基于生理与操作行为典型参数的驾驶疲劳程度研究

发布时间：2017-06-07 03:18

  本文关键词：基于生理与操作行为典型参数的驾驶疲劳程度研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：国内外大量事故统计数据表明,驾驶疲劳是引发高速公路交通事故的主要原因之一。相对于平原高速公路,驾驶员在线形复杂多变的山区高速公路上驾驶时,需要保持更加集中的注意力,驾驶强度也更大,导致驾驶疲劳事故多发,且事故后果严重。因此,为提高山区高速公路交通安全服务水平,有必要对山区高速公路的驾驶疲劳进行研究。而引发驾驶疲劳事故的原因有很多,除了驾驶时长、道路交通环境等因素外,昼夜生理节律也会对驾驶疲劳产生影响,具体表现为不同时段下驾驶员的觉醒水平不同,从而导致驾驶员在特定时段容易昏睡。但是,目前关于驾驶疲劳的研究主要侧重于驾驶时长方面,仅有少数学者分析了午后或夜间对疲劳的影响。因此,本文从昼夜生理节律出发,研究重点时段下驾驶员的心电、速度与加速度特征,并选取合适的驾驶疲劳程度表征指标,用于判定不同类型驾驶员在不同时段下的驾驶疲劳程度。本文的主要内容如下:首先,总结国内外学者对疲劳时段的论述,并分析了事故统计数据,确定了本文所研究的重点时段。同时,基于本文的研究目的,选取生理典型参数——心电以及操作行为典型参数——速度与加速度进行驾驶疲劳研究。此外,通过实车实验,采集了不同类型驾驶员在不同时段下的心电、速度与加速度以及主观疲劳状态评价数据。其次,运用统计学方法研究了不同类型驾驶员在不同时段下驾驶的心电以及速度与加速度特征的变化规律。心电方面重点分析了心率均值、低频和高频比值LF/HF的特征,速度与加速度方面重点分析了速度标准差、加速度绝对均值、加速度标准差的特征,并运用合适的检验方法,对各特征参数在不同时段、不同类型驾驶员的差异进行了分析。再次,根据相关性分析结果,选取相关性较强的速度标准差、加速度绝对均值、加速度标准差进行主成分分析,得到了操作行为典型参数综合指标。然后,基于该综合指标、心率均值和LF/HF,运用K均值聚类方法分析各指标与驾驶疲劳程度的关系,得到不同类型驾驶员的各指标在不同等级疲劳程度的阈值。据此,基于模糊综合评价方法建立了驾驶疲劳程度判定模型,得到不同类型驾驶员在不同时段下的驾驶疲劳指数。再将得到的疲劳指数与采集的主观疲劳评价结果进行对比,证实了两者具有较好的一致性。最后,从驾驶疲劳的智能监控和警示、驾驶行程安排、连续驾驶时间的科学制定等方面提出了本文研究成果的应用设想和建议,以期提高山区高速公路的行车安全。
【关键词】：不同时段 昼夜生理节律 心电特征 速度与加速度特征 驾驶疲劳程度判定
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.254
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 基于主观评定的判定方法13
• 1.2.2 基于操作行为的判定方法13-14
• 1.2.3 基于驾驶员外部特征的判定方法14
• 1.2.4 基于生理信号特征的判定方法14-16
• 1.2.5 基于信息融合的判定方法16
• 1.2.6 不同时段的驾驶疲劳研究16-17
• 1.2.7 综合评述17-18
• 1.3 研究主要内容与方法18-21
• 1.3.1 研究的主要内容18-19
• 1.3.2 研究的技术路线19-21
• 第二章 研究时段以及生理与操作行为典型参数的选取21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 驾驶疲劳概述21-22
• 2.2.1 驾驶疲劳的概念21
• 2.2.2 驾驶疲劳的影响因素21-22
• 2.2.3 疲劳对驾驶员的影响22
• 2.2.4 驾驶疲劳程度的表征指标22
• 2.3 基于昼夜生理节律的重点研究时段选取22-27
• 2.3.1 昼夜生理节律对疲劳的影响分析23
• 2.3.2 重点研究时段的选取23-27
• 2.4 生理特征指标典型参数的选取27-28
• 2.5 操作行为典型参数的选取28-30
• 2.5.1 操作行为概述28-30
• 2.5.2 操作行为典型参数的选取30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 实车实验设计31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 实验方案31-38
• 3.2.1 实验目的31
• 3.2.2 实验条件31-34
• 3.2.3 实验设备34-35
• 3.2.4 实验内容35-36
• 3.2.5 实验步骤36-37
• 3.2.6 实验数据采集37-38
• 3.3 实验数据预处理38-41
• 3.3.1 GPS数据处理39
• 3.3.2 心电数据处理39-41
• 3.3.3 主观疲劳状态数据处理41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 不同时段下生理与操作行为典型参数特征分析42-68
• 4.1 引言42
• 4.2 不同时段下驾驶员心电特征分析42-52
• 4.2.1 不同时段下驾驶员的心率特征分析43-46
• 4.2.2 不同时段下驾驶员的心率变异性分析46-51
• 4.2.3 不同时段下驾驶员心电指标总结51-52
• 4.3 不同时段下的速度与加速度特征分析52-67
• 4.3.1 不同时段下的速度特征分析52-57
• 4.3.2 不同时段下的加速度特征分析57-66
• 4.3.3 不同时段下的速度与加速度特征指标总结66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 不同时段下驾驶疲劳程度判定68-80
• 5.1 引言68
• 5.2 驾驶疲劳程度表征指标的选取68-72
• 5.2.1 相关性分析68-69
• 5.2.2 主成分分析法的步骤69-70
• 5.2.3 主成分分析结果70-72
• 5.3 表征指标与驾驶疲劳程度的关系分析72-74
• 5.4 不同时段下驾驶疲劳程度判定74-78
• 5.4.1 模糊综合评价的数学原理74-75
• 5.4.2 基于模糊综合评价的驾驶疲劳程度判定模型75-76
• 5.4.3 基于模糊综合评价的不同时段驾驶疲劳程度判定结果76-78
• 5.5 不同时段下驾驶疲劳程度研究成果的应用78-79
• 5.6 本章小结79-80
• 结论与展望80-83
• 6.1 主要研究成果80-81
• 6.2 研究特色及创新点81
• 6.3 研究展望81-83
• 参考文献83-88
• 附录：驾驶员类型调查问卷88-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张殿业;;致驾驶疲劳因素联合作用的机理辨识[J];学术动态;2003年03期

2 李建;驾驶疲劳防范[J];湖南农机;2005年03期

3 金锐;石磊;郭业伟;;缓解驾驶疲劳六法[J];汽车运用;2009年01期

4 陈建新;成鑫;陈飞;;高速公路驾驶疲劳影响因素分析[J];公路交通科技(应用技术版);2010年06期

5 宋巍;;减轻驾驶疲劳的方法[J];驾驶园;2011年03期

6 刘果承;;农机驾驶疲劳的原因及预防[J];农业开发与装备;2012年06期

7 李美华;;汽车驾驶疲劳的控制与预防初步研究[J];科技创新与应用;2014年23期

8 廖鹏宇;;谈谈驾驶疲劳的成因及其预防方法[J];汽车与安全;2007年06期

9 傅家振;怎样消除驾驶疲劳[J];解放军健康;1994年02期

10 李增勇,王成焘;驾驶疲劳与汽车人机工程学初探[J];机械设计与制造工程;2001年05期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 石乔莉;王磊;耿旭婧;葛伟豪;王洋;边京华;李颖;;基于脑电信号的驾驶疲劳状态分析[A];天津市生物医学工程学会第三十一届学术年会论文集[C];2011年

2 张灵聪;尹志勇;王正国;;驾驶疲劳的生理特点[A];中国生理学会第六届应用生理学委员会全国学术会议论文摘要汇编[C];2003年

3 王猛;张春雨;汪林;焦伟峗;赵丽;;基于多源信息融合的驾驶疲劳检测技术研究[A];第二届中国智能交通年会论文集[C];2006年

4 宋国萍;;驾驶疲劳后情绪的变化[A];第十届全国心理学学术大会论文摘要集[C];2005年

5 刘鹏;江朝晖;熊进;冯焕清;;驾驶疲劳研究中的人眼状态检测[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 洛中;消除驾驶疲劳有妙法[N];华东旅游报;2000年

2 陆杉;如何消除驾驶疲劳[N];华东旅游报;2003年

3 ;减轻驾驶疲劳几项提示[N];当代汽车报;2006年

4 高速公路支队张家寺大队 李莹莹;疲劳驾驶是高速隐形杀手[N];甘肃法制报;2006年

5 李宜;轻松缓解驾驶疲劳[N];中国中医药报;2006年

6 姜作金;疲劳 驾驶的潜在危险[N];中国医药报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 谢晓莉;驾驶疲劳生成机理研究[D];北京工业大学;2010年

2 毛科俊;道路环境单调性对驾驶疲劳的影响机理及对策研究[D];北京工业大学;2011年

3 吴群;基于心电信号的驾驶疲劳检测方法研究[D];浙江大学;2008年

4 郑培;机动车驾驶员驾驶疲劳测评方法的研究[D];中国农业大学;2002年

5 金键;驾驶疲劳机理及馈选模式研究[D];西南交通大学;2002年

6 黄瀚敏;基于汽车驾驶员疲劳状态监测技术的汽车主动安全系统研究[D];重庆大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 盛海涛;不同休息模式对驾驶疲劳的影响研究[D];首都经济贸易大学;2009年

2 房瑞雪;基于生理信号的驾驶疲劳预警对策有效性的实验研究[D];北京工业大学;2010年

3 韩富跃;基于欧拉影像放大算法的驾驶疲劳检测研究[D];长安大学;2015年

4 李发权;基于眼动与脉搏信息融合的驾驶疲劳识别算法研究[D];山东大学;2015年

5 陈阳坚;高速公路重型货车与轿车驾驶疲劳评价分析[D];东北农业大学;2015年

6 邹阳阳;基于生理信号的驾驶疲劳综合评价指标的试验研究[D];河南理工大学;2014年

7 李天彪;基于驾驶员心理、生理反应的高原公路驾驶疲劳研究[D];新疆农业大学;2015年

8 刘一雄;基于人机工程学的驾驶疲劳研究[D];中北大学;2016年

9 耿树泽;基于ARM平台的驾驶疲劳检测系统的研究[D];天津工业大学;2016年

10 黄姣;基于生理与操作行为典型参数的驾驶疲劳程度研究[D];华南理工大学;2016年

  本文关键词：基于生理与操作行为典型参数的驾驶疲劳程度研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：428090