疲劳驾驶检测方法研究进展

疲劳驾驶是诱发交通事故的重要因素,研究如何快速准确地识别出驾驶员的疲劳状态,并在事故发生前进行疲劳预警,对预防疲劳驾驶、促进交通安全具有重要的研究价值和社会意义。文章从疲劳的检测原理出发,对比介绍了基于驾驶员生理特征、车辆行为特征、驾驶员面部特征的疲劳检测方法,重点分析了基于机器视觉的疲劳驾驶检测研究现状及其特点,以期为研究人员提供新思路。     

连续驾驶条件下公交驾驶员疲劳特征实验研究

为辨识公交驾驶员的疲劳状态随驾驶时间的变化关系,采用驾驶模拟器进行模拟驾驶实验.采集驾驶员连续驾驶过程中脉搏和呼吸周期数据,进行曲线拟合,选取拟合效果最好的高斯曲线用于疲劳状态界定;进而建立依据生理指标判断驾驶员疲劳状态的2项Logistic模型.以20~30岁男性公交驾驶员为测试对象进行案例研究,建立判定该类驾驶员疲劳状态的模型,得到其合理连续驾驶时间阈值为235 min.提出的方法可为公交安全监控和管理工作所借鉴.      

An Objective Evaluation Method for the Comfort of Foam Cushion in Vehicle Sea

介绍了评价汽车座椅泡沫坐垫舒适性的物理特性指标和体压分布指标,以及两者之间的关系.研究结果表明,体压分布能综合反映坐垫的舒适性,而物理特性则为坐垫材料的选取提供理论依据.因此在泡沫坐垫舒适性设计和评价中,宜综合使用上述两种评价指标.     

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。     

基于生理信号的多任务下驾驶员认知负荷的评定

为探索驾驶员精神状态与生理信号之间的关系,建立基于生理信号的认知负荷评价方法,在驾驶模拟器中设置了驾驶任务和语音交互任务这一典型的双任务模拟驾驶工况,记录实验过程中驾驶员的主观评分及心电、皮电和呼吸等生理信号,并运用统计方法分析生理参数在整个实验过程中的动态变化规律。结果表明,相对于单一驾驶任务,双任务工况下驾驶员感受的主观压力随着任务难度的增加而上升;心率变异性功率谱密度、皮电水平和呼吸频率等生理指标与驾驶员的认知状态具有较强的关联性,因而可以有效区分不同认知负荷的两种状态。     

基于人体压力分布的座椅形面优化设计

为获得舒适座椅形面的造型和尺度特征,基于体压分布指标与舒适度量表评分相结合的评价方法,分析了静态坐姿条件下,座椅靠背和坐垫形面特征与人体关键部位的舒适度影响关系,并据此提出了座椅靠背和坐垫形面人机优化设计建议。体压分布实验结果表明:座椅压力分布SPD值仅反映压力分布均匀程度,但在形面几何构造复杂的情况下,不能表征靠背或坐垫的整体舒适度;圆形压力梯度G_C值不受坐垫形面变量因素的影响,能有效表征人体坐骨结节处的舒适度。     

基于国外技术研究方法的弯道驾驶行为特征统计分析

为理解驾驶员行为特征,提高自动驾驶汽车的类人驾驶能力,借鉴国外研究成果,基于自然驾驶数据集,对驾驶员在弯道行驶过程中的行为特征开展了研究。选择车辆纵向速度、侧向加速度、横摆角速度和车速作为驾驶员行为特征,选择弯道曲率半径作为道路几何特征,利用车辆动力学原理进行弯道工况识别,通过核密度估计及相对熵对数据集特征参数分布的收敛性进行验证,并对弯道行驶过程中驾驶员行为特征及道路几何特征进行了统计分析。分析结果可以为设计具有类人操作特性的自动驾驶或驾驶辅助个性化系统提供数据支撑。     

驾驶员状态监督硬件在环试验研究

驾驶员状态对于机动车行车安全有着决定性的影响。针对驾驶员操控车辆行驶过程中的行为状态检测问题,通过基于高斯混合-隐马尔可夫模型的驾驶员状态监督方法对驾驶员状态监督模型的检测结果进行评估,分析其状态识别准确率和接受者操作特性曲线;搭建了驾驶员在环实时仿真硬件平台,并在该硬件在环平台开展硬件在环试验,进一步验证所建模型。结果表明:搭建的硬件在环平台可以进行驾驶员状态监督试验验证,有助于智能汽车驾驶安全性验证。     

OSAHS 驾驶员模拟驾驶中脑电波α节律变化

患有阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症(OSAHS)的驾驶员表现为日间嗜睡,驾驶中易发生错误操作,因而导致交通事故。为降低事故发生率,应识别 OSAHS 驾驶员发生事故前的驾驶状态。从驾驶员的生理角度,通过脑电波识别驾驶状态,提出交通事故前的预警指标。招募20名已被确诊患有 OSAHS 的驾驶员在模拟驾驶舱中进行模拟驾驶试验。被试者的驾驶环境、驾驶要求(如驾驶中不能接打电话、不能超速等)相同;在驾驶中采集 OSAHS 驾驶员的脑电波(α和β节律)变化、发生交通事故的时间和类型。通过宏观(波形图)及微观(数据)2个方面分析脑电波在不同驾驶状态下的变化。研究得出,交通事故发生时脑电波α节律受到抑制或消失;正常驾驶状态下和发生事故前的β/(α+β)均值具有显著差异性。以上2项均可作为驾驶嗜睡预警的指标。此外,提出事故发生前30 s的β/(α+β)均值作为预警的临界阈值。      

一种基于驾驶员生理信号的非接触式驾驶疲劳检测技术

本文中基于驾驶员的生理信号提出一种非接触便携式的驾驶疲劳检测技术。首先通过传感器采集到汽车行驶过程中驾驶员的股二头肌的生理信号,经快速独立成分分析分离出肌电信号和心电信号,并采用经验模态分解进行去噪。接着在此基础上,提取出肌电信号复杂度、心电信号复杂度和心电信号样本熵3个特征参数。综合这3个特征参数能明显区分驾驶员的正常和疲劳两种状态。最后采用主成分分析法将特征参数进行降维,获得了2个能有效表征疲劳状态的主成分,以此为自变量建立了判定驾驶疲劳的数学模型。经验证,该模型能较准确地判别驾驶员在驾驶过程中的正常和疲劳状态,准确率达90%以上。     

A path-following driver–vehicle model with neuromuscular dynamics,including measured and simulated responses to a step in steering angle overlay

An existing driver–vehicle model with neuromuscular dynamics is improved in the areas of cognitive delay, intrinsic muscle dynamics and alpha–gamma co-activation. The model is used to investigate the influence of steering torque feedback and neuromuscular dynamics on the vehicle response to lateral force disturbances. When steering torque feedback is present, it is found that the longitudinal position of the lateral disturbance has a significant influence on whether the driver’s reflex response reinforces or attenuates the effect of the disturbance. The response to angle and torque overlay inputs to the steering system is also investigated. The presence of the steering torque feedback reduced the disturbing effect of torque overlay and angle overlay inputs. Reflex action reduced the disturbing effect of a torque overlay input, but increased the disturbing effect of an angle overlay input. Experiments on a driving simulator showed that measured handwheel angle response to an angle overlay input was consistent with the response predicted by the model with reflex action. However, there was significant intra- and inter-subject variability. The results highlight the significance of a driver’s neuromuscular dynamics in determining the vehicle response to disturbances.     

预应力曲线箱梁和异形箱梁的研究

近年来 ,国内外学者对曲线箱梁和异形箱梁的静力分析理论和计算方法作过大量的研究 ,但这些理论和方法在某种程度上都存在着一定的局限性 ,特别是在实际设计工作中 ,运用起来不能得心应手。为此本文在综合前人已取得经验下 ,针对桥梁结构设计中分析曲线箱梁、异形箱梁 ,经常遇到的难题进行了研究 ,建立一个较为完善的理论和方法 ,编制了等参元空间分析程序。在实际工程中进行实桥试验 ,验证了本文理论和方法的正确性。本文的研究工作更准确描述了箱梁的荷载响应 ,为设计人员提供直观的设计依据。对曲线箱梁和异形箱梁受力特性有了更一步的理解 ,并提出了新的见解     

混凝土施工中裂缝的防治措施及处理办法

混凝土的推广使用已有一个世纪,目前在现代工程建设中仍占有重要的地位。而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在,尽管我们在施工中采取各种各样的措施,但收效甚微,裂缝仍然时有出现。该文指出,究其原因,人们对混凝土温度变化所产生的应力注意不够是其中之一,尤其是大体积混凝土。对此,温度应力与温度控制具有重要的意义。     

Analysis of the capabilities of a two-stage turbocharging system to fulfil the US2007 anti-pollution directive for heavy duty diesel engines

This article presents a two-stage turbocharged heavy-duty diesel (HDD) engine designed to fulfil the US2007 anti-pollution directive. This directive imposes very restrictive limits on the NOx and particle emissions of HDD engines. In this work, the possibility of combining particle traps in the exhaust line to reduce soot emissions with very high EGR rates to reduce NOx emissions is considered. This new generation engine implements two-stage turbocharging in order to improve the bsfc when the engine is working on steady conditions as well as to optimize the engine transient response. After carrying out the tests, the results were analyzed and the engine settings were adjusted to maximise its behaviour and minimise pollutant emissions. NOx and soot emission peaks were also analyzed at engine transient conditions in order to keep them under certain levels, and thus maintain the overall pollutant emissions to a level that is as low as possible. In summary, a double-stage turbocharging configuration can greatly improve engine driveability (between 23% and 36% depending on engine speed), while reducing NOx emissions during transient evolution without increasing opacity peaks beyond the stated limits.     

新一代同步器开发与应用

随着用户对车辆驾驶舒适性要求的不断提高,国内重型商用车辆对全同步器型变速箱的需求迅速增长,有必要开发适合重型卡车变速箱恶劣工况的高性能同步器。设计人员从结构设计和材料选型2方面着手,设计了具有专利结构的钢环碳纤维摩擦材料同步器。工艺人员解决了制造过程中的技术难点,建成了高标准的同步器生产线。新一代同步器针对重型卡车变速箱恶劣工况而设计,在市场上获得了很大的成功。     

超薄磨耗层沥青混合料的应用研究

该文从研究超薄磨耗层的级配的选择入手,简单分析了超薄磨耗层的结构特点和强度形成机理,给出了几种国内外常用的超薄磨耗层级配范围,并提出了将SAC-10做为其研究的设计级配。在研究超薄磨耗层沥青混合料配合比设计的基础上,通过对SAC-10沥青混合料的马歇尔试验,确定了该沥青混合料的矿料级配和最佳沥青含量。最后采用车辙试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验及小梁弯曲试验等一系列试验,检测超薄磨耗层沥青混合料的各项路用性能,为在实际工程中的应用提供理论依据。     

基于DDS技术的发动机爆震信号仿真研究

基于直接数字频率合成(DDS)技术,通过设计相应的硬件电路来模拟发动机的爆震信号,在发动机平均值模型的基础上添加改进的双区燃烧模型,用以计算分析缸内燃烧过程,进而预测、判断爆震,并以爆震等级强弱等信息作为模型的输出量,最终驱动硬件电路产生信号。对信号的发生及处理过程作了针对性的研究。试验结果表明,模拟信号的幅值、频率等参数均可调,实时性满足系统的要求。     

公路工程监理人员市场供需模型研究

提出了建立监理人员需求和供给模型的方法,推导了计算公式。根据公路建设发展的历史数据,对历年公路建设监理人员需求和供给进行了计算和比较。     

轮胎位移包容性研究及有效路面谱计算方法

本文提出一种有效路形测量的新方法,研究轮胎的位移包容性。提出以轮胎包容参数为变量把真实路面功率谱变换为有效路面功率谱的新方法。该研究是道路激励模拟的基础研究。