基于驾驶员视觉特性的草原公路平曲线半径研究

驾驶员在行车过程中主要依靠视觉获取相关的道路交通信息。基于草原公路特殊的线形特点,通过在草原公路进行实驾试验,利用眼动仪采集驾驶员眼动指标。分别提取各驾驶员在不同半径平曲线路段行车时的试验数据,探讨驾驶员在草原公路平曲线段行车过程中的眼动规律,分析驾驶员的眼动特性与道路平曲线半径之间的关系。得到平曲线半径对驾驶员的注视持续时间和扫视幅度的影响非常显著,对眨眼持续时间的影响较为显著。驾驶员在小半径曲线行车时,注意力高度集中,紧张感较强;在大半径平曲线行车时,行车感较为舒适,心理较为放松的特点。建议可以适当合理增加不同半径的平曲线来调节驾驶员的驾驶状态,缓解驾驶疲劳。     

草原公路驾驶员心电指标对标志标牌 信息量的敏感性

为验证驾驶员心电指标(electrocardiogram,ECG)对草原公路标志标牌信息量的敏感性,选取5名驾驶员开展草原公路实驾试验,分析驾驶员心电指标随标志标牌信息量变化规律,通过相关性分析、斜率分析方法研究各驾驶员心电指标变化趋势的相关性和单位时间内各心电指标受信息量变化的影响规律。结果表明:草原公路标志标牌信息量变化对驾驶员MRR(RR间期均值)和NN50(相邻间期差值大于50 ms的个数)指标值影响较大,其中与MRR指标值变化关联度为81. 82%,与NN50指标值变化关联度为63. 64%,因此可选用MRR值和NN50值来评价草原公路标志标牌信息量对驾驶员心电特性的影响;随着标志标牌信息量的增加,驾驶员MRR值呈下降趋势,NN50值呈上升趋势,驾驶员注意力集中,警惕性较高。     

单调路侧景观色彩对驾驶员眼动指标的影响分析

驾驶员行车中主要通过视觉获取信息,而色彩是最易被感知的信息。不同区域的草原公路路侧景观色彩差异较大,对驾驶员行车过程中的视觉特性会产生一定影响。基于色彩心理学理论,结合双因素方差分析方法,比较4名驾驶员在两条路侧景观色彩不同的草原公路上眼动指标均值变化规律,得到以下结论:1景观色彩对驾驶员眨眼持续时间、注视持续时间、瞳孔直径和扫视幅度有显著影响;2土黄褐色暖色调色彩环境对驾驶员视觉影响较复杂,使得瞳孔直径和扫视幅度较大,眨眼时间和注视时间较小;青绿的冷色调则表现相反;3连续单调的景观色彩容易对驾驶员造成一定的视觉疲劳。     

基于信息传递原理的交通标志信息量化算法

为了提高驾驶安全和交通出行效率,解决交通标志的信息量量化及超载阈值统一标准问题,论文基于通信系统传播的一般模型和交通标志信息传递机制,分析了影响交通标志信息量量化评价的主要影响因素,引入无记忆信息量和有记忆信息量计算原理,提出了交通标志信息量量化算法。驾驶视认实验结果表明:考虑标志字高、驾驶员关注度参数影响的有记忆信息量算法可以较准确体现驾驶视认时间与信息量之间的关系,验证了算法的可行性,揭示了不同驾驶员特性、车速等对交通标志信息量的内在影响机制。根据视认实验结果,初步确定了车速为40、50、60 km/h下交通标志信息量超载阈值区间,案例分析结果说明该阈值区间可以用于交通标志信息量超载检查和评价。     

草原公路直线段路侧景观对驾驶员视觉特性的影响

 视觉系统是驾驶员获取行车信息的主要通道,而公路路侧景观是引起驾驶员视觉刺激的重要因素之一。以不同路侧景观的草原公路直线段作为研究对象,利用眼动仪采集5名驾驶员的眼动指标并进行分析。结果表明,驾驶员在景观相对复杂路段的瞳孔直径和扫视幅度较大,眨眼持续时间与注视持续时间较小;不同路侧景观对驾驶员的眨眼持续时间、注视持续时间、扫视幅度影响不显著;对驾驶员的瞳孔直径影响显著。本研究可为分析草原公路路侧景观对驾驶员疲劳的影响提供参考。     

不同线形诱导信息量下新老驾驶员视觉特性

为定量分析新老驾驶员在不同线形诱导信息量的草原公路弯道行车时的视觉特性,建立了5种不同层级线形诱导信息量的草原公路弯道虚拟场景,信息量水平分别为Q0、Q1、Q2、Q3、Q4,并进行了模拟驾驶试验,对驾驶员视野分区,分析不同信息量条件和驾驶熟练程度对驾驶员视觉特性的影响规律。结果表明：熟练驾驶员注视分布区域比非熟练驾驶员更远也更分散,非熟练驾驶员对近距离区域的关注程度远高于熟练驾驶员;非熟练驾驶员行车过程视觉负荷较高,对有效信息的感知和处理能力较弱,视觉搜索策略需要改善;两组驾驶员在Q2条件下的视觉强度特征表现最佳,认知和视觉搜索策略更为灵活;提出表征驾驶员眼动强度的回归模型,并分别求得两组驾驶员受信息量影响的眼动强度回归方程。     

草原公路交通标志信息量对驾驶员脑电信号的影响分析

为了探究草原公路交通标志信息量对驾驶员脑电特性的影响,确定最佳信息量水平。本文依据草原公路交通标志现状,利用雷诺六自由度实车模拟驾驶系统模拟典型的草原公路,设计了5个信息量水平（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5）的交通标志,其中Z1是草原公路交通标志的主要存在形式。利用MP150多通道生理仪采集驾驶员行驶过程中的脑电信号,探索模拟驾驶环境下驾驶员的脑电信号特征。结果表明:交通标志信息量对驾驶员脑电信号有显著影响,在Z1水平下驾驶员的β波、(α+θ)/β指标表现较差,不利于安全行车;在Z3水平下驾驶员的β波、(α+θ)/β指标表现最佳,最利于安全驾驶;通过对比经验组与非经验组驾驶员,发现经验组驾驶员更放松,经验组驾驶员处理信息的能力要强于非经验组,获取的更多的是有效信息。     

草原公路交叉口指路标志信息量对驾驶员认知特性影响分析

针对草原公路交叉口指路标志信息设置不合理的问题,根据调查设计7类不同信息条数指路标志,设置借助事件相关电位(event-related potential, ERP)及E-Prime相关设备,开展不同指路标志信息条数在60、80、100 km/h 3种速度下驾驶员脑认知模拟驾驶实验,分析选取失匹配负波(mismatch negativity, MMN)波幅值、P3b波幅值作为驾驶员脑力认知评价指标。结果表明：对3种速度下的驾驶员视认不同标志的MMN波幅值分析可知,60 km/h和80 km/h情况下设置指路标志信息条数为5、6、100 km/h条件下设置信息条数为3和4时,驾驶员大脑过滤无效信息的效率增加,可以有效提高驾驶员行车注意力;同样条件下,由驾驶员视认P3b波幅值分析知,60 km/h和80 km/h下设置指路标志信息条数为5、6、100 km/h条件下设置指路标志信息条数为3和4时,驾驶员同样不需要投入过多的脑力资源就能完成信息认知任务,信息决策能力增强,有利于在交叉口冲突点行车。     

城市道路景观分布对驾驶员视觉刺激性的影响

视觉系统是驾驶员获取行车信息的主要方式,而城市道路景观分布是引起驾驶员视觉刺激性的关键因素之一,为此,需研究城市道路景观分布对驾驶员视觉刺激性的影响。实验路段选择某地省道,对选择路段的景观异质性进行评价。在研究实验样本的基础上,选择6位高校老师作为驾驶员参与实验。将眨眼时间、注视时间、瞳孔直径、扫视幅度作为衡量指标,研究路段1和路段2景观对驾驶员视觉刺激的影响。结果表明,驾驶员在景观相对复杂路段的瞳孔直径和扫视幅度较大,眨眼持续时间与注视持续时间较小;不同城市道路景观对驾驶员的眨眼持续时间、注视持续时间、扫视幅度影响不显著,对驾驶员的瞳孔直径影响显著。     

基于视认性的二级加宽公路交叉口安全改善

本文总结分析二级加宽公路交叉口事故形态及原因,针对交叉口视认性不明显的特点,根据驾驶员视认特点及错视觉原理提出了改善措施.改善方案在视觉上可提高交叉口的可识别性,提醒驾驶员注意安全驾驶和降低车速,以提高公路交叉口的安全性.     

虚幻4驾驶模拟器设计和驾驶员特性分析

深入研究人类驾驶员的驾驶行为和特性,对推动智能汽车向高度自动驾驶发展具有重要意义。采用驾驶模拟器研究驾驶员在复杂交通场景下的驾驶决策和驾驶行为,成为近年来的一个研究热点。基于虚幻四引擎UE4交互式视景仿真技术,通过车辆、道路、建筑、交通灯、行人、路牌等交通元素的驾驶视景仿真环境搭建,开发了CarSim汽车动力学模型和罗技G29力反馈方向盘踏板的具有高拟真度人机交互的驾驶模拟系统。并设计了典型工况下的驾驶模拟试验,通过实时采集驾驶员驾驶数据,对驾驶员特性进行研究。研究结果表明:该驾驶模拟器具有逼真的驾驶体验,利用模糊C聚类算法(FCM,fuzzy C-means),将驾驶员特性进行准确分为6个聚类,可以将驾驶员特性进行准确分类,确立驾驶员特性与驾驶能力的关联,为进一步建立实时驾驶权分配研究奠定了基础。     

音乐环境对驾驶行为危险度影响的预测模型

考虑到车载音乐环境下驾驶行为变化规律在道路交通系统中具有理论和现实意义,以国内外车载音乐对驾驶员心理负荷和驾驶行为影响的研究成果为基础,界定出驾驶行为危险度的定义.同时引入主成分分析法并结合驾驶行为的三个指标,实现对车载音乐环境下驾驶行为危险度的评价.以驾驶员的心率变异性作为输入变量,驾驶行为危险度作为输出变量,构建基于心理负荷的驾驶行为危险度预测模型,并提出不同类型驾驶员收听音乐的建议方案.研究成果可为减少道路交通事故和保障汽车安全运行发挥作用.     

基于驾驶仿真的海底隧道出入口段视觉减速标线有效性

为提高海底隧道出入口段行车安全性,研究海底隧道出入口段不同视觉减速标线方案下驾驶员视觉特征变化规律。本文共设置了6种视觉减速标线方案,对26名驾驶员进行了室内驾驶仿真实验,采集了车速、注视点占比、瞳孔直径和察觉距离等数据,通过分析和处理数据判断视觉减速标线的有效性,分别建立了海底隧道出入口段车速与驾驶员瞳孔直径的回归模型,在海底隧道入口段二者呈非线性关系;出口段二者呈线性关系。采用驾驶员问卷调查法对视觉减速标线有效性进行了验证。结果表明：在海底隧道出入口段共设置的6种视觉减速标线方案均对驾驶员视觉特征有显著影响;与其他标线方案相比,白色鱼刺形减速标线设置下驾驶员瞳孔直径、A区域注视点占比、察觉距离和错觉影响最大,有助于驾驶员主动降低车速、提前采取减速措施,保障行车安全。     

基于逆反射系数衰减的隧道路面文字视认效果

为探究高速公路隧道内路面指示文字逆反射系数衰减程度对驾驶人视认效果的影响﹐以认知心理学原理和驾驶人对路面指示文字的视认反应特性为基础,通过室内模拟驾驶试验采集了32名被试的视认数据和车辆运行特征数据,分析了在不同逆反射系数衰减程度下熟悉与不熟悉路况的驾驶人对路面指示文字的视认特性。结果表明：驾驶人的视认次数与路面指示文字的逆反射系数衰减程度呈反比,且熟悉与不熟悉路况的驾驶人的视认次数差值也在相应减少;随着逆反射系数衰减程度增加,驾驶人的视认准确率均有所降低,特别是当逆反射系数衰减程度为40%时,视认准确率下降幅度较大;加速度的波动频率与逆反射系数的衰减程度呈反比,且不熟悉路况驾驶人的加速度波动幅度值较熟悉路况驾驶人的值大。     

表征驾驶风格和驾驶员能力的驾驶员模型

由于驾驶员群体的驾驶方式和驾驶能力的差异,所决策的加速度值与最优值存在不同程度的偏差.本文作者在原有最优预瞄侧向驾驶员模型的基础上发展了多点多目标决策模型,以驾驶员的视野特征和决策意愿表征驾驶风格,并对驾驶员能力建模.Simulink/Carsim联合仿真结果表明,包括4个自由参数模型能够反映出不同驾驶员的驾驶行为,并有望应用于提升无人驾驶车辆乘坐感受的研究.      

高速公路浓雾环境下换道决策规则提取及决策算法

依据换道决策规则进行换道是当前无人驾驶车辆常用的决策方法之一。针对浓雾环境下换道决策规则提取困难和研究较少的问题,研究了高速公路浓雾环境下的换道决策行为。首先,招募24名职业司机,利用Auto Sim驾驶模拟舱搭建虚拟高速公路浓雾环境进行驾驶实验;其次,提出了基于CART决策树的换道决策规则提取方法,提取出15条换道决策规则;最后,对换道决策规则进行了验证。结果表明,用CART决策树算法提取高速公路浓雾环境下换道决策规则是可行的,提取的规则能准确反应驾驶员换道行为的决策过程,可为高速公路浓雾环境下无人驾驶车辆的换道决策提供一定的理论支撑。     

基于表面肌电信号的高原公路驾驶员颈部疲劳试验分析

为了解高原公路驾驶员颈部疲劳状况,寻求减轻驾驶员疲劳途径。选取新疆帕米尔高原典型路段进行实驾试验,通过生物反馈仪获取受测驾驶员颈部肌电数据,利用时域与频域分析方法选取积分肌电值(IEMG)与中值频率(MF)作为评价指标,研究高原公路驾驶员颈部肌肉IEMG与MF在连续驾驶时间、海拔作用下的疲劳特性。研究表明:连续驾驶时间、海拔是影响驾驶员IEMG、MF的主要因素。随着驾驶时间增长与海拔逐渐升高,驾驶员IEMG有上升趋势,而MF有下降趋势,表明高原公路驾驶员从低海拔到高海拔路段长时间连续驾驶车辆导致颈部疲劳感增加。通过对比不同行车经历驾驶员,发现经常出入高原公路驾驶员的颈部疲劳度与自我缓解能力要优于首次进入高原公路行驶车辆的驾驶员。