基于脑电信号的高速公路驾驶疲劳检测研究

高速公路驾驶环境单调枯燥,容易使驾驶员产生驾驶疲劳,影响行车安全。通过检测高速公路模拟环境下驾驶员脑电信号特征,验证了采用脑电信号作为驾驶疲劳检测指标的合理性。结果表明,β和(α+θ)β两项指标对驾驶疲劳反应最敏感,可作为表征高速公路驾驶疲劳的脑电指标;在80~100min时间段内,驾驶员驾驶疲劳状态趋势尤为明显,应采取适当措施来减缓疲劳,从而降低由于疲劳驾驶引起的道路交通事故。实验结果可为高速公路驾驶疲劳预警和道路安全设计提供理论支撑。     

高原公路连续驾驶时间对驾驶员疲劳影响的分析

为研究在高原公路上行车时连续驾驶时间对驾驶员疲劳的影响,在帕米尔高原典型高原公路上进行行车试验。利用生物反馈仪,采集驾驶员连续驾驶过程中心率与心率变异指标。通过定性、定量相结合的方法分析连续驾驶时间对驾驶员疲劳的影响。研究结果表明:驾驶员在高原公路上连续驾驶70min左右会呈现疲劳状态。     

基于驾驶员状态的高速公路安全车距模型

为进一步完善高速公路环境下的安全车距模型,通过道路模拟驾驶试验,确定不同车速、驾驶员不同疲劳状态下的制动反应时间域,同时根据驾驶员的眼睛状态确定驾驶员的疲劳度,基于模糊隶属函数建立驾驶员的制动反应时间与疲劳状态、车速之间的对应关系,并对高速公路环境下的安全车距模型进行实时修正。通过MATLAB仿真验证了不同驾驶员状态下车距模型的可靠性。     

高速公路驾驶中人因失误问题分析

在高速公路交通系统中,驾驶员是保持系统安全平衡的主要因素.驾驶员在高速公路驾驶中的人因失误,主要为感知失误、判断失误和操作失误.通过对52起高速公路交通事故的案例分析发现,其中操作失误是导致交通事故的直接原因.案例还表明,影响驾驶员失误的因素则是多方面的,如疲劳困倦问题、驾驶员高速公路驾驶素质问题等.分析研究的结论表明,提升高速公路交通安全水平需要从提高驾驶员的安全驾驶素质和加强高速公路安全管理入手.     

基于ROC曲线的驾驶疲劳脑电样本熵判定阈值研究

为了获得客观而准确的驾驶疲劳判别阈值,采用驾驶模拟实验研究方法,采集驾驶员在清醒及疲劳状态下的脑电信号,对比分析不同状态下脑电信号的时域特征,选取表征信号复杂程度的样本熵作为驾驶疲劳判别指标,并利用受试者工作特性曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)分析方法,确定基于脑电信号样本熵值的驾驶疲劳判别阈值.研究结果表明:脑电信号样本熵值处于区间(0.32,0.71)时,驾驶员处于疲劳过渡时期,可能出现疲劳特征;脑电信号样本熵值小于阈值0.605时,判定驾驶员处于驾驶疲劳状态,准确率为0.95,该值可作为基于脑电信号样本熵的驾驶疲劳判定阈值.      

驾驶分心影响因素的研究

以驾驶员驾驶习惯等主观因素以及道路环境客观因素为研究对象,从驾驶行为构成及特点入手,分析驾驶员分心行为的形成及影响因素。以驾驶行为操纵失误为因变量,以驾驶员主观因素及道路环境客观因素为自变量,统计分析影响驾驶行为要素的数据以及对驾驶行为的影响。分析结果表明:驾驶过程中道路两旁广告标识密度大以及不熟悉路况环境对驾驶员注意力的影响较大。     

基于生理信号的驾驶疲劳分级检测研究

采用实验生理学测试与主观疲劳调查的方法,通过实车驾驶实验,以脑电信号和心电信号为基本指标,研究不同驾驶经验驾驶员在09:00—12:00,12:00—14:00,21:00—23:00这3个驾驶过程中疲劳等级的变化。通过主成分分析法,建立脑电信号与心电信号之间的关系,确定驾驶疲劳综合评价指标。结果显示:上述疲劳综合指标在在不同疲劳等级状态下存在显著性差异,通过对不同指标的融合提高了对驾驶员不同疲劳等级的识别准确率。     

不同响度音乐对单调声音环境下驾驶疲劳缓解实验研究

为有效减轻驾驶员在单调声音环境下的驾驶疲劳、减少交通事故,在不同类型广播声音环境下开展了模拟驾驶实验;基于瞳孔直径变异系数等建立了驾驶疲劳综合评价指标,研究了驾驶疲劳音乐响度对策的有效性。结果表明:音乐能缓解单调声音环境下的驾驶疲劳,在不同声音环境下,音乐对驾驶疲劳缓解的效果略有差异;75和85d B音乐在显著性及稳定性方面要优于65d B;75和85d B音乐两者之间差异不大。     

不同天气状况下驾驶员驾驶工作负荷实验

利用心率变异性(HRV)指标,在室内进行晴天、中雨、中雨+雾(能见度100 m)和中雨+雾(能见度50 m)四种不同驾驶条件下,驾驶员高速公路驾驶工作负荷特性的仿真实验,数据分析表明,驾驶员驾驶工作负荷随天气条件的恶劣程度增加,驾驶环境的能见度对驾驶员驾驶工作负荷影响最大.有必要根据不同的天气状况,采取不同的交通安全管制措施,约束驾驶员的驾驶行为,以降低不良天气带给驾驶员的过高工作负荷.     

高速公路小客车驾驶员安全注视特性分析

为了对高速公路设计与运营安全性评价提供理论依据,基于人-车-路协同过程中的驾驶员视觉注视特征,选取双向四车道高速公路453个线形组合路段,对13名小客车驾驶员在路面范围内的动态视觉注视点位置进行研究,分析不同运行速度下驾驶员在不同线形组合路段路面范围内的注视点分布规律,得出驾驶员受不同运行速度和线形条件影响时在路面上的注视点集中区域特点,提出基于驾驶员行为特征的驾驶期望视距概念,并建立了不同运行速度下驾驶期望视距的计算模型.研究结果表明:驾驶期望视距与车辆运行速度和平曲线半径相关;当道路平曲线半径小于等于800 m时,驾驶员的视野会随运行速度的提高受到限制,需采取适当限速措施以保证行车安全.     

高速公路广告牌对驾驶员安全行驶影响研究方法分析

在驾驶的过程中,驾驶员主要依靠视觉获取交通信息。不同道路交通环境中驾驶员对广告牌的注视行为是不同的,广告牌的设置直接影响到行车的安全性。鉴于此,阐述高速公路广告牌对驾驶员安全行驶影响的研究方法。研究方法采用问卷调查和眼动仪实测相结合的形式,研究结论可通过模拟仿真手段分析其合理性。     

自动驾驶接管影响因素分析与研究进展

部分或有条件自动驾驶车辆允许驾驶员将驾驶任务移交给自动驾驶系统，但驾驶员仍需对驾驶环境进行监测，若发生紧急事件或驾驶环境超出系统运行设计域等情况，驾驶员需要及时接管车辆。影响驾驶接管过程的因素主要包括：人因、交通环境以及人-机交互系统。本文分析了驾驶员认知负荷特性等人因对接管过程和接管时间预算的影响。分析发现，驾驶员长时间脱离驾驶任务会导致其陷入被动疲劳或驾驶分心状态，从而降低接管绩效。适当的非驾驶任务可以使驾驶员保持一定的认知负荷，降低驾驶员的被动疲劳水平。结合网联技术的应用可以多次发出预警信号，提高接管绩效。本文讨论了交通密度、道路条件等交通环境对接管时驾驶员感知、认知及决策的影响，探讨混合交通下过渡区智能网联车辆控制权切换 (Transitions of Control, ToC) 的管理问题。在复杂道路交通下，驾驶员需要更多时间恢复对环境的感知，且驾驶员在弯道接管车辆时更容易出现较大横向偏差。在混合交通环境中，为防止过渡区出现集中的ToC，可以制定相应交通管理措施，以降低过渡区域中车辆之间的相互干扰。本文还分析了视觉、听觉、触 觉、嗅觉及其组合类型交互方式的优、缺点，讨论网联环境下人-机交互系统设计以及ToC形式。 单个的交互方式有其自身的优、缺点，多种类型相结合的交互形式能形成优势互补，及时地将接 管信息传递给驾驶员，并将其注意力集中于对环境的感知。网联技术发展使得可利用的行车信息的数量和种类都有所提高，网联信息需要更好地呈现策略，以保证人-机交互界面具有较高的可用性和接受性，为驾驶员提供更加准确的交互信息。同时，利用驾驶员状态识别技术实时监测驾驶员所处状态，并通过人-机交互系统提醒驾驶员，使其保持警觉，提高接管绩效。未来研究应该重点关注非驾驶任务对驾驶员认知特性的影响，结合接管时的驾驶环境，遵循预测算法辅助驾驶员实现控制权的平稳过渡。随着网联技术的不断应用，逐步改进现有人-机交互系统的设计和性能，对过渡区域ToC的管理问题展开深入研究。     

不同情绪作用下的汽车驾驶行为预测

为探究驾驶员情绪对驾驶行为的影响,本文采集驾驶员心电信号和行车数据,对不同情绪作用下的驾驶员行为进行预测。首先,根据问题的数学描述,建立融合驾驶员情绪变化的驾驶员模型,依据模型设计神经网络体系结构。然后,采用竞争学习算法进行驾驶行为预测,其损失减小到传统方法的1/2,结果表明,竞争学习算法是一个有效的算法,可以很好地应用在驾驶行为预测的研究中。最后,对驾驶员高兴、悲伤、愤怒和平静4种情绪作用下的驾驶行为进行预测,车速预测值非常接近观测值。在高兴和愤怒情绪状态下,平均车速相比于平静状态时都有显著增加,伴随着明显的超速行为;愤怒情绪下,出现事故的可能性增加,驾驶员趋向更危险的驾驶行为;在悲伤情绪下,平均车速相比于平静状态时显著下降,驾驶员驾驶较谨慎。     

基于模糊综合评判模型的沙漠环境下驾驶员安全特性评价

为了揭示沙漠公路道路交通环境下驾驶员驾驶特性与交通事故之间的作用机理,选择了影响驾驶员安全特性的主要因素,并利用驾驶适宜性实地检测数据进行相关性分析,建立了影响因素与驾驶特性指标之间的模糊综合评判模型,对沙漠公路驾驶员安全可靠性进行了动态分析和评价.研究表明:由于受特殊的道路交通条件、沿线自然环境以及驾驶员生理和心理特性的影响,沙漠公路中驾驶员表现出较强的事故倾向性;诸影响因素中,气温对驾驶安全性的影响最为显著,然后依次为持续驾车时间、驾龄和年龄.     

驾驶经验对稳定跟车行为的影响

为研究不同经验驾驶员稳定跟车状态下的驾驶特征,选取累计驾驶里程作为驾驶经验衡量标准。在特定的交通环境下,利用车载激光雷达设备,对比分析有无驾驶经验稳定跟车状态下的跟车距离和车头时距的特征,并建立相应的分布函数,揭示不同驾驶经验条件下稳定跟车行为的差异表现。研究结果表明:稳定跟车状态下,无经验驾驶员的跟车距离普遍比有经验驾驶员高,驾驶员的累计驾驶里程与跟车距离有显著的相关性,相关系数为负值,无经验和有经验驾驶员的跟车距离均服从对数正态分布;无经验驾驶员的车头时距也普遍比有经验驾驶员高,驾驶员的累计驾驶里程与车头时距有显著的相关性,相关系数亦为负值,无经验和有经验驾驶员的车头时距均服从正态分布。     

驾驶员的个性心理特征对汽车行驶安全的影响研究

汽车在运行过程中,驾驶员要根据各种环境信息来选择、实施自己的操作行为,当碰到一些复杂的、危险的交通场面时,驾驶员的个性心理特征对交通安全有着直接的影响。驾驶员的各种心理特征对安全驾驶都有有利和不利的一面,驾驶员应正确认识自己的心理特征,在驾驶活动中克服不利因素,提高汽车的行驶安全性。     

并发任务对驾驶员驾驶行为的影响

驾驶过程中使用手机、收听音乐等并发任务会对驾驶员驾驶行为产生不同程度的影响,进 而给周围道路环境、车辆以及行人造成安全威胁。为了系统探析不同并发任务模式对驾驶员驾驶 行为的影响程度,以四种典型并发任务模式（手机使用、乘客互动、视频播放、音频播放） 为研 究对象,引入主成分分析法,构建面向驾驶员行为表现的综合评价体系。同时,以国外学者针对 不同并发任务进行模拟实验所用的原始数据作为数据来源,对四种并发任务对于驾驶员行为的不 同影响进行了评价。结果表明,使用手机对于驾驶员的驾驶行为影响最大,与乘客互动次之;视 觉上注意力的分散相对于认知上注意力的分散更容易对驾驶员的驾驶能力产生负面影响。     

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雾天环境下驾驶员会表现出和正常天气不同的驾驶行为,给行车安全带来威胁.为保证交通安全,交通管理部门在浓雾环境下关闭高速公路,给人们出行带来不便.分析浓雾环境下基于传统目视和基于车车通信的驾驶行为,建立了交通流元胞自动机模型.模拟结果表明:车车通信能够有效减少车辆分布的"局部聚集效应",从而大大降低交通事故率;当车辆密度较小时,交通事故率的降低效应尤其明显.本文的研究为高速公路在浓雾环境下采用车车通信技术实现车辆连续放行提供参考.     

三车道动态环境下汽车驾驶倾向性的转移概率及其预测

驾驶倾向性是汽车行驶中驾驶员情感偏好等特征的动态测度,易随环境的改变而变化,并影响驾驶员意识和汽车操控行为;另一方面,其类型和转移概率又同时受到后者的作用与影响.准确揭示动态环境下驾驶倾向性转移概率,对实现汽车自动驾驶和辅助驾驶系统具有重要意义.本文以三车道为例,从环境变化,特别是从刻画交通态势复杂性的车辆编组关系演化角度出发,设计三车道条件下的驾驶实验,采集不同行驶环境下驾驶员倾向性并进行统计分析,揭示环境嬗变情况下,汽车驾驶倾向性转移概率.验证结果表明,利用倾向性转移概率对汽车驾驶员倾向性进行预测的结果与实时辨识结果相吻合,平均准确率达80%以上.     

基于法契纳效应的高速公路限速方法研究

长时间高速驾驶容易造成驾驶员视觉和神经的双重疲劳和速度适应性提高,使得驾驶员对速度信息的获取和处理速度下降,造成驾驶员出现无意识超速行为。为此,文中将法契纳效应成色规律、人眼的辨色机理和高速情况下的视觉特性、道路的实际环境结合,设计一种施画在高速公路护栏上的矩形图案。在行车速度达到限制值时,驾驶员即可发现两旁的护栏出现彩色,从而在行车过程中实时意识到当前超速行驶状态。