外，或者在名义视野范围内但被车辆结构或周围交通遮挡，从而形成盲点。一个关键难点在于以一种能让驾驶员准确理解这些盲点区域内障碍物相对位置和距离的方式呈现这些不可见的信息。第二个挑战是认知负荷管理。在驾驶员视野内直接叠加信息可能会引入干扰并增加认知负荷，可能导致对关键危险的反应延迟（Horswill and McKenna, 2004）。挑战在于优化信息呈现方式，以在保持必要功能的同时减少认知负担，从而在视觉清晰度和实际效用之间取得平衡。
为了解决这一挑战，我们提出了一种基于认知的ARHUD解决方案，通过直观的空间映射和低复杂度的视觉编码来增强盲点意识。基于事故数据分析和专家访谈，我们的设计将前挡风玻璃视为车辆周围环境的空间投影。利用心理折叠理论，根据危险在现实世界中的空间位置将其映射到挡风玻璃的边缘。为了确保清晰度同时最小化认知需求，仅使用简单的颜色渐变来编码两个关键属性：相对位置和接近度。这种设计使驾驶员能够直观地解读屏幕外的危险并做出及时决策。
为了评估所提出的ARHUD解决方案的有效性，我们进行了一项包含4种信息呈现方式、2种道路类型和4种事件类型的混合设计驾驶模拟实验。研究涵盖了城市和高速公路环境中的多种真实场景。我们收集了行为表现指标、眼动数据以及主观评估，以全面评估每种条件下的驾驶员反应。研究结果支持所提设计在促进更快的危险检测、更有效的注意力分配和减少认知工作负荷方面的有效性。总结来说，本研究贡献了以下内容：
1.一种新型ARHUD设计，能够增强驾驶员对盲点危险的情境意识，同时减少认知负荷，从而提高驾驶安全性。
2.从专家访谈中得出的设计原则，为未来旨在增强盲点可视化的ARHUD系统提供了宝贵的见解。
3.在多种驾驶场景中对ARHUD有效性的实证验证，显示出其相对于现有方法的明显优势。
