应激场景下驾驶人生理特性分析

发布时间：2020-11-04 12:05

　　 近年来,随着世界和我国汽车产业的繁荣发展,汽车已经普及到千家万户中去,由此带来和产生的交通安全问题,也越来越频繁地出现在人们的视野中,交通安全也由此成为了全国乃至世界范围内的备受关注的热点问题,同时也因此成为了各高校、研究机构、相关安全部门的研究热点和重点。在驾驶人—车辆—交通环境(应激场景)的封闭系统中,驾驶人能否与交通环境之间有一个良好的传达与接受环节,在一定程度上是车辆能否安全运行的关键。而对驾驶人驾驶人行为的研究需要从信息的感知和获取、信息的加工、信息转化相关方面展开,而这三个方面又取决于驾驶人一系列的生理特性,只有深入了解应激场景下驾驶人生理特性,才能够连贯的表达驾驶人将主观感知转化为客观定量的驾驶操纵的整个过程。而只有实现上述成果才能够更好的避免应激场景下交通事故的发生。为了探究应激场景下驾驶人生理特性,本文分别从驾驶人生理中的视觉、心理、皮电、肌电四个角度对其进行了探究。在眼动视觉方面,采用Tobii眼动仪、交通环境图像采集装置对驾驶过程中的驾驶人的眼动及交通环境数据进行采集,并对采集到的数据进行时间同步和预处理。本文采取了动态快速聚类的注视区域划分方法,与传统的注视区域划分方法相比,提高了区域划分的可靠度和可信度,同时增加了驾驶人在注视区域划分过程中的参与度。同时选取不同的视觉指标对应激场景进行了视觉特性的分析。采用色阶的方式对眼动数据进行表示,给人以直观印象。在心理方面,本文采用心律增长率和心率变异性两个角度对其进行分析,而在心率变异性方面,采用的是被广泛认可的时域、频域分析方法,以及相关的统计分析手段—箱型图的表现形式。在心理方面采用多层信息决策融合论的方法对应激场景下驾驶人心理方面的特点进行了相关的分析。而在肌电、皮电方面,首先对采集而来的数据,根据采集设备的采集原理和工作模式,对时间同步后的数据进行了频率校正、丢失数据修补、数据平滑滤波、异常数据。经过处理后,采用了Pearson检验等方法对应激场景与驾驶人的肌电和皮电之间的显著性进行了检验和分析。在确定二者之间的相关性后采用了统计分析和时间序列等方法进行了进一步分析。最后完成了对应激场景下驾驶人生理特性的分析,为交通安全以及高级自动辅助驾驶等相关方面的研究,提供理论上的支撑。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491.254
【部分图文】：

图 1.2 视野平面法回放法划分注视区域frey Underwood 在文献中提出以下方法划分注视区域，即通过回放注视点的试验录像，逐帧地分析画面中注视点的位置，进而确定每应的目标。方法的优点是精确度高，由于对每幅画面都进行逐帧地分析，出现小，同时各因素的差异对统计结果产生影响也不会过大。则主要表现在以下两个方面：统计工作量大，如在本文的试验中，试验中的注视点个数高达到，逐一分析是不现实的，因此很多研究中都采取对单个驾驶员的注像回放的方法进行分析，但这种方法不具有普适性和代表性的特容易出现遗漏问题，录像的摄制速度一般是 20～30 帧/秒，而每

图 2.1 八自由度运动平台驾驶模拟系统构成图为其系统组成，包括 8 自由度运动平台，视线追踪系统，数据采集子系通道投影控制单元这些重要部分，其集成的系统有效的避免了试验设备分验设备联结标准不匹配带来的一系列问题，有效提升了试验的效率，降低了客观因素造成的试验数据不准确。特别是在视线追踪系统中使用了 Tobii 动仪，该产品在以往国内外对于有关眼动的研究中使用广泛，帮助研究人员了许多重要试验，也产生了不少被引用至今的经典结论。该系统的整体性能，在已经发布的的交通仿真研究成果中，我们能看到该系统设备是基于对时观环境等因素考量后得慎重选择。驾驶模拟器的驾驶舱为左舵版本，符合中驶人的习惯。该平台采用的多通道全景投影系统，通过 8 个 Sim5W 投影仪水平 360 度，垂直 40 度的全方位车辆行驶模拟环境；并应用虚拟现实控制快速进行三维道路建模和交通模拟；可实现不同交通流环境的模拟。

试验通过对 8 自由度运动平台驾驶模拟系统的设定，改变驾驶人在驾驶虚拟环境行驶过程中遇到的应激场景。在不同应激场景下进行试验，并采用 ErgoLAB 人机环境同步平台实时采集驾驶员心理、生理指标的变化，采用瑞典 Tobii公司自主研发的 Tobii ProX2-60 眼动仪，眼动仪的采样率约为 60Hz，实时采集驾驶员眼动指标的变化，然后分别对生理、视觉指标进行统计分析得出不同应激场景对驾驶人视觉及生理特性的影响规律。本试验共选取驾驶人 20 名，共计试验 40 次，每个驾驶人行驶两圈，在两圈路程中分别遇到两个不同的应激场景，每个驾驶人共遇到 4 个场景。每个驾驶人的试验时间平均为 40 min，在试验开始进行前，首先试验人员将在驾驶人的腋下、手指、手臂、腿部、耳垂处加装传感器，这几处的传感器分别用于测量驾驶人的皮电信号（腋下、手指）、肌电信号（手臂、腿部）及脉搏信号（耳垂）。传感器放置的具体位置如图 5-10 所示。
【参考文献】

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1 张文会;李鹏辉;胡孟夏;李一兵;;高速公路驾驶人超车过程视觉行为特性[J];清华大学学报(自然科学版);2014年09期

2 马勇;付锐;王畅;郭应时;袁伟;宋殿明;;视觉分心时驾驶人注视行为特性分析[J];中国安全科学学报;2013年05期

3 李显生;付坤;;驾驶员生理状态对驾驶行为差错的影响[J];吉林大学学报(工学版);2012年S1期

4 李巧茹;陈亮;秦禄生;许祥顺;;干线公路上车速对驾驶员注视行为的影响研究[J];河北工业大学学报;2011年05期

5 裴玉龙;周侃;张诚;;酒精作用下驾驶人心理生理及眼动特性分析[J];哈尔滨工业大学学报(社会科学版);2011年05期

6 黎美清;杜岩;罗义学;苏红帆;王灏;;影响机动车驾驶员交通行为的因素分析[J];应用预防医学;2011年01期

7 裴玉龙;于涛;;车道变换进程中驾驶员视点转移特性研究[J];交通信息与安全;2009年02期

8 艾力·斯木吐拉;李鑫;马晓松;;基于驾驶适宜性检测的沙漠公路驾驶员生理、心理特性研究[J];中国安全科学学报;2009年01期

9 阎莹;刘浩学;郭忠印;;不同交通流状态下驾驶员心理生理特性研究[J];同济大学学报(自然科学版);2008年10期

10 王艳红;;探析驾驶员情绪因素对行车安全的影响[J];网络财富;2008年09期

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1 郝晓红;基于驾驶员生理心理反应的草原公路线形研究[D];内蒙古农业大学;2010年

2 宋长振;基于心率变异的驾驶员生理负荷研究[D];内蒙古农业大学;2007年

3 张祖怀;基于人体生理信号的驾驶疲劳研究方法及其应用[D];哈尔滨工业大学;2006年

本文编号：2870075