标志信息及驾驶时间影响驾驶员视觉特性分析

为定量分析长时程驾驶条件下,驾驶员视认草原公路直线段上不同信息量交通标志设施时,视觉特性的变化,以信息量化理论为基础,通过开展草原公路重复驾驶实验,分析不同标志信息量和驾驶时间耦合作用下驾驶员视认行为变化规律。结果表明：随着标志信息量的增加,两次重复实验中驾驶员扫视持续时间与注视持续时间都呈波动上升趋势,扫视平均速度都呈波动下降趋势;对于标志中的重复道路信息,驾驶员的视认行为会发生与以上相反的变化趋势;进行多项式拟合,依据拟合结果,进一步利用相关分析方法与独立样本检验,探究驾驶员视觉特性变化规律。     

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。     

草原公路直线段长度对驾驶员心率变异性的影响研究

通过草原公路实驾试验,采集了14名驾驶员在六段长度不同的相邻直线段上的心电数据,通过Kubios HRV软件分析心率变异指标SDNN值和LF/HF值,以探究草原公路直线段长度对驾驶员心率变异的影响。对SDNN值和LF/HF值进行非参数检验,结果表明个体差异对SDNN值影响大,而对LF/HF值影响小,因此可以用LF/HF值来评价直线段长度对驾驶员的影响。在一定范围内,随着草原公路直线段长度的增大,驾驶员的LF/HF值有先增大后减小的趋势,但是不同气质驾驶员的极大LF/HF值对应的直线段长度值不一样,超过该长度后,随着直线段长度的增大,驾驶员的警惕性会逐渐减小,适合草原公路驾驶员心生理情况的直线段长度应该控制在极大直线段长度左右。     

草原公路曲线段指示标志对驾驶员脑电信号的影响研究

为了解决以往草原公路曲线段诱导标志设置时忽略驾驶员心生理状态问题,探讨在草原公路特殊线形条件下曲线段诱导标志个数对驾驶员脑电信号的影响,针对四段草原公路曲线指示标志,通过室内模拟试验采集驾驶员的脑电信号,基于脑电信号的时频分析方法,具体研究了驾驶员β波、(θ+α)/β指标与曲线指示标志的关系。结果表明:不设诱导标志的曲线路段对驾驶员的初始影响程度不大,使得驾驶员在曲线段潜在驾驶危险程度增加;曲线段设置诱导标志与不设诱导标志对驾驶员β波、(θ+α)/β指标均有显著影响,随着诱导标志个数的增加,驾驶员获取的道路信息越充分,对驾驶员的心生理状态影响越小。     

基于生物反馈试验的高原公路驾驶员生理特性研究

为了掌握高原公路海拔对驾驶员生理特性的影响规律,利用生物反馈系统对急进高原公路的驾驶员进行实地行车试验。通过定量分析,建立了驾驶员各项生理指标与试验路段海拔之间的关系模型。结果表明;高原公路行车驾驶员的各项生理指标都随海拔上升而表现出不同程度的变化;驾驶员心率增长率、LF/HF、LF以及脑电波"频段功率值与高原公路海拔成正相关,而表面肌电IEMG、血容振幅、HF指标与高原公路海拔表现出负相关性;其中,驾驶员心率增长率、LF/HF及脑电波"频段功率值三项指标与高原公路海拔的相关性较强,可以作为相关研究的备用指标。     

驾驶员驾车使用手机对其心率变异性的影响分析

为了定量分析在驾车过程中驾驶员使用手机进行通话时对其造成的生理负担,设计仿真实验研究一般性电话通话、微信语音通话和干扰性电话通话三种不同形式通话时对驾驶员心率变异性的影响。基于Logitech仿真驾驶器,设计了实验内容与流程,分一般性电话通话、微信语音通话和干扰性电话通话三种使用手机通话方式下,在城市仿真道路上进行模拟驾驶。通过MINDWARE系统采集驾驶员在整个驾驶过程中的心率变异性各指标。分析得到三种使用手机通话方式下驾驶员的心电波形图、心搏间期序列、心动间期时间序列的频谱等;根据心率变异性各指标变化得出使用手机对驾驶员生理的影响。结果发现:无论在哪种通话方式下,驾驶过程中使用手机前后心率发生明显变化,呼吸功率谱中峰值频率、平均呼吸振幅、心率平均值和呼吸速率增大,心搏间期值降低;心电波形图的心跳频率增大,心搏间期序列的峰值降低、心搏间期变短,心动周期时间序列的峰值升高、周期变短。从心率变异率的各指标的变化值来看:微信语音通话对驾驶人心率变异性指标的影响最大,干扰性电话通话次之,一般性电话通话影响最小。     

驾驶员驾车使用手机对其心率变异性的影响

为了定量分析在驾车过程中驾驶员使用手机进行通话时对其造成的生理负担,设计仿真实验研究一般性电话通话、微信语音通话和干扰性电话通话三种不同形式通话时对驾驶员心率变异性的影响。基于Logitech仿真驾驶器,设计了实验内容与流程,分一般性电话通话、微信语音通话和干扰性电话通话三种使用手机通话方式下,在城市仿真道路上进行模拟驾驶。通过MINDWARE系统采集驾驶员在整个驾驶过程中的心率变异性各指标。分析得到三种使用手机通话方式下驾驶员的心电波形图、心搏间期序列、心动间期时间序列的频谱等;根据心率变异性各指标变化得出使用手机对驾驶员生理的影响。结果发现:无论在哪种通话方式下,驾驶过程中使用手机前后心率发生明显变化,呼吸功率谱中峰值频率、平均呼吸振幅、心率平均值和呼吸速率增大,心搏间期值降低;心电波形图的心跳频率增大,心搏间期序列的峰值降低、心搏间期变短,心动周期时间序列的峰值升高、周期变短。从心率变异率的各指标的变化值来看:微信语音通话对驾驶人心率变异性指标的影响最大,干扰性电话通话次之,一般性电话通话影响最小。     

基于驾驶员警觉度的交通标志适宜信息量研究

为了解决驾驶员在草原公路交叉口路段因交通标志信息量过低引起的行车警觉度降低的问题,利用交通标志信息量化模型,建立6个不同信息量水平的室内模拟驾驶实验,驾驶员分别以车速为60km/h、80km/h和100km/h行车,基于脑电信号检测行车警觉度的技术,选取脑电指标β、(α+θ)/β、α/β作为驾驶警觉度评价指标,定量分析不同信息量水平和车速下的3种脑电指标节律值变化,采用非线性曲线拟合法,探究信息量和车速对驾驶警觉度的显著性,根据NASA-TLX驾驶负荷量表对模拟实验分析的结论进行验证。结果表明,交通标志信息量和车速存在交互作用,对行车警觉度均有显著影响,在草原公路交叉口处的适宜交通标志信息量为J4水平（范围为30-40bits）,行车速度为60km/h时,驾驶员3种脑电指标数据表现最佳,且指标β、(α+θ)/β、α/β在车速为60km/h下的拟合度分别为0.947、0.844、0.861,NASA-TLX驾驶负荷量表六个维度的评分均在J4水平最低,与实验数据分析结论一致。     

草原公路路侧景观对驾驶员心率变异的影响研究

为了研究草原公路路侧景观的变化对驾驶员心率变异性的影响,在草原公路上进行实地行车试验。运用多导生理记录仪MP150实时记录心率参数,采集驾驶员行驶过程中的心电信号;结合生理学和人机工程学等方面的理论研究,利用心率变异时频域分析方法,对驾驶员在不同路侧景观环境下的心率变异(HRV)进行分析。研究结果表明:在两种景观下,驾驶员的时域指标R-R间期差值的均方根(RMSSD)在较小范围内平稳波动,其平均值之间无显著差异;在景观Ⅱ中低频与高频比值(LF/HF)变化较大,两种景观下的平均值之间有显著差异;驾驶员在相对单调的路侧景观路段精神负荷较大。     

基于脑电信号的草原公路驾驶疲劳研究

草原公路单调枯燥的驾驶环境容易使驾驶员产生驾驶疲劳,严重威胁到行车安全。通过草原二级公路实驾试验,监测驾驶员的脑电信号,探索真实驾驶环境下驾驶员驾驶时的EEG特征。结果表明:β波和(α+θ)/β这两项指标对驾驶员疲劳反应最为敏感,可以把这两项指标作为表征草原公路驾驶员疲劳的脑电指标;在草原公路150 min的驾驶过程中,驾驶员出现较明显疲劳症状时间段是:20~30 min,80~90 min,90~100 min,100~110 min。其中,在90~110 min这个时间段内疲劳趋势尤为明显。结果可为草原公路驾驶疲劳预警提供部分理论支撑。     

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。     

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。     

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。     

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.     

动态路径诱导交通阻抗优化方法与实现

基于实时交通采集数据,获取合理动态规划最优路径,提出了考虑驾驶员出行行为因素的交通阻抗优化方法.研究了基于实时交通状态因素的动态路网优先等级指数的确定方法,重构了动态路径诱导交通网络模型,大大降低了路网的复杂度;基于多源实时数据,研究了动态路径诱导交通阻抗优化的计算方法,实现了路网的动态路径诱导,并通过GIS平台进行了仿真分析.该方法更符合驾驶员行为习惯,对于改进Dijkstra算法在动态路径诱导中的应用具有操作优势和显著意义.     

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.      

驾驶人注视点分布对预瞄时间求解精度的影响分析

预瞄是驾驶人模型中的重要环节,预瞄时间的准确性决定了驾驶人模型乃至整个模型的稳定性与精确性.为探究驾驶人注视点分布集中程度对预瞄时间求解精确度的影响.利用眼动仪采集驾驶人眼动数据,对驾驶人眼动数据进行处理得到注视点.利用注视点百分比表征驾驶人注视点分布集中程度,利用预瞄时间置信区间长度表征预瞄时间准确度.探究不同路段上的驾驶人注视点集中程度与预瞄时间求解精度之间的关系.研究表明：不同路段上,当注视矩阵中的元素大于一定值时,预瞄时间的置信区间长度在一定范围之内波动,同时在行驶过程中,驾驶人注视点集中程度越高,注视区域越固定,预瞄时间的求解精度越高.