基于动力定型的驾驶人应激训练及实验验证

由于我国交通系统的复杂性,驾驶人在行驶中无法完全避免紧急情况的发生,这种状态诱发的高度应激状态对驾驶人行车安全有着极其重要影响.从认知科学、生理学和心理学的角度研究驾驶人应激训练理论,提出系统性的＂动力定型＂的驾驶人应激训练理论.采用VC＋＋与OpenGL等技术设计并实现了驾驶人应激训练系统,选择了30名被试者进行仿真实验,并通过生物反馈技术采集心率指标作为实验参数.实验数据分析结果表明,随着训练次数的增加,驾驶人在经过多次应激训练后＂动力定型＂基本形成,再次经历该场景时紧张程度下降,并且在紧急情况下驾驶人能够安全避险.     

认知分心情境下驾驶人应激反应行为研究

选取40名被试,采用2-back任务诱导认知分心,利用驾驶模拟系统构建行人-机动车、非机动车-机动车和机动车-机动车等3种应激场景,开展了不同应激场景正常驾驶及认知分心驾驶2种工况驾驶人的应激反应实验研究;根据采集的被试的眼动、脑电和驾驶行为等数据,分析了认知分心驾驶工况驾驶人的应激反应行为特性;对实验结果进行集对分析(SPA),完成了不同应激场景下驾驶人应激反应行为的安全性评估。结果表明：驾驶人应激反应行为的安全性因受认知分心的影响而降低,其中在行人应激场景下的影响最为显著。     

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针对城市道路环境中驾驶人的应激响应操作时间特性,基于虚拟现实技术搭建了测试平台,对28名驾驶人在不同应激场景下的应激操作时间进行了研究.不同应激场景下的数据分析结果表明,非熟练驾驶人的应激操作时间要小于熟练驾驶人,且时间值较为稳定.青年驾驶人的操作时间值最小,且数据最为稳定.此外,随着车速的上升,驾驶人操作时间呈现下降趋势,两者之间符合对数函数关系.以驾驶经验、驾驶人年龄和车速为自变量,采用对数函数的多元线性预测模型能够对驾驶人的应激操作时间进行准确预测,被试样本实测值落在预测区间的比例达到了98.37%.     

基于FSDT的新老驾驶人危险感知差异性致因研究

为了降低新驾驶人的事故发生率,基于模糊信号检测理论,通过模拟仿真实验手段,设计并进行了危险感知实验和危险分级实验,在此基础上,分析了新老驾驶人危险感知差异性的原因.研究结果表明:新老驾驶人危险感知差异性是由于反应偏好不同所致,具有宽大偏好反应的驾驶人反应时距小,反应也更快,反之亦然;经过危险感知训练的新驾驶人反应偏好与反应时距之间的相关系数为0.81,未经危险感知训练新驾驶人的相关系数为0.63,经验丰富老驾驶人的相关系数为0.75;在对新驾驶人的训练中,应注重降低新驾驶人的危险阈值.      

驾驶特性对驾驶人应激反应的影响研究

【目的】驾驶人在行驶中受交通应激事件的影响,为探索应激反应的程度展开研究。【方法】采用维也纳交通心理测试系统（VTS）甄选出高驾驶特性组（H组）和低驾驶特性组（L组）各21名被试进行试验,通过统计学方法分析不同驾驶特性群体的应激反应特征,并采用集对分析模型评价被试的应激反应优劣。【结果】研究结果表明：通过检测驾驶人的驾驶特性能力区分其应激反应能力可行,提高驾驶特性能够帮助驾驶人提高应激能力,情况越危急,提高的幅度越大。【结论】试验中,在所有应激距离下,H组的应激反应均优于L组,且应激距离的减少对L组的影响比H组大;在交通应激事件中为驾驶人提供1 s以上交通冲突时间是必要的。     

驾驶员应激训练仿真系统及实验装置

从交通心理学的理论和对应激情况处理的角度出发,提出了对驾驶员进行适应性模拟训练及其应激训练仿真系统实验及装置,通过训练的手段增加驾驶员的"经验",以减少交通事故的发生。     

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女性驾驶员导致的交通事故逐年增多,由于男女驾驶员在生理心理上差异明显,女性面对突发应激情景处理能力不如男性,研究女性驾驶员应激反应能力能有效减少交通事故.通过自主开发的驾驶应激模拟系统,选用女性被试者进行仿真实验,运用多导生理记录仪MP150实时记录心率参数,通过建立回归模型得出不同应激场景下的训练标准,并与男性驾驶员训练标准进行对比找出关键应激源.结果表明,所建立的回归模型能有效拟合随着训练次数增加心率下降的规律;不同性别的应激状态存在较大的差异性;突然横穿道路行人为女性驾驶员关键应激源,有显著性别差异;前方视距不良、前车紧急制动应激源无性别差异.对关键应激源场景进行重点训练有助于提升女性驾驶员应激反应能力.     

基于模拟实验的驾驶人警觉影响因素研究

为测试驾驶人警觉影响因素,设计了基于驾驶模拟系统,以驾驶人为主体,以交通信号灯和风险信息数量分别为警觉影响因素的城市道路和高速公路为测试场景,以驾驶人在4种场景下面对风险情况时的制动反应时间和注视行为数据作为驾驶人警觉特性评价参数的仿真测试实验。分析驾驶人在不同场景因素下警觉水平的差异性。结果表明:所设计的仿真实验与测试结果良好,不同交通管控条件和不同风险信息量下,驾驶人警觉水平存在一定差异。研究结果可用于道路交通事故的原因分析。     

城市道路交通拥塞对驾驶人操作行为影响研究

针对驾驶人行为特性能造成交通拥塞的问题,运用模糊综合评价法将城市道路交通拥塞度划分为轻度拥塞、中度拥塞和重度拥塞.根据实际调查、实验数据回归分析出不同拥塞度下不同驾龄驾驶人操作转向盘、档位及停车次数的3种操作行为的变化规律及拥塞路段停车频率图.对交通拥塞程度进行量化为研究交通拥堵问题提供理论支持.研究交通拥塞下驾驶人的操作行为能充分了解驾驶人在交通拥堵下的操作行为规律,为提高交通运行安全和效率的研究提供理论支持.     

高速公路特长隧道出口段驾驶人心理负荷变化规律

为研究高速公路特长隧道出口段驾驶人心理负荷变化规律,要求被试驾驶人进行特长隧道环境实车实验。采用EyelinkⅡ眼动追踪装置采集驾驶人视觉特征参数,利用MP150生理测试仪采集驾驶人生理特征参数。在筛选有效数据的基础上,用统计学方法比较不同长度隧道出口段驾驶人的心理负荷特性,并分析统计显著性。结果表明:特长隧道出口段驾驶人的心率变化率大,波动也较大;瞳孔面积的标准差最大,数据离散,变化幅度大。以上差异具有统计学显著性,客观数据与主观感知评价具有基本一致性。研究表明特长隧道出口段驾驶人心理负荷较大,对驾驶人的行车安全影响也最大。     

基于EKF学习方法的BP神经网络汽车换道意图识别模型研究

实时准确地识别驾驶人的换道意图有助于提高车辆行驶的安全性,达到安全辅助驾驶的目的。文中提出了一种基于EKF（extended kalman filter）学习方法的BP神经网络模型,用于识别驾驶人的换道意图,并进行短时行为预测。通过实验采集了20组高速公路实车行驶数据,利用前方车头时距、转向盘转角值、驾驶人头部水平位置数据,以及车道偏离量4类数据样本进行训练得到结果。实验结果表明：本模型较传统的神经网络识别模型具有更短的识别时间,且模型的可信度更高。在车辆换道和直线行驶2种工况下,本模型对换道意图的识别准确率达到了95％。     

一种基于信息融合的跟随驾驶行为协同仿真模型

基于信息融合技术模拟驾驶人信息感知、分析决策和车辆控制的全过程,建立跟随驾驶协同仿真模型.模型以动态交通信息为输入,设计单个神经元仿真驾驶人对感知信息的筛选,采用模糊径向基高斯神经网络提取驾驶行为特征向量,应用模糊积分法模拟驾驶人对信息的分析和决策过程,输出为车辆控制状态.离线检验结果表明,该模型能较好地描述跟随车状态变化,具有较高的精度.     

ATIS环境下驾驶人交通信息行为研究进展

为系统梳理ATIS领域驾驶人交通信息行为的研究现状,基于信息行为学理论分析了驾驶人交通信息行为的内涵特征及其在交通领域的应用前景与可行性。分析个体因素以及ATIS环境对驾驶人交通信息行为的影响机制,并总结ATIS环境下驾驶人的交通信息行为研究理论与方法。对文献的梳理和分析表明:重视ATIS环境下智能手机发布的动态、个性化交通信息,分析驾驶人对交通信息的偏好、选择,辨识多源信息环境下的驾驶人响应行为机理,将成为驾驶人交通信息行为研究需关注的方向。提出有必要从方法、理论等层面结合信息行为学,分析交通信息影响下的驾驶人交通行为特征,推进ATIS环境下的交通行为研究并进一步提升ATIS服务水平。     

驾驶特性的识别评估及其在智能汽车上的应用综述

研究了驾驶特性的识别方法、驾驶人接管能力评估的进展、驾驶特性在智能汽车领域中的应用；将驾驶人状态监测划分为驾驶人疲劳监测、分心监测和不良驾驶行为监测，总结了驾驶人状态监测研究的目标、方法、精确度、判断标准以及优缺点；对比了驾驶人疲劳监测中不同检测信号之间的差异；评析了基于模糊识别和隐马尔可夫模型的驾驶人意图识别与预测方法；梳理了驾驶风格分类与辨识的主要步骤、典型辨识方法的特点；分析了驾驶人接管能力的影响因素与评判标准；阐述了驾驶特性用于开发用户接受度高和人机交互性能好的辅助驾驶系统的主要方式；概括了在人机共驾协同控制中考虑驾驶特性的途径。研究结果表明:基于多种传感器信号融合的驾驶人状态监测可有效避免基于单一传感器信号的弊端，提高了检测精度，减少了误警报；将传统预测模型与混合智能学习相融合的方法能够为驾驶意图在线识别与预测提供解决方案；应该重点研究复杂工况下的驾驶特性辨识；驾驶人接管能力的研究有待理论化和系统化；未来的发展趋势是开发基于驾驶特性的集成辅助驾驶技术、实现多种典型路况下驾驶人与辅助驾驶系统进行意图和控制策略的交互；将个性化驾驶人的驾驶特性融入共驾系数的设计中，从而提高人机共驾系统的个性化、智能化水平和环境适应性能。      

高原特长隧道驾驶人动态决策跟驰模型与限速研究

为研究高原特长隧道跟驰特性及驾驶人决策行为,优化隧道路段限速值,在云贵高原地区特长隧道进行了实车跟驰试验.基于采集跟驰数据,分析驾驶人在高原特长隧道的驾驶决策行为并得到加减速决策模型;提出隧道跟驰过程中驾驶人局部效用最优概念,通过安全跟驰距离模型、驾驶人感知速度模型及驾驶人决策模型,建立局部最优的驾驶人动态决策跟驰模型,仿真驾驶人在隧道路段上的最优决策行为.研究结果表明：在高原特长隧道进口段及出口段,驾驶人趋于选择更大的跟驰距离;基于局部最优的驾驶人动态决策跟驰模型,能较好地仿真最优跟驰行为,得到隧道路段最优决策速度并作为最高限速值.本文结论为改善高原特长隧道路段行车安全状态提供了理论支撑.     

车载信息对驾驶人眨眼特性及负荷的影响规律

为研究车载信息对驾驶人负荷的影响,进行了实车道路实验.实验中,将车载设备安装在3处不同位置,采集驾驶人眨眼时间与频率数据,采用图像路径信息发布或图像、声音路径信息同时发布方式,研究驾驶人的眨眼特性,并对比驾驶人是否使用车载导航状态下眨眼时间与频率分布规律差异.实验数据显示,将眨眼持续时间为0~200 ms的眨眼数据以10 ms为间距展开时,驾驶人眨眼次数分布曲线出现了明显的双峰特征;未使用车载导航时,眨眼持续时间在50~60 ms的峰值低于10~20 ms的峰值,使用车载导航时反之;不同导航安装位置条件下,中、长眨眼差异不显著,而短眨眼具有显著差异;无语音提示下的眨眼次数双峰均大于有语音提示时,短眨眼明显增大,中眨眼也相对较大,长眨眼几乎不变.上述结果表明:使用车载导航情况下驾驶人的工作负荷更大,导航安装在置物台上时,驾驶人工作负荷最小;使用车载导航语音提示,可减小驾驶人的工作负荷.      

驾驶经验对先进驾驶辅助系统的作用研究

为了探究驾驶经验对先进驾驶辅助系统(ADAS)的影响,招募32名被试开展现场运行测试(FOTs).开发的试验车通过数据同步技术采集车辆运动学信息、道路环境信息和驾驶人操作信息,对采集的数据进行预处理并提取城市快速路数据进行统计分析.试验结果表明:跟车时,ADAS对熟练驾驶人和非熟练驾驶人均有积极影响且对非熟练驾驶人更为显著;制动时,ADAS对非熟练驾驶人有积极影响但对熟练驾驶人有消极影响;接受程度方面,熟练驾驶人对ADAS的接受程度显著高于非熟练驾驶人.本文研究结论为避免ADAS在特定驾驶经验的人群中产生的不利影响提供了数据支撑.     

考虑驾驶人不同分心类型的分心识别研究

驾驶人分心状态判别是实现分心预警的基础。由于视觉分心相比认知分心对行车安全具有更大威胁，本文针对驾驶人不同分心类型的识别展开研究，设计了驾驶人两种分心类型和正常驾驶下的模拟驾驶试验，利用1-back任务和看手机任务分别诱导驾驶人产生认知分心和视觉分 心，采集并提取驾驶绩效、眼动及头动特征，采用序列后向选择算法进行特征优选，运用网格搜索确定分心识别的最佳时间窗口及模型参数。结果表明，基于随机森林所构建模型在测试集上取 得了94.07%的宏精准率、93.89%的宏召回率和93.98%的宏F1值，分类表现优于两种比较方法，说明模型能够准确地对驾驶人的3种状态进行分类。根据随机森林模型的特征重要性排序结果以 及采用不同类型特征作为输入训练模型的分类结果发现，驾驶人眼动及头动特征对驾驶人分心类型的识别更为重要。本文研究可为分心预警系统根据分心类型判定风险等级提供基础。     

高速场景相邻前车驾驶行为识别及意图预测

相邻前车的驾驶行为会影响后车，因此先进的辅助驾驶系统需具备识别前车驾驶行为的能力. 对高速场景下相邻前车换道行为进行研究，分别提出双层连续隐马尔可夫模型-贝叶斯生成分类器(CHMM-BGC)，以及基于双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的行为识别模型和意图预测模型. 采用自然驾驶数据集对模型的有效性进行测试验证. 实验分析表明：基于Bi-LSTM的行为识别模型相较于双层CHMM-BGC在平均识别率上提升了11.24%，两种行为识别模型均可在相邻前车换道过程的早期阶段识别换道行为；考虑相邻前车与周围环境车辆的交互作用，可使模型具有预测性，两种意图预测模型均可在车辆换道时刻前预测到驾驶人换道意图. 模型仿真计算时间可满足系统的实时性需求，为本车驾驶人预留出反应时间，为预测周围车辆行驶轨迹研究提供支持.     

景区与城市道路环境下驾驶人眼动特性差异性分析

为反映景区和城市道路环境下驾驶特性的差异性,运用眼动仪进行实地视线追踪对比实验,从驾驶人这一关键视角分析了两种环境下驾驶人在注视区域、注视目标、视负荷和视疲劳方面眼动特性的差异。实验结果表明:在水平注视区域,驾驶人都更关注中部,且景区较城市道路更关注左右两侧。在垂直注视区域,于景区驾驶人关注中距离,于城市道路关注近处。在注视目标上,都更关注道路,机动车,尤其是城市道路,而景区注视目标多样。在城市道路驾驶人视负荷大,易于疲劳,驾驶更为谨慎。在景区,驾驶人视负荷小,不易受压迫,更为放松。研究结果可以分析景区交通的突出性,并对设计景区独立明确的各项交通设施规范提供了重要的依据。