基于实车眼动实验的驾驶员注视行为研究

从驾驶员注视点变化的角度,应用SMI眼动仪,开展城市道路实车实验,采集驾驶员注意力特性,剖析在城市道路实车测试过程中驾驶员的注视行为,提出了基于马尔可夫过程的驾驶员视点转移模型,根据模型预测出驾驶员稳态下的注意力状态向量,并对驾驶行为进行预判。实车实验发现,驾驶员的视觉注意力在任一子域中停留时长服从对数正态分布,而视觉注意力离开某一子域的时长服从指数分布。机动车行驶过程中驾驶员主要注视正前方,其注视频率占49%,驾驶员关注右前方区域频次是左前方的1.6倍,对于正后视镜的关注多于左右后视镜。通过实车实验和视觉建模分析,能够更好的发现驾驶行为规律和不良的驾驶习惯,为驾驶环境和交通设施改善,保障交通安全提供支撑。     

基于实车眼动实验的驾驶员注视行为建模分析

从驾驶员注视点变化的角度,应用SMI眼动仪,开展城市道路实车实验。采集驾驶员注意力特性,剖析在城市道路实车测试过程中驾驶员的注视行为,提出了基于马尔可夫过程的驾驶员视点转移模型。根据模型预测出驾驶员稳态下的注意力状态向量;并对驾驶行为进行预判。实车实验发现,驾驶员的视觉注意力在任一子域中停留时长服从对数正态分布;而视觉注意力离开某一子域的时长服从指数分布。机动车行驶过程中驾驶员主要注视正前方,其注视频率占49%,驾驶员关注右前方区域频次是左前方的1.6倍,对于正后视镜的关注多于左右后视镜。通过实车实验和视觉建模分析,能够更好地发现驾驶行为规律和不良的驾驶习惯,为驾驶环境和交通设施改善,保障交通安全提供支撑。     

急刹预警作用下的车辆时空图特性

前方车辆紧急刹车是引起前向碰撞事故的主要原因之一,如果驾驶员能够提前获取前车急刹信息,可由被动视觉刺激而采取的被动应对行为转变为基于心理预期的主动应对行为,将大幅度降低事故发生率。基于驾驶模拟技术设计了车路协同环境下前车急刹事件,该实验场景能够在距离前方急刹车辆360 m和290 m处利用车载人机交互设备(HMI)向实验车辆提供急刹预警信息。通过招募合格被试驾驶员并使其参与驾驶模拟实验,获得车辆行驶数据和各项评价指标。通过对有无车载HMI预警信息情况下的驾驶数据的对比分析,提出了一种基于时空图的车路协同环境中前车急刹情形下的驾驶特性分析方法;并基于35名驾驶员的平均加速度特征对前车急刹事件情形下驾驶员驾驶自信特征进行分析。结果表明:有车载HMI预警信息时,驾驶员在应对前方急刹事件时减速位置较无车载HMI预警信息提前;有车载HMI预警信息提示情况下,面对急刹事件时驾驶员速度控制强度更低,通过曲率指标得出速度调整强度降低39.4%;速度调整更加从容,表现出驾驶自信特征,在面对风险环境时能够主动应对。     

考虑驾驶人视觉搜索能力的雨天公路限速设计

为解决雨天行车时，由于车速过高导致驾驶人无法准确识别公路路侧信息的问题，本研究首先基于注意分配理论选取车速、驾驶人视野图片清晰度、视线角度和注视分布比例作为雨天行车驾驶人的注意分配指标，结合Fisher判别理论建立雨天视觉搜索能力量化模型。其次利用UC-win/Road模拟驾驶软件搭建试验平台，以降雨强度和车速作为影响因素，研究二者协同作用下的驾驶人注意分配指标的变化规律，构建降雨强度-车速与视觉搜索能力的关系模型，并提出降雨强度与限速的匹配方案。结果表明，车速和降雨强度的增加都会导致驾驶人难以观察道路远方的交通信息，驾驶人为降低行车风险，会改变视觉搜索策略，转而增加对道路前方的关注程度，进而降低了对观测目标的视觉搜索效率。因此，当车速和降雨强度匹配不当时，驾驶人需要花费更多努力将注意转移至观测目标所在的兴趣区域，导致无法及时发现路侧交通信息。此外，视觉量化模型的整体判别准确率为85.94%，可以较好地评价雨天环境下驾驶人视觉搜索能力。最后分别对传统基于停车视距的限速方案和基于驾驶人视觉搜索能力的限速方案进行了对比，结果表明基于停车视距的限速模型计算的限速值较高。为避免由于车速过高导致...     

海底隧道出入口段驾驶人眼动特征分析与建模

为海底隧道交通安全运营管理提供依据,研究海底隧道出入口段驾驶人眼动特征变化规律.选取了26名驾驶员在交通状况相近的非高峰时段进行海底隧道实车试验.利用Facelab 5.0眼动仪和照度计采集真实交通状态下海底隧道照度及驾驶人眼动特征指标.基于实测数据,分析了海底隧道出入口段驾驶人眼动特征及车速的变化规律,探讨了眼睑闭合度、眨眼频率、注视时长、车速与照度和坡度之间的关系,并建立了相应回归数学模型.研究结果表明:驾驶人驾车通过海底隧道出入口段时,受照度和坡度变化影响,眼睑闭合度和眨眼频率明显降低;受照度变化影响,注视时长增加,视认难度增加,注意力集中;不同照度及纵坡下车速保持能力存在差异性,平均车速受照度及纵坡坡度影响较大,车速呈现下降-上升-趋于平缓-下降-上升的规律.     

基于马尔可夫链的驾驶人视觉转移特征

为了不割裂视觉转移过程的连续性,运用动态聚类方法,对驾驶人注视点的视野平面解析坐标进行聚类,实现驾驶人注视区域划分。在考虑驾驶人注视行为在时间轴上关联性的基础上,分析驾驶人注视行为在各注视区域间转移模式的齐次性,运用马尔可夫链理论,探讨各注视区域间视觉转移概率的求解方法,并对5名不同驾驶经验驾驶人的眼动数据进行统计,求得其一步转移概率矩阵和平稳分布,分析驾驶人视觉转移特征。分析结果表明：驾驶人对任一注视目标都需要多次重复注视才能获取足够的信息,且注视点主要集中在前方车道远处、前方车道近处、右侧车道和左侧车道4个区域。     

民航管制员的注视及遗忘特征研究

为了研究管制员在工作过程中的注视及遗忘特征,利用雷达管制模拟机模拟真实情况下的管制工作,设定不同的航空器数量,并利用Tobii X2—60眼动仪记录相关情况下管制员的眼动数据。在数据分析过程中,将航空器和跑道作为兴趣区,对兴趣区实行动态划分,并统计管制员在各区域的注视时长与遗忘时长。结果表明:被试在工作过程中对各兴趣区的注视时长分配不平均;但是对各兴趣区的注视时长分配与航空器出现的次序没有显著关系;而且随着航空器数目的变化,被试注视区域的位置分布也随之改变;且随着航空器数目的增加,被试遗忘的兴趣区数目增加,对兴趣区的总遗忘时长也随之增大。     

车路协同下浓雾天气对高速公路换道行为的影响分析

为探究车路协同下浓雾天气对驾驶员在高速公路换道行为的影响,依托驾驶模拟实验平台设计车路协同人机交互终端(human-machine interface, HMI),设置对照组、正常天气+HMI组、浓雾天气组和浓雾天气+HMI组4种实验场景,招募43名被试进行驾驶模拟实验,采集换道行为数据。从中提取换道过程,将其划分为换道决策与换道执行两个阶段,选取方向盘转角、横向加速度以及横向偏移量的变化幅度与方差表征换道决策阶段的行为特征;选取换道轨迹长度、换道时间、换道平均车速与横向加速度峰值刻画换道执行阶段的行为特征,最后采用广义线性模型对所选变量进行分析。结果表明：浓雾天气、HMI以及两者的交互效应均对驾驶员的换道行为存在显著影响。在换道决策阶段,浓雾天气导致横向加速度以及横向偏移量的变化幅度与方差显著减小(P<0.05);HMI导致方向盘转角、横向加速度等变量显著减小(P<0.05);但两者的交互效应导致各变量(除横向加速度的变化幅度)显著增大(P<0.05)。在换道执行阶段,浓雾天气导致换道轨迹长度(P=0.01)和换道平均车速(P=0.00)显著减小,HMI仅对横向加速...     

基于眼动指标的平视显示器字符颜色对平视显示器和下视显示器相容性影响分析

为研究平视显示器(head up display,HUD)字符颜色对飞行员进行HUD和下视显示器(head down display,HDD)切换时观察信息的认知和扫视流畅性的影响,基于前期关于显示器字符颜色、认知绩效和扫视流畅性的相关研究,开展颜色编码对HUD和HDD相容性影响的评估。设计眼动测量实验,通过模拟仿真平台,让20名被试驾驶模拟机完成进近过程,同时记录被试进行HUD和HDD仪表切换后在HUD界面的眼动数据,且在实验的过程中要求被试又快又准地回答有关仪表信息的提问。相同的飞行任务和实验条件下,当HUD使用不同颜色编码时,被试进行显示器切换后,注视轨迹、注视时间、瞳孔直径和反应时的主效应显著,且不同颜色编码间存在显著性差异;采用绿色时效果最佳,青色编码次之,蓝色和黄色效果最差,说明HUD字符的颜色编码设计对HUD和HDD相容性有显著影响。当颜色色相趋于缓和,视觉刺激较弱时,飞行员进行显示器切换后扫视模式较好,认知绩效水平得到提升,即HUD和HDD相容性较好。反之,则容易引起飞行员的紧张情绪,降低认知绩效,扫视轨迹混乱,搜集信息时视线的流畅性受阻。     

注视时长及扫视速度与管制负荷的关系研究

利用雷达管制模拟机设定了不同工作负荷水平下的管制任务,采用tobii X2-60眼动仪,对16名被试在不同工作负荷下的实时眼动数据进行采集。在分别分析了注视时长、扫视速度与工作负荷变化关系的基础上,建立了注视时长及扫视速度与工作负荷的回归模型,并对模型的准确性进行了验证。结果表明:随着工作负荷的增大,注视时长和扫视速度都会随之减小。回归模型的准确性在85%以上。     

不同年龄段人群驾驶分心时的视觉特性分析

针对驾驶过程中浏览车载信息系统次任务时引发的驾驶分心问题,研究聚焦不同年龄段驾驶员的视觉注意资源分配策略,分析在动态视觉信息源的刺激下发生驾驶分心时的视觉行为表征。通过视觉搜索的实验方法,模拟驾驶过程中驾驶员浏览车载信息系统次任务的视觉行为过程,并分别测量了横向和纵向两种车载中控屏摆放方式下的参试者视觉特性数据与搜索绩效数据。通过分析驾驶员浏览车载信息系统次任务时视觉注意资源的分散程度,以衡量其在行程中的驾驶分心程度,在此基础上提出有益于缓解驾驶分心行为的车载中控屏视觉区域。实验结果表明:横向中控屏测试中,参试者在上部区域的平均视觉搜索反应时长为641.92 ms,眼动数据显示,注视点集中分布于上部区域。纵向中控屏测试中,参试者在下部区域的平均视觉搜索反应时长为751.75 ms,眼动数据显示,注视点集中分布于右侧区域。年龄在59～68岁这个范围的老年参试者在执行模拟浏览车载信息系统次任务时的视觉搜索反应时长更长,平均为11 639.57 ms,注视点分布更分散。可知,在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的下部区域的反应时间更长,在横向中控屏的上部区域与纵向中控屏的右侧区域交叉的占用的注...     

基于驾驶模拟器的车联网环境搭建及对驾驶行为的影响

为研究网联环境下车载设备对驾驶行为的影响,设计了车载终端人机交互界面,搭建了基于驾驶模拟仓的车、车通信环境,并开展模拟驾驶实验,采集了4个场景下车辆运行数据。通过对速度、加速度、跟车间距、超速驾驶员比例等驾驶行为数据以及人口学的统计分析,研究不同交通状态下,是否配备车载终端对驾驶行为影响的差异性。实验数据表明,实时提供前车运行状态的车载终端能够提高车辆运行效率和安全性。     

一种经济型运动控制芯片数控系统的设计

设计一款人机界面-ARM微处理器的运动控制芯片数控系统.它包括监控、运动控制和驱动3个部分,能够实现直线插补、圆弧插补、位模式插补和连续插补等功能,结合各种类型插补可以加工对精度要求较高的产品.系统采用触摸屏和ARM芯片取代传统的PC机,实现人机交流和控制信息传送,MCX314AS相当于取代PC BASED数控系统的运...     

电脑触摸屏技术研究

电脑触摸屏技术通过USB芯片被电脑识别为鼠标,对碰触信号进行位置检测、模数转换和运算来对电脑鼠标指针进行定位,通过触笔上的按键和滚轮替代电脑鼠标的按键和滚轮。USB芯片的HID功能使设备免除了驱动程序,碰触定位操作与按键、滚轮操作的分离进行,全面替代了鼠标的操控功能。此技术具有带按键触笔和免驱动特性两大创新点,在人机交互设备技术领域具有明显的新颖性、创造性和实用性,有广阔的应用前景。     

燃料电池混合动力轿车控制策略与参数优化

以某国产经济型轿车为平台,对其动力总成进行了燃料电池混合动力驱动系统的虚拟改装．为提高其整车的经济性和动力性,使用ADVISOR软件对整车性能进行仿真分析,研究了燃料电池混合动力驱动系统开关控制模式和功率跟随控制模式的特性,确定功率跟随控制模式为适合该车型的控制策略．分析了4种典型驱动工况下不同混合动力度的整车经济性及动力性,其中50％的混合动力度是适用于该车型燃料电池混合动力驱动系统最优配置．在此最优配置下,以最小氢气燃料消耗为目标,优化主减速比、燃料电池的最大和最小工作功率以及蓄电池的充电功率,得到了燃料电池混合动力系统的最佳工作点．     

基于驾驶模拟器的HMI可用性测试实验环境研究

针对现有汽车驾驶模拟器的功能局限,探讨了对于测试汽车人机界面（HMI）,如何搭建一个可用性测试实验环境,探究出汽车HMI在驾驶模拟器上的可用性测试方法.针对汽车的智能化和网联化功能,设计并搭建出基于智能驾驶座舱的台架,实现了通用智能汽车驾驶仿真,使汽车HMI设计测试过程明细化,继而验证设计的可行性和有效性.以先进驾驶辅助系统中的LDW（车道偏离预警）功能为例,分析了LDW的应用场景,最后将HMI设计应用到驾驶模拟器上进行可用性测试,以期对未来HMI测试方法产生一定的启发.      

互通立交匝道平曲线内侧停车视距检验与改善

在互通立交匝道平曲线内侧设置护栏,减小了匝道视距横净距,导致运行车辆停车视距不够,威胁行车安全,应将护栏视为视线遮挡物,并进行运行车辆的停车视距检验。可通过匝道视距横净距的计算方法,由已知的横净距,计算出汽车行驶轨迹半径;根据匝道设计速度、实际横净距、停车视距等,计算出匝道在不同设计速度条件下满足视距要求的临界圆曲线半径,并按一般地区对应的停车视距计算确定匝道横净距。已建成的互通立交,若匝道平曲线半径未达到临界值要求,应采取加宽硬路肩、外移护栏等视距改善措施,加宽横净距,或将行驶速度按低一级的设计速度进行合理限制,以提高行车安全性。     

基于工况与粒子群优化的增程汽车能量管理策略开发

为了进一步提高增程式电动汽车(extended range electric vehicle,EREV)的燃油经济性,在满足驾驶性能和车辆动力要求的前提下,根据低速、中速、高速典型工况下发动机功率分布分析,提出一种基于自适应权重粒子群算法(adaptive weighted particle swarm optimization,AW-PSO)优化的三点式最优功率控制策略。为验证其经济性能,基于MATLAB/Simulink开发动力系统模型以及整车能量管理策略。基于驱动成本理论,在多种国际标准工况下进行仿真对比,结果表明：相比功率跟随策略而言,基于工况的三点式功率控制策略实现平均12.95%的成本节省,而AW-PSO优化策略下平均节约成本提升到21.44%。     

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.     

汽车前轮定位参数优化设计

以多体系统动力学理论为基础，建立了某微型汽车前悬架的多体系分析模型，采用了一种即包括典型工况下前轮定位角度值与理想值偏差又限制车轮整个跳动过程中各定位参数的波动量的优化目标函数的统一数学表达式，对原悬架系统进行了优化，计算并分析了优化前后的前轮定位参数随车轮上下跳动的变化规律，分析结果和实际使用均表明改进后的前悬架系统具有良好的性能。