老年驾驶人在交叉口的视觉特性

机动车驾驶人主要通过视觉搜索行为获取交通信息,为了分析老年驾驶人进入道路交叉口的视觉特性,建立了5个道路交叉口的虚拟场景,并进行了驾驶模拟试验,采集了21名老年驾驶人和17名中青年驾驶人进入交叉口的眼动数据。应用动态聚类法将驾驶人的视野平面划分为5个注视区域;在此基础上对比分析了2组驾驶人进入交叉口的注视特性、扫视特性、注视转移概率和注视平稳分布概率;并通过灰色关联度矩阵分析了影响注意转移行为的因素。分析结果表明:老年驾驶人对非行驶方向上的注视区域的注意都相对较差,2组驾驶人的注视持续时间、扫视幅度和扫视平均速度存在较大的差异,其中老年驾驶人的扫视幅度和扫视速度明显低于中青年驾驶人,而且老年驾驶人的注视点分布在车辆正前方区域的平稳分布概率为80.7%,比中青年驾驶人的69.3%高11.4%,并且具有显著性差异,说明老年驾驶人注视转移模式的灵活性相对中青年驾驶人较差。     

无信号控制交叉口老年驾驶人转向行为图谱研究

考虑到老年驾驶人存在的视觉弱化、反应能力下降等问题,有必要分析其转向行为特征。基于此,本文分析了在无信号控制交叉口情景下老年驾驶人的转向行为特征,并绘制图谱描述行为特征的时序变化。基于无信号控制交叉口的现实场景调查,搭建了具备常见冲突类型的虚拟仿真驾驶场景（包含6个无信号控制交叉口）,招募符合要求的老年驾驶人与中青年驾驶人进行驾驶模拟实验,分别采集车辆行驶数据（驾驶模拟器）、眼动数据和生理心理数据分析老年驾驶人与中青年驾驶人在不同转向场景下的行为特征差异,应用图谱理论构建驾驶人转向行为图谱描述老年驾驶人与中青年驾驶人的转向行为特征时序变化。实验结果表明:老年驾驶人的速度均值为20.4 km/h、注视持续时间均值为289.47 ms、扫视幅度均值为3.51°;中青年驾驶人的速度均值为35.79 km/h、注视持续时间均值为247.94 ms、扫视幅度均值为4.56°。老年驾驶人的心率变异性时域指标（SDNN和RMSSD）与频域指标（LF/HF和TP）的值更低,表明老年驾驶人在转向过程中更加紧张。图谱显示老年驾驶人的紧张持续时间更长,并在信息获取广度上弱于中青年驾驶人。结合图谱时空差异性指标发现,这2类驾驶人的驾驶行为在左转向场景下存在显著性差异,老年驾驶人驾驶操作的稳定性与安全性较低。      

风险情境下老年驾驶人行为特性研究

为研究风险情境下老年驾驶人与中青年驾驶人行为特性的差异,并确定老年驾驶人的眼动、心理生理、驾驶操作及风险感知等各类行为特性的衰退情况;选取19位老年驾驶人和19位中青年驾驶人作为试验对象,应用眼动仪、生理仪及驾驶模拟平台开展驾驶模拟试验;采集5种风险场景下2组驾驶人的眼动、心理、生理、操作行为与车辆运行数据;对比分析2组驾驶人的注视及扫视等眼动行为特性、心率变异及皮电等心理生理行为特性、制动及转向等操作行为特性、风险反应及敏感度等风险感知行为特性。试验结果表明：2组驾驶人的各类行为特性均随风险等级的增加呈现一定的规律性变化,随着风险等级的增加,2组驾驶人的注视持续时间、皮电均值及增长率、心率增长率和风险敏感度亦随之增加,而扫视、心率变异指标SDNN、制动时间及风险反应时间等指标随风险等级的增加而下降;上述指标的规律性变化说明驾驶人对风险的关注度和敏感度随着风险自身危险性的上升而不断增加,进而做出的反应也就越早,同时伴随着心理紧张程度增加,需要付出的努力也越大,与年龄的高低无关;另一方面,老年驾驶人的各类行为特性出现明显的衰退且与中青年驾驶人存在显著差异,其中老年驾驶人的注视持续时间、扫视幅度、扫视速度等眼动指标分别衰退了37.83%、27.58%、23.80%,皮电均值、心率增长率和SDNN心理生理指标分别衰退了57.67%、20.08%和29.14%,转向熵、车速控制和制动反应时间操作行为指标分别衰退了32.81%、20.34%和49.48%,风险敏感度、判断阈值和风险反应时间风险感知指标分别衰退了13.70%、8.66%和31.80%。通过对风险情境下老年驾驶人的各类行为特性进行详细分析,确定了老年驾驶人各类行为的衰退情况,对老年驾驶人行为特性的研究具有一定借鉴意义。     

酒后驾驶员在交叉口的视觉特性研究

为了研究饮酒对驾驶员视觉信息收集的影响,验证酒后驾车判断标准的可靠性和合理性,利用UC-win/Road软件搭建虚拟道路交叉口场景,组织20名驾驶员在饮酒前后进行模拟驾驶试验,使用呼吸式酒精检测仪对驾驶员体内酒精浓度进行检测.对驾驶员进入5个交叉口前后的7种视觉指标进行对比和显著性差异分析,并根据饮酒前后指标变化情况计算驾驶员指标衰退率,建立各指标衰退率与体内酒精浓度之间的关系模型.结果表明,驾驶员饮酒后6种视觉特性指标均出现显著变化,在相同时间和场景下注视次数减少12.3%,单次注视持续时间增长11.6%,且注视区域更加集中,扫视幅度减小14.1%,眨眼次数和持续时间分别增加10.7%和16.4%.与直行相比,驾驶员在交叉口转向时注视和扫视指标的变化幅度更为明显.当被体内酒精浓度在20~60 mg/100 mL范围时,3种视觉特性指标衰退率在5%至20%之间,且随体内酒精浓度呈递增趋势,其中眨眼指标受试验时间影响较大,其衰退程度也最为明显.      

高速公路隧道入口路段驾驶人视觉注意转移规律研究

为了研究驾驶人进入高速公路隧道入口时其视觉转移特性,在7个高速公路隧道入口处进行实车试验。利用Eye Link II型眼动仪,实时记录3名驾驶人进入隧道入口时的眼动行为数据。采用K均值聚类法对驾驶人注视区域进行划分,运用马尔可夫链理论研究驾驶人注视点在不同注视区域之间的转移规律,并分析对比驾驶人在进入隧道入口过程中其注视分布的差异性。研究发现,在驾驶人进入隧道入口时其视觉转移频次明显增加,其注视点主要集中于正前方区域。研究结果可为进一步研究驾驶人进入隧道入口时的安全性提供理论依据。     

城市隧道长度对驾驶人视觉特性影响分析

为了探究城市隧道长度对驾驶人视觉特性的影响,开展了城市快速路隧道行车实验.采用Tobii Pro Glasses 2可穿戴式眼动仪采集驾驶人行车过程中的瞳孔直径、扫视时间以及注视点分布数据,运用数据拟合的方法分析城市隧道长度对驾驶人瞳孔直径及扫视时间的影响规律,从安全注视区域的角度分析驾驶人注视点分布对行车安全的影响.结果表明,城市隧道长度小于1 km的短隧道对视觉特性影响较小,驾驶人瞳孔直径最大值较小,扫视百分比相对较低;长度介于1~2 km的城市隧道对视觉特性影响显著,在此区间随着隧道长度的增加,瞳孔直径最大值显著增大,扫视百分比迅速增加;隧道长度超过2 km以后,瞳孔直径最大值不再继续增加;城市隧道长度越大,驾驶人注视点分布越离散,行车风险越大.研究成果可以为城市隧道交通安全设施设计及交通组织提供科学依据.      

超高海拔区域驾驶人超车注视特性

为获取驾驶人在海拔超过3 500 m的超高海拔区域超车过程中的注视特性,应用头戴式眼动仪在青藏公路展开了实车测试,监控并记录了驾驶人眼动行为数据。通过统计驾驶人在超车各阶段对各注视区域注视及视线转移时长,应用马尔可夫理论计算4个海拔范围内超车4个阶段在7个区域上的注视平稳分布向量,应用超车各阶段注视平稳分布向量间的相关系数评价超车模式的相似性,基于相关系数矩阵的最大特征值建立注视特性的关联指数,并用其分析超车各阶段及不同海拔下驾驶人注视特性的差异。研究结果表明：驾驶人在超高海拔区域超车时,主要关注当前车道和目标车道,关注比例分别为61.8%和26.4%;超车4个阶段的关联指数分别为3.315,2.934,3.102和3.794,表明意图阶段的注视分布差异性最大,跟驰和返回阶段的差异性较小;初上高原驾驶人的平均关联指数是本地驾驶人的1.89倍,显示其更为谨慎,注视离散性更强;海拔超过4 400 m后,驾驶人注视特性的相关系数要比其他海拔段低39%,呈现出不同的特性;超高海拔区域驾驶人主要注视当前车道,注视目标车道的比例小于平原微丘区驾驶人,体现出驾驶人未能全面关注驾驶环境信息。研究结果可作为交通设施设计优化、道路主动安全预防等研究的基础。     

高速公路隧道行车视觉特性分析

从交通安全的角度,为获取高速公路隧道行车视觉特性,利用Tobii Glass2眼动仪在夏季11:00—14:00开展了实车测试实验,采集了驾驶人的眼动数据.选取驾驶人的注视持续时间、平均注视时间、瞳孔直径、注视时间比例、扫视时间比例等指标,利用ErgoLAB平台和Origin数据分析软件对相关指标统计分析.以老山隧道为例,分析了隧道照明分段、半开敞棚洞段和隧道内部视线不良路段的驾驶人视觉特性.实验结果表明,驾驶人在隧道照明出入口段驾驶过程中注视时间比例较高;驾驶人在隧道照明基础段行驶过程中注视时间比例降低,扫视时间比例升高;隧道出口段采用半开敞棚洞结构能够降低驾驶人行驶过程中的注视时间比例及扫视时间比例,减弱驾驶人获取驾驶信息的难度和驾驶过程中的紧张感;驾驶人在长大隧道内部视距不良路段行驶时,注视时间比例集中在70%左右,注视热点区域主要集中在视线正前方.      

不同干预方式下右转车辆避让行人效果研究

为探究车辆右转过程中不同干预方式对驾驶人未规避行人行为的改善情况，设计听觉警示、触觉警示、形式惩罚、利益惩罚和道德惩罚5种干预方式，分为控制组、警示组和惩罚组，试验基于眼动仪和模拟驾驶仪展开。定义注视次数、注视点分布信息熵、平均注视时间、视线转移路径、区域关注概率和瞳孔面积6项指标表征驾驶人眼动特性，提取制动踏板深度比例、行车速度2项指标反映车辆运行状态。经方差分析确定各干预方式差异的显著性水平，从注视特性指标、扫视特性指标、瞳孔面积指标、驾驶人制动指标和机动车制动指标5个方面分析不同干预下驾驶人视觉及操纵响应特征，并收集被试反馈的追踪问卷。试验结果表明：不同干预方式对右转车辆未避让行人均有规范作用，各组干预效果由强到弱依次为利益惩罚、道德惩罚、形式惩罚、触觉警示和听觉警示。利益惩罚性主动干预效果优势显著，注视点分布信息熵最高为0.74，右侧平均注视次数为6次，平均注视时间增加至13.25 s，驾驶人对右侧注视概率增加至0.403，瞳孔面积明显增大，制动踏板深度比例维持在0.8，右转车速下降至20 km·h^-1以下，谨慎驾驶程度和避让行人意识均有提升。一致性追踪问卷调查表明，结束试验时32%的驾驶人对利益惩罚印象深刻，驾驶人对其主观认可度高达83%，具有较强的推广性；该干预方式可帮助驾驶人规范驾驶行为，树立避让行人的安全驾驶意识。     

高速公路连续隧道群驾驶人视觉特性分析

为了提高高速公路隧道群的行车安全,研究隧道群环境下驾驶人的视觉特性,在实际高速公路隧道群场景中,设计了驾驶人眼动特性实验方案,借助TobiiGlass2眼动仪与ErgoLAB数据分析平台采集了20名实验者的注视、扫视及瞳孔变化等眼动行为数据,对比分析了视觉特性变量在不同隧道、不同区段的差异.结果显示,在水平方向上第1条...     

国内汽车市场驾驶人眼动行为检测技术分析

为研究不同认知分心等级时的驾驶人眼动行为,通过数理统计的分析方法,对实车道路试验采集的驾驶人完成不同等级认知次任务时的眼动行为特性指标进行了对比分析,定量研究了不同认知分心等级时驾驶人的眨眼、扫视及注视的变化规律。结果表明:认知次任务复杂度、眨眼频率、扫视幅度、视野广度之间显著相关。随着认知次任务难度的增加,驾驶人眨眼频率显著增加、搜索广度明显缩小、注视点分布更加集中。可见本文的研究可以为基于眼动行为的驾驶辅助系统的开发提供理论支持。     

雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为研究

雾环境下驾驶人行车与正常天气相比，在低能见度下视觉参照物较少，驾驶人更倾向于跟驰行驶。为研究雾环境下高速公路驾驶人跟驰行为，以真实雾环境下实车试验方式，选择多条高速公路作为试验路段，以Smart Eye眼动仪获取车辆在雾环境下高速公路驾驶人视觉参数，包含驾驶人注视区域、注视角度、注视持续时间、瞳孔直径、扫视速度以及扫视幅度等，以归一化方法对驾驶人注视重心进行分析，研究不同能见度下驾驶人的跟驰需求，并通过对雾环境下上述视觉参数进行规律总结。对雾环境下驾驶人跟驰特性进行统计及分类，将跟驰行为划分为主动、半主动、半被动以及全被动跟驰；通过分析雾区低能见度下驾驶人跟驰行驶条件，引入多维偏好理论及后悔理论，进行驾驶人跟驰决策模型构建，并基于差分法对模型进行参数标定及验证。研究结果表明：驾驶人在1次跟驰动态过程中，正常车道保持时驾驶人扫视速度较低，而当处于车道调整时，驾驶人扫视速度存在较大波动，且平均扫视速度较高，低能见度下驾驶人注视点转移速度27.0 （°）·s^-1明显低于晴好天气的52.0 （°）·s^-1；驾驶人在跟驰过程中，能见度对驾驶人跟驰时的视觉特征有显著影响，通过跟驰模型构建可为后续雾环境下车辆跟驰前后车距及车速预测提供理论支撑。     

车路协同下HMI对跟驰行为与视觉特性的影响

为研究车路协同系统对驾驶员跟驰行为和视觉特性的影响,基于驾驶模拟器搭建高速公路场景和车路协同环境,针对常规状态和意外事件这2种情况,采集跟驰过程中的驾驶行为数据和驾驶员眼动数据,对比分析了有HMI和无HMI这2种情况下的车头间距、车头时距、加速踏板深度、平均制动次数及驾驶员在每个区域的注视时长和扫视频率等行为变量.分析结果表明,常规状态的跟驰过程中,设置HMI车辆的车头间距和车头时距分别增大12.91%和23.70%,加速踏板使用幅度及制动踏板平均使用次数分别降低7.55%和10.14%,设置HMI可使驾驶员注视车辆前方区域的时长减少,在HMI区域的注视时长占总时长的6.18%,而扫视频率没有明显变化;在意外事件的跟驰过程中,HMI的预警对速度和车头时距产生显著性影响,使方向盘转角和加速度方差变化幅度减小,且在保证安全距离的前提下,通过不停地扫视以获取换道时机.      

山区小半径光学长隧道注视点分布及转移研究

为研究不同车型和转向条件下山区公路小半径光学长隧道驾驶人的注视转移特性,选取小汽车和大货车在云南山区隧道开展实车实验研究.将公路隧道按光学长隧道特点分成接近段、入口段和出口段3段,使用眼动仪分别采集了实车实验中10名驾驶人的眼动数据.将驾驶人注视位置划分为5个区域并统计各区域注视点频率,然后运用马尔可夫链分析不同车型和转向条件下驾驶人的注视转移特性,并用双因素方差分析了车型、隧道路段、转向对注视分布的影响.结果表明,小汽车和大货车驾驶人对正前方的注视比例均在45% 以上.在不同转向和不同的隧道路段,2种车型的驾驶人注视点分布、一步转移概率分布均存在一定的差异,且左转时在不同公路隧道路段的注视策略变化较大,右转时则较为平稳.总体而言,不同车型、不同公路隧道位置、不同的转向均显著影响到驾驶人注视点的分布,以上3个因素两两之间存在一定的交互作用.      

手机操作类型对驾驶人跟车行为的影响（双语出版）

为了探究行车过程中手机使用模式对驾驶人跟车行为的影响,依据功能类型及使用模式将手机操作分为8类,利用驾驶模拟器开展试验,提取跟车速度、跟车间距、车头时距、横向偏移距离、方向盘转角5项指标表征车辆的横向、纵向运行状态,定义驾驶人的注视点分布信息熵、注视点区域分布比例、注视时长、扫视频率、扫视时长、眨眼频率、眨眼时长7项指标表征驾驶人眼动特性,分析驾驶人进行不同手机操作时的车辆运行特性与驾驶人视觉特性,并利用方差分析法验证上述指标作为驾驶人跟车行为衡量指标的有效性。应用灰色关联分析法对8类手机操作对驾驶人跟车行为的影响程度进行量化,并结合具体手机操作的分心内容、形式和动作时间,对具有相近功能的两两操作进行对比分析。结果表明：特定的手机操作行为对选取的各项车辆运行指标与驾驶人视觉特性指标有显著影响;对驾驶人跟车绩效影响由大到小的手机分心操作依次是发送文字信息、阅读文字信息、手持接听电话、发送语音信息、按键拨打电话、听取语音信息、语音拨打电话、免提接听电话,文字信息的编辑和阅读等操作对驾驶人跟车行为的影响大于其他手机操作;研究结果可帮助驾驶人明确不同手机操作对行车安全的危害程度。     

手机操作类型对驾驶人跟车行为的影响

为了探究行车过程中手机使用模式对驾驶人跟车行为的影响,依据功能类型及使用模式将手机操作分为8类,利用驾驶模拟器开展试验,提取跟车速度、跟车间距、车头时距、横向偏移距离、方向盘转角5项指标表征车辆的横向、纵向运行状态,定义驾驶人的注视点分布信息熵、注视点区域分布比例、注视时长、扫视频率、扫视时长、眨眼频率、眨眼时长7项指标表征驾驶人眼动特性,分析驾驶人进行不同手机操作时的车辆运行特性与驾驶人视觉特性,并利用方差分析法验证上述指标作为驾驶人跟车行为衡量指标的有效性。应用灰色关联分析法对8类手机操作对驾驶人跟车行为的影响程度进行量化,并结合具体手机操作的分心内容、形式和动作时间,对具有相近功能的两两操作进行对比分析。结果表明:特定的手机操作行为对选取的各项车辆运行指标与驾驶人视觉特性指标有显著影响;对驾驶人跟车绩效影响由大到小的手机分心操作依次是发送文字信息、阅读文字信息、手持接听电话、发送语音信息、按键拨打电话、听取语音信息、语音拨打电话、免提接听电话,文字信息的编辑和阅读等操作对驾驶人跟车行为的影响大于其他手机操作;研究结果可帮助驾驶人明确不同手机操作对行车安全的危害程度。     

基于线性诱导的公路隧道入口区域交通安全优化研究

为达到驾驶人早发现隧道洞门、早适应环境变化、早决策驾驶行为的目的，通过分析隧道入口区域行车环境下的视距视区与交通安全问题，借鉴常见的线条形视线诱导设施（如反光环、反光条、弹性交通柱等），构建隧道线性诱导系统，并提出基于线性诱导的隧道入口区域改善方法。另外，通过室内模拟试验，采集白天与夜间环境下注视点的位置数据； 将注视区域分为5类，并分析注视点在各区域的视觉转移特性，评价隧道入口区域改善前后的效果。结果表明： 1）隧道线性诱导系统具备形式多样、较大尺寸、可以勾勒轮廓、发光分散等特点，同时可以以低成本提升隧道光环境的安全性。2）隧道入口区域改善前，驾驶人的注视点以较大概率出现在前方近处。3）改善后，驾驶人的注视点以较大的概率出现在前方远处，表明改善方案使得驾驶人的视距充足； 改善后注视点在主要分布区域的注视概率变动比改善前更为缓和，表明驾驶人的视区变化得到缓解。     

城市道路环境中驾驶员眼动行为特征

在真实城市道路环境中进行实车试验,运用EyeLink Ⅱ型眼动仪对驾驶员眼睛运动进行了监测记录,统计分析了眼动行为的5个主要表征参数.结果表明:在城市交通环境中,驾驶员大约80%的单次注视持续时间在0~300 ms之间,73.5%的扫视幅度小于3°,85%以上的扫视速度在0~100°/s之间;驾驶员的水平注视位置以中部区域为主,但更多关注左侧交通流和交通设施,垂直注视位置以中部偏下区域为主,主要关注车辆前方中近距离;驾驶员单次注视持续时间呈近似对数正态分布,扫视幅度呈近似指数分布,扫视速度呈近似对数正态分布.      

考虑驾驶员视觉特性的路段设计通行能力修正方法

通过真实道路环境下眼动试验数据处理得到不同的视觉特性参数,运用灰关联熵分析法遴选出与交通流水平关联度较大的3个视觉特性参数,即注视点分布、视角区域分布及平均注视时间,建立路段交通量与驾驶员视觉特性参数的变化关系,并根据驾驶员视觉特性参数变化规律,提出了考虑驾驶员视觉特性参数的路段通行能力修正方法。分析结果表明:交通量未饱和时,驾驶员视觉特性参数变化比较平稳,而当交通量趋于饱和时,视觉特性参数变化剧烈;修正后的路段设计通行能力更加符合实际情况。     

山地城市快速路弯坡路段驾驶员眼动行为特性

在山地城市快速路进行实车试验,运用Smart Eye Pro 5.7型非侵入式眼动仪对驾驶员眼球运动进行记录,统计分析驾驶员在山地城市快速路不同类型弯坡路段的眼动行为。结果表明:将驾驶员注视区域划分为6类能更好地反映驾驶员的视觉搜索特性。驾驶员在不同类型弯坡路段行驶时,随着道路环境复杂程度的增加,驾驶员长时间注视占比、瞳孔直径和扫视持续时间增长幅度较大;竖直视角变异系数受道路环境变化影响不明显,而道路环境变化对水平视角变异系数影响显著。