车队认知能力增强的通信区块间隙优化方法

为了在单车超越车队的过程中缩短超车车辆与车队间通信范围，减少车队通信压力，锁定影响车辆入队的关键车队区块，同时通过将待进入关键区块的车队进行间隙优化调整，为驾驶人提供定制化换道入队引导服务，提出了基于驾驶人超车风格特征参数的车队内信息传输关键区块锁定算法，通过分析影响驾驶人换道入队位置范围的关键因素，将驾驶人换道入队过程分为本车道速度调整过程与入队速度调整过程，利用非参数贝叶斯算法获取驾驶人超车换道特征数据并提出基于关键区块所在车队位置序列的车辆间隙优化调整策略。研究结果表明：超车车辆加速度、与前车预计碰撞时间、与车队相对速度是影响驾驶人换道入队范围的关键因素；通过非参数贝叶斯算法将超车车辆运行数据分类获取的驾驶人换道入队驾驶操作基元，可准确提供驾驶人行为特征关键参数；通过将驾驶人换道特征分为48个子类型，可锁定驾驶人换道入队范围且车队关键区块范围随着超车车辆与车队速度差值不同在各个特征类型上呈现不同变化趋势；针对驾驶人入队特征对待进入车队关键区块的车辆间隙进行优化调整，不仅可以为驾驶人提供可接受的驾驶辅助信息，同时减少了车队间隙产生过程中车辆加速度范围，提升了车队运行的舒适性。     

驾驶人驾驶决策机制遵循最小作用量原理

为提升智能汽车的自主决策能力，使其能够学习人的决策智慧以适应复杂多变的道路交通环境，需要揭示驾驶人决策机制。首先通过对自然驾驶数据的分析，发现在车辆行驶过程中能够反映驾驶人决策行为的主要运动特征参数存在极值现象，而产生极值现象的内在动因是驾驶人遵循“趋利避害”的基本决策机制，即驾驶过程中驾驶人力图实现机动性和安全性综合性能最优。受自然界包括物理和生物行为上的众多极值现象遵循最小作用量原理的启发，提出驾驶人决策机制遵循最小作用量原理的假设。随后建立抽象描述驾驶过程的物理模型，并提出最小作用量决策模型（Least Action Decision-making Model，LADM），通过与传统驾驶决策模型（经典跟车模型和换道模型）对比，分析结果显示LADM模型更具通用性。最后开展了实车试验，采集20名驾驶人在自由行驶、跟车行驶和邻车切入3种工况下的试验数据，分析计算并检验了不同驾驶人行车过程的理论最小作用量和实际作用量。试验结果表明：驾驶人在驾驶过程中的实际作用量与最小作用量之间无显著性差异，体现出驾驶人在行车过程中对安全和高效具有共性追求，验证了驾驶人决策机制遵循最小作用量原理。     

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。     

基于UCWin/Road仿真的高速公路出口预告标志前置距离研究

为了研究高速公路出口预告标志的前置距离,以驾驶心理学原理和驾驶人对标志的响应特性为基础,将驾驶人的驾驶操作行为过程分为5段,并建立了满足安全性和舒适性要求的高速公路出口预告标志前置距离计算模型,模型中采用了等待可插入间隙行驶距离模型和等速偏移正弦曲线车辆换道行驶距离模型。通过对标志牌的设置方式进行分析,提出了在不同道路条件、不同驾驶人特性条件下的出口标志合理设置距离建议值。运用UCWin/Road进行建模,Forum8驾驶模拟器进行仿真。仿真验证结果表明:仅双向四车道高速公路出口预告标志的设置距离与《道路交通标志和标线》规定值相接近,且设置距离较合理,双向六车道及以上,规定的设置距离偏小。     

驾驶人应激反应能力评估方法

为评估和改善驾驶人应激反应能力,提升行车安全,为职业驾驶人的筛选提供理论依据,分析了驾驶人应激响应行为,创新性地提出了评估驾驶人应激操作行为的操作得分指标,并以制动减速安全距离模型为理论依据,结合驾驶人操作行为数据和车辆运动数据建立了驾驶人应激反应能力评估算法,将驾驶人的应激反应能力分成4个等级.为验证评估算法的可行性,借助应激处置绩效得分,以驾驶模拟器为平台,培训驾驶人应激反应能力,通过对被试的操作得分与应激处置绩效进行回归分析发现,操作得分与应激处置绩效具有显著的线性关系,且驾驶人制动反应时间符合以往学者的研究结论,由此验证了评估算法的可行性和有效性.      

融合预瞄与势场栅格法的紧急避撞驾驶人模型

紧急避障工况下的驾驶人操作具有响应快且动作幅值较大的特点，传统预瞄驾驶人模型已不能适应紧急避障工况的需求，故考虑实际避撞场景开发相应的驾驶人模型就显得尤为必要。针对此种状况，基于驾驶模拟器，结合紧急避撞工况实际驾驶人操纵数据，提出了一种融合预瞄与势场栅格法的紧急避撞驾驶人模型。首先针对紧急避撞工况下车辆运动特点，建立车辆横、纵向耦合非线性动力学模型，并给出其状态空间方程描述；其次，离线仿真分析紧急避撞系统特征，并结合线性二次型最优控制，建立最优曲率预瞄+跟踪误差反馈驾驶人模型；再者，基于紧急避撞工况下真实驾驶人经验转向行为数据，开发基于势场栅格法的驾驶人模型，为进一步提高驾驶人模型对避障行驶工况的适应性，将基于势场栅格法的驾驶人模型与最优曲率预瞄+跟踪误差反馈驾驶人模型进行融合，并基于Sigmoid函数实现两者输出的权重分配；最后，针对所提出的融合预瞄与势场栅格法的驾驶人模型，开展基于避撞台架的驾驶人在环仿真试验以及实车试验。研究结果表明：在紧急避撞工况下，对比最优曲率预瞄+跟踪误差反馈驾驶人模型，融合预瞄与势场栅格法的驾驶人模型输出的转向动作与实际驾驶人行为较为接近，可在保证避障安全性的前提下，兼顾避障路径跟踪精度与车辆行驶的稳定性。     

基于驾驶模拟器的驾驶人制动后制动踏板操作行为分析

制动过程主要由制动前的反应过程以及制动后的减速过程组成.研究制动后避撞行为对于理解驾驶人的避撞行为、建立制动曲线模型等有着重要作用.利用配有8自由度运动系统的高仿真驾驶模拟器,研究了驾驶人在不同前车减速度(0.3,0.5,0.75g)和不同车头时距(1.5,2.5 s)的制动后制动踏板操作行为.利用ANOVA模型分别比较了驾驶人制动后制动踏板操作行为参数的.差异.结果表明,踩踏板速率随着制动时车头时距的减少而增加,并且随着前车减速度的减少而减少;新手驾驶人的踩踏板速率普遍大于经验驾驶人;相比于前车速度的改变,驾驶人对制动时车头时距的变化更加敏感.     

驾驶经验和气质类型对驾驶行为的影响分析

驾驶人的生理心理因素会对驾驶人的驾驶行为产生一定的影响已经得到了较多认同,但是通过科学实验进行定量化实证分析的研究还较少。论文首先采用量表测量与仪器测试相结合的实验方法,以专业和非专业驾驶人为实验对象,利用气质类型量表测量驾驶人的气质类型;利用实验车在实际道路交通环境下行驶以获得跟驰车辆对前后车的行驶轨迹,并计算得到影响驾驶行为的关键参数。基于实验数据分析了驾驶经验和气质类型对驾驶人的行驶速度、加速度、跟驰距离、时间间隔等方面的影响。在跟驰时驾驶人的速度和加速度选择方面,专业驾驶人对速度和加速度的选择更加具有自主性,并且内向型性格驾驶人的行驶速度和加/减速幅度一般要小于外向型性格的驾驶人。在跟驰时驾驶人对空间和时间距离的选择方面,无论是跟驰距离还是时间间隔,气质类型对非专业驾驶人空间和时间距离选择的影响更加明显,并且各速度段内向型性格驾驶人选择的空间和时间距离一般大于外向型性格驾驶人;相同气质类型的非专业驾驶人选择的时间间隔都要大于专业驾驶人。经研究建立了驾驶人生理心理特性与驾驶行为特性之间的关系,为分析驾驶人行为特性与交通安全之间的关系奠定了良好的基础。     

基于驾驶人心理风险场模型的个性化换道决策方法

行驶环境中交互车辆的运动行为会对驾驶人心理产生刺激,引起驾驶人心理状态的变化,进而影响其换道决策行为。为此提出了1种基于驾驶人心理风险场模型的个性化换道决策方法。基于单向3车道快速路交通场景,通过交互式多模型分析车辆的横向速度与横向位移,引入可变横向速度相关的转移概率矩阵,预测交互车辆的目标车道选择;建立驾驶人心理风险场模型,量化行驶环境与交互车辆的运动行为对驾驶人心理风险造成的影响;利用高仿真驾驶模拟器联合SUMO试验平台开展287人次的模拟驾驶试验,通过建立混合交通仿真场景采集驾驶人的换道数据,并选取平均碰撞时间与驾驶人心理风险因子2个特征参数,使用K-means算法进行驾驶风格聚类,将驾驶人分为保守型、正常型和激进型这3类,并进一步确定不同风格的驾驶人在换道初始时刻所能接受的心理风险阈值。在此基础上,实现车辆的个性化安全换道决策。驾驶模拟器试验验证结果表明：对应于保守型、正常型和激进型的驾驶人,实际最小换道决策时间分别为3.48,6.29,11.33 s,实际最大换道决策时间分别为4.65,7.45,12.52 s,理论换道决策时间分别为4.09,6.83,11.95 s,所建立...     

攻击性驾驶行为选择模型及影响因素敏感度分析

基于行为学理论和非集计方法,以160名驾驶人为研究对象,确定了影响驾驶人攻击性驾驶行为选择的影响因素变量及取值方法,建立了攻击性驾驶行为选择模型（多项Logit模型）。运用弹性值理论进行各变量对攻击性驾驶选择行为的影响程度与过程敏感度分析;最后选取58名驾驶人的驾驶行为数据进行计算,验证模型的有效性。结果表明：驾驶人人格和其他车辆违法情况2个因素对驾驶人攻击性驾驶行为影响较大,起决定性作用;该模型计算值与量表判定值相对误差在10%左右,模型精度可满足实际使用要求。     

Development of a Strategy Model of the Driver in Lane Keeping

Based on vehicle constraints and known human operator characteristics, a strategy model was postulated for describing behavior in the lane keeping task. This model includes nonlinear thresholds operating on vehicle yaw and lateral translation, random input sources to account for spurious driver activity, and smoothing to account for driver response lag. The output of the model is steering wheel position

To determine model parameters and model suitability in describing driver behavior, recordings were made for driver-subjects performing a lane-keeping task in a moving base driving simulator having a computer generated display. A procedure involving both analytic and experimental techniques was then developed for determining the model parameters of each driver

Statistical comparisons and visual inspections made between driver-vehicle and model-vehicle time histories indicate a high degree of correspondence. Models such as these show promise in obtaining a better understanding of driver behavior and driver-vehicle response by incorporating nonlinear elements in the driver model.     

基于车辆运行数据的纯电动汽车用户驾驶风格识别与驾驶能耗分析

驾驶风格是用来体现驾驶员在车辆运行状态下对车辆操作的行为特征,对用户驾驶风格进行识别与分析,有利于推进智能驾驶的发展。根据基于116 辆纯电动汽车的车辆运行数据,通过主成分分析方法与K-means 聚类算法,对用户驾驶行为进行分类分析,对驾驶风格进行了分类识别。利用XGBoost 算法构建纯电动汽车驾驶行为与能耗输入模型,利用SHAP 对模型进行解释。结果表明,将驾驶风格聚为3 类具有较好的分类效果,可分别对应冷静型、普通型与激进型;当驾驶员的驾驶风格趋向于激进型时时,车辆的驾驶能耗越高,驾驶风格激进一个层级,车辆百公里电耗增加3~4倍。当驾驶员行车时,其车速越高,油门踏板踩得越深,车辆加速度的绝对值越大,车辆的驾驶能耗越高。驾驶员的驾驶风格越激进,车辆的驾驶能耗越高。     

公路平曲线路段大型车运行速度模型研究

从安全设计一致性理念出发,详细分析了驾驶员在高速公路自由流状态下平曲线路段的信息采集处理过程,认为大型车在平曲线路段的曲中点前后两部分运行速度是受不同的线形信息的影响,用大量的实测数据建立了相应的两阶段平曲线路段大型车运行速度统计模型。经过与实测速度对比验证,证明两阶段平曲线运行速度预测模型具有预测精度高、适用范围广的优点。这为利用运行速度制定公路线形设计标准提供了良好的数据支持,同时也为运行速度进行安全一致性审核提供了理论支撑。     

跟驰过程中驾驶员认知结构模型的建立

在道路交通4要素中(人、车、路、环境),人以其主动性和智慧性起着支配作用,是其中的主体要素。基于认知心理学的有关知识,论文采用因子分析法对五轮仪实验系统观测到的车辆跟驰数据进行分析,确定了对车辆跟驰信息提取过程有独立作用的4个因素,相应地将驾驶员认知过程划分为4个阶段,建立了车辆跟驰过程的驾驶员认知结构模型。为驾驶行为研究和车辆跟驰模型的建立提供了理论基础。     

汽车驾驶不良手势检测系统设计与实现

不少的交通事故是由于驾驶员在驾驶过程中采用不良手势操作转向盘造成的。设计不良手势操作检测装置就是要监测驾驶员在车辆行驶过程中是否有不良手势,若有对驾驶员进行语音报警或提示装置,则可有效提高驾驶的安全性。     

Development of a Driving Behavior-Based Collision Warning System Using a Neural Network

An advanced driver assistance system (ADAS) uses radar, visual information, and laser sensors to calculate variables representing driving conditions, such as time-to-collision (TTC) and time headway (THW), and to determine collision risk using empirically set thresholds. However, the empirically set threshold can generate differences in performance that are detected by the driver. It is appropriate to quickly relay collision risk to drivers whose response speed to dangerous situations is relatively slow and who drive defensively. However, for drivers whose response speed is relatively fast and who drive actively, it may be better not to provide a warning if they are aware of the collision risk in advance, because giving collision warnings too frequently can lower the reliability of the warnings and cause dissatisfaction in the driver, or promote disregard. To solve this problem, this study proposes a collision warning system (CWS) based on an individual driver’s driving behavior. In particular, a driver behavior model was created using an artificial neural network learning algorithm so that the collision risk could be determined according to the driving characteristics of the driver. Finally, the driver behavior model was learned using actual vehicle driving data and the applicability of the proposed CWS was verified through simulation.     

超车模型在双车道公路仿真系统中的应用研究

借鉴以往的研究成果，在分析双车道公路超车特性的基础上，将超车过程划分为超车意愿、超车条件、超车行为、超车中止强制回车4个步骤，建立了超车模型。选用超车率、超车次率和区间平均速度作为验证指标来对比仿真结果与实测数据，对比结果符合误差范围，证明了模型的有效性。应用模型进行仿真试验，通过分析得到的超车率一流量关系，发现该关系曲线与实际情况相吻合且呈现出两个阶段，前一阶段随着双车道公路流量的增加，超车率逐渐增大至最大值。后一阶段流量增加而超车率不断下降，当流量达到2900pcu／h以后，超车率几乎为零，以此作为临界点，推荐我国标准2级双车道公路的双向通行能力为2900pcu／h。     

双车道公路超车两难区域研究

基于超车行为分析,提出了双车道公路超车行为的两难区域概念,在该区域内超车车辆既无法完成超车动作又不能在避免与对向车辆相撞前安全避让。应用运动学理论建立了下游车队规模、车速、设计车速与两难区域范围以及安全超车视距之间的关系,发现与超越单车的视距要求相比,超越车队所需的安全视距较大,且随着设计车速、下游车队规模以及车速的增大而增大。并发现当流量或车速较大时,两难区域出现的概率较大,且因驾驶者错误估计引发交通事故的机会增多。最后给出了不同下游车队规模条件下安全超车的速度限制及视距要求,为制定安全行车策略以及道路安全管理提供了理论依据。     

超速语音提醒风格对驾驶员干预效果分析

文章从驾驶员的气质类型出发,提出了针对不同气质类型的超速语音干预体系。针对不同气质类型的驾驶员,分析并研究其对干预时刻以及干预风格的反应规律,从而得出了不同气质类型的驾驶员对待干预措施的反应的相关性规律。且通过数据统计进一步的分析得出不同气质类型的驾驶员应优先选用的提醒时刻,以及在不同提醒时段应优先选用的语音提醒风格。