基于心生理反应的高速公路隧道入口安全

高速公路隧道入口由于光照强度变化,导致驾驶员行车时出现暂时失明而产生安全隐患,为了提高高速公路隧道口的行车安全性和驾驶舒适性。以交通工程学、高等数学、心生理学理论为基础,通过实车驾驶试验,检测驾驶员进隧道时的心生理反应参数、行车速度、光照强度和GPS数据,定性、定量分析高速公路隧道口距离与光照强度、速度、驾驶员心生理反应的相互关系,建立了隧道入口段多元回归安全评价模型。结果表明：驾驶员倾向减速驶入隧道,加速驶离隧道,心率随着速度的增大呈现不同幅度的增长;在隧道入口外3m至内20m照度变化最为明显,驾驶员的心率增长率随着照度的降低逐渐增大,在距隧道洞口内8m位置处心率增长率达到峰值,最大为31.95%,得到基于照度变化率的舒适性阈值为[5%,57%],为高速公路隧道口灯光参数设计和交通安全管理提供了理论参考依据。     

基于驾驶模拟技术的隧道反光环设置间距综合效果分析

针对高速公路隧道新型交通安全设施反光环设置间距效果评估的问题,采用驾驶模拟技术,以微观驾驶行为数据为基础对反光环不同设置间距的有效性进行综合评估。选择3 500 m长度的隧道作为研究对象,构建基于虚拟现实技术和3D光环境技术的隧道驾驶模拟场景。选取33名驾驶经验丰富的被试人员完成驾驶模拟试验。从行为与视觉两个方面选取速度、速度标准差、加速度、加速度标准差、油门功效、瞳孔面积共6项评价指标,构建隧道反光环综合评估体系。从驾驶员的角度量化隧道内不同设置间距反光环的效果,并采用基于可拓学理论的物元评估模型进行综合评估。研究结果表明:隧道内不同间距的反光环对驾驶员的影响显著不同,反光环设置间距200 m时驾驶员的驾驶安全性、稳定性较好,心理舒紧张感较低。综合评估结果显示,设置300 m、400 m间距的反光环的安全性和舒适性较200 m间距的反光环的综合效果较差,因此隧道内设置反光环的最优间距为200 m。研究成果为新型交通安全设施在隧道中实际应用奠定了理论基础。     

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。     

高原公路驾驶员心率变异性试验分析

为了揭示驾驶员在高原公路行车时的心率变异性的变化情况,寻求提高行车安全性的途径,利用生物反馈仪在高原公路上进行了实地行车测试。以频域指标LF/HF作为高原公路驾驶员心率变异性指标,在分析驾驶时间、海拔高度与驾驶员心率变异性指标之间关系的基础上,建立了相关模型。分析结果表明：驾驶员在高原公路行车时,心率变异性受到高原低氧环境和驾驶时间的双重影响;海拔越高,驾驶时间越长,驾驶员交感神经张力越大,使驾驶员疲劳程度增大,安全隐患增大。     

基于驾驶视认需求的隧道入口段光环境研究

为实现安全舒适的隧道入口段光环境,从驾驶员视觉功能及需求出发,提出了基于驾驶安全视认的隧道入口段光环境评价方法.以色温5 700K、显色指数70的隧道入口段光环境为研究对象,对小客车驾驶员进行不同运行速度的实车视认试验,得到驾驶员动态视认特性规律;采用驾驶员驾驶过程中对小目标物的视认距离作为入口段光环境安全视认评价指标,应用MATLAB数学统计软件建立了不同运行速度下视认距离与入口段亮度折减系数定量逻辑关系模型;最终得到不同设计速度下能够满足驾驶视认需求的亮度折减系数阈值,与现行规范值相比略高.研究方法和结论可为实际隧道入口段光环境设置、监控及运行管理提供技术参考.     

基于虚拟现实试验场景的驾驶模拟系统研发

为解决驾驶模拟系统视景显示中的显示画面粗糙及驾驶员视角固定等问题,采用3 Ds Max建立了垫江某汽车综合试验场三维高精度模型,并基于Unity 3D和HTC Vive搭建了虚拟现实显示系统,进行汽车试验场完整环境的渲染和VR显示.最后通过Labview RT和Carsim搭建了汽车动力学仿真平台,至此完成了基于VR的驾驶模拟系统构建的全部过程.仿真结果表明:基于虚拟现实试验场景所开发的驾驶模拟系统显示画面良好,且驾驶员具有较高的视场角及自由灵活的观察视角,有效提升了驾驶员沉浸感.     

基于车载视觉的端到端驾驶员疲劳检测模型

营运驾驶员长时间疲劳驾驶是导致事故发生的重要原因,为此,企业在营运车辆上安装相机采集驾驶员面部视频,基于模型和算法自动识别驾驶员的疲劳状态,通过语音提醒甚至启用远程护航进行疲劳干预,以此提高驾驶安全。现有的疲劳检测研究大多数都是基于面部关键点检测的算法,该类算法对面部视频的质量要求严格。在真实的营运行车环境中,夜晚光线过差,相机位置安装不理想,驾驶员面部遮挡等均会造成关键点检测失效,从而影响模型的准确性。基于卷积神经网络(CNN)和长短时记忆神经网络(LSTM)设计了一种端到端营运驾驶员疲劳检测模型,该模型以相机采集的驾驶员面部视频作为输入,使用CNN网络提取视频单帧特征,在此基础上将时序单帧特征作为LSTM网络的输入来最终识别驾驶员的疲劳状态,实验表明,模型的接收者操作特征曲线下面积(AUC)为0.9,远优于现有的面部关键点模型。此外,为了提高该模型在实际行车环境中的鲁棒性,基于光线变化及相机变化的模拟操作在训练数据上进行了数据增强,通过模型重训练进一步提高了模型的精度及鲁棒性。实验结果表明,改进前,营运车辆行车环境下模型的AUC相比实验室模型下降37.3%,而改进后AUC仅下降9....     

考虑驾驶员年龄的公路隧道照明小目标可见度

人口老龄化环境下中老年驾驶人群数量逐步增加，对现有公路隧道光环境要求更高。本文借助阈限亮度对比实验探讨了驾驶员年龄对公路隧道照明条件下小目标可见度的影响作用。采用定值刺激法通过计算机模拟，得到了青年组和中老年组实验样本在正负亮度对比、小目标物呈现时间2 s条件下的阈限亮度对比实验数据。经过统计分析并依据观察者年龄修正系数、小目标物正负亮度对比修正系数和小目标物呈现时间修正系数得到不同年龄组实验样本的阈限亮度差。最后，建立不同年龄组实验样本的阈限亮度差与小目标可见度水平之间的数学模型。结果表明：相同隧道光环境条件下青年组实验样本的小目标可见度高于中老年组。可见中老年组对隧道内光环境的视觉要求比青年组的更高，因此为了满足行车安全等目的，隧道照明设计必须考虑驾驶员的年龄因素。     

基于人眼识别的防疲劳驾驶系统设计与研究

为了避免日常生活中因疲劳造成的交通事故, 利用人眼图像识别技术对驾驶进行疲劳监测。设计并提出了一套基于图像信息判断驾驶员疲劳状态的流程。首先使用Viola-Jones 算法, 在图像中直接进行人眼定位,再对人眼图像进行处理, 得到人眼长宽比值Q, 最后建立了Q 值和疲劳状态的关联模型。实验证明, 该定位方 式比传统方式检测速度提高了50%以上, 同时能适应头部不同姿态; 建立的“眼部相对长宽比-睁眼程度冶模型具有良好的线性。模拟实际驾驶环境进行测试结果表明, 监测系统能适应不同受试者并在1 s 内对疲劳状态的驾驶员发出警报, 在防疲劳安全驾驶领域有一定的应用前景。