基于驾驶模拟的自动驾驶接管行为研究*

为探索有条件自动驾驶对非驾驶相关任务的允准边界,基于实车驾驶模拟器,设计自动驾驶接管试验典型场景,招募30名被试者开展驾驶模拟试验;要求驾驶人执行3种分心形式的驾驶次任务,系统发出接管请求提示后,驾驶人接管车辆控制权以避免险情发生,并分析驾驶人接管反应时间、驾驶负荷以及驾驶绩效等相关数据。结果表明:驾驶次任务涉及的分心形式越复杂,接管过程安全性越差,视觉分心任务与操作分心任务对接管行为影响显著;驾驶人更倾向于选择制动操作接管车辆,次任务分心程度越高,制动接管比例越大;与乘客聊天对接管行为影响不显著,看视频和玩手机游戏均会显著延长接管反应时间,增加工作负荷与车辆纵向减速度,玩手机游戏还会显著提升车辆横向加速度。     

基于扫视特征的车载信息系统与驾驶安全关系研究

为研究车载信息系统(IVIS)对驾驶人心理及安全行为的影响,在试验车内安装眼动仪、车载导航系统等设备,选择4条试验路线完成实车试验。比较使用与未使用IVIS情况下、车载设备设置在不同位置时以及不同信息发布方式条件下驾驶人扫视行为的差异性。利用眼动仪采集驾驶人扫视数据,运用统计分析方法比较扫视行为差异,分析IVIS对驾驶安全的影响。结果表明,使用IVIS占用了较多的认知资源,导致心理负荷增加、驾驶安全性降低。当车载导航安装在置物台上方并提供语音播报信息时,能够使心理负荷相对减少。优化IVIS位置与信息发布方式,可在一定程度上缓解车载信息对安全驾驶的负面影响。     

认知分心时驾驶人应激反应特征分析

为预防由认知分心影响驾驶人应激反应能力引发的交通事故,开展试验,在驾驶模拟器平台上模拟城市、乡镇、山区和高速公路等应激场景,测试有无分心任务2种条件下驾驶人的应激反应,采集驾驶人操作数据和车辆行驶数据,并利用Facelab5型眼动仪记录驾驶人眼动数据;选取相关表征指标并分析试验数据。结果表明:相比于正常驾驶,认知分心驾驶导致驾驶人视觉搜索范围变窄;无论正常驾驶还是认知分心驾驶,扫视行为均以中、低幅度为主;认知分心导致驾驶人对加速踏板的控制能力减弱;与正常驾驶相比,认知分心时驾驶人的应激反应时间明显增加。     

基于换道行为的驾驶分心识别方法

为预防驾驶分心导致的交通事故,利用径向基函数(RBF)神经网络模型,研究驾驶分心识别方法。通过驾驶模拟试验,分析驾驶人分别在正常驾驶、手持接听电话和免提接听电话等3种状态下执行车辆换道操作时的驾驶行为,构建基于最小正交二乘法(OLS)的RBF神经网络驾驶分心识别模型,用于判定驾驶人是否处于分心状态。研究表明:驾驶分心对换道过程中车辆的纵向速度、横向速度、横向加速度、方向盘转角、方向盘转速和油门开度等6项驾驶绩效参数有显著影响,所构建模型的平均识别正确率达到88. 7%,可准确识别驾驶人的分心状态,为分心事故预防提供理论支撑。     

驾驶中使用手机对驾驶员行为安全绩效影响综述

驾驶中使用手机与交通事故之间存在着高度相关性。为揭示使用手机对驾驶行为安全绩效的影响,探索影响驾驶安全的理论机制,采取更有效的干预措施,结合近10 a来相关研究,综述了与驾驶安全密切相关的驾驶分心问题,主要包括:驾驶员分心的定义及其分类;使用手机对驾驶行为安全绩效的影响,如反应时(RT)、行车速度、路线保持和跟车距离;手机使用对驾驶员分心影响的理论机制,如信息加工理论和计划行为理论(TPB)。分析表明,使用手机会导致驾驶员的反应时延长15%～40%,驾驶路线发生明显偏移,对于行车速度减缓和跟车距离延长的假设需结合驾驶员主客观数据进行比较做进一步验证;驾驶过程中使用手机会增加驾驶员的认知负荷,TPB能够对使用手机行为进行有效的解释和预测,但对该理论中基于信念测量的研究还很少;除手机操作任务,影响驾驶员分心的其他操作任务还需做进一步的研究。     

手机导航方式对驾驶行为的影响研究

为研究驾驶员驾驶时使用不同手机导航方式对驾驶行为的影响,开展模拟驾驶试验,利用眼动仪获取4个场景下车辆行驶状态和驾驶人视觉参数;通过均值比较,方差和显著性分析,探究不同手机导航方式下驾驶行为存在的差异。结果表明:不同手机导航方式均造成驾驶分心,但分心程度不同;手持手机导航使驾驶人对前方和左侧区域的关注下降最为显著;使用导航时,驾驶人一般通过降低车速来减少分心带来的潜在风险,其中手持手机导航降低幅度最大;使用手机导航时,车辆纵向速度标准差更加集中,说明此时驾驶人对于车辆的控制变强。     

疲劳影响驾驶员心理旋转能力的ERP试验研究

为探究疲劳对驾驶员心理旋转能力的影响机制,首先开展2 h模拟驾驶任务试验,以诱发驾驶疲劳,并在模拟驾驶任务前后,分别测定驾驶员的心理旋转能力;然后基于试验数据,分析驾驶疲劳前后心理旋转能力行为绩效(反应时间、正确率)和脑电事件相关电位(ERP)成分(P3波幅和潜伏期)的变化及其差异。试验发现,驾驶疲劳引起行为绩效显著降低(反应时延长,正确率降低),脑电ERP的P3成分波幅在顶叶区显著下降、潜伏期显著延长。上述结果表明:疲劳影响了驾驶员在心理旋转过程中对认知资源的分配和加工信息的速度,导致心理旋转能力降低。     

智能手机应用程序使用与操作的驾驶分心风险影响研究

为研究智能手机应用程序操作方式与使用行为对驾驶分心影响的问题,探讨智能手机程序操作方式对驾驶分心影响的优劣关系,基于结构方程模型提出4个因果关系假设,构建涵盖程序使用、驾驶分心、驾驶绩效等潜变量的智能手机使用行为影响的结构方程模型。通过收集线下问卷的方式进行调查,搭建模拟场景,设计6项实验方案,通过驾驶模拟实验方式收集相关数据,建立相对偏差矩阵。研究结果表明：手机通话功能的使用(路径系数0.472)对驾驶分心影响显著,手机导航功能使用(路径系数0.256)、手机音乐功能使用(路径系数0.249)对驾驶分心影响不显著。语音交互方式均优于手动操作方式,其中语音交互启动导航方式(F₃=0.019)的影响最小。研究结果可对道路驾驶情况下智能手机应用使用与操作方式的研究起推动作用。     

城市道路下分心行为对驾驶员驾驶绩效的影响

为探究城市道路条件下常见驾驶分心行为对驾驶绩效的影响,以16名青年志愿者为被试,开展实车驾驶试验,测量车辆纵向和横向行驶参数,对比分析正常驾驶和分心驾驶状态下的驾驶绩效,并探讨驾驶经验的影响。结果表明：3种分心行为均使横向加速度标准差和纵向加速度标准差增加,而使速度均值降低,说明驾驶员通过速度和转向控制补偿分心状态下的驾驶绩效;交谈对速度均值和纵向加速度均值、阅读广告对速度标准差和横向加速度均值具有显著性影响(p<0.05);接听电话时,经验驾驶员速度标准差明显高于新手(p=0.021);接听电话和阅读广告次任务下,经验驾驶员的横向加速度均值均明显较高(p=0.003,p=0.004),说明经验丰富的驾驶员受分心行为的影响程度更低。     

融合分心维度的驾驶行为可靠性研究

分心驾驶容易影响驾驶行为,进而导致交通事故的问题。用理论建模方法,研究分心对驾驶行为及其可靠性的影响。介绍分心驾驶的定义和维度。基于驾驶行为理论,建立融合分心维度的驾驶行为模型,分析不同分心维度对驾驶行为的影响机理。基于可靠性理论,建立融合分心维度的驾驶行为可靠性模型,分析不同分心维度对驾驶行为可靠性的影响。结果表明:不同维度分心对驾驶行为的影响具有各自特点和交互性;减少影响系数高的分心维度,有助于提高驾驶行为可靠性;多维度分心比单维度分心会更大程度地降低驾驶行为可靠度,应减少或避免复合分心。     

驾驶人应激反应能力强化培训方法

为提升驾驶人对突发交通状况的处理能力,预防交通事故,通过收集并整理国内典型应激场景,建立不同道路类型及天气下的三维应激场景库;综合国内外文献提出以舒尔特方格训练驾驶人注意力,选择反应仪加强驾驶人应激反应能力的心理培训与基于驾驶模拟器三维应激场景库的驾驶人技能培训相结合的应激反应能力培训方法;对20名被试进行培训,选择应激处置绩效为指标评估培训前后的应激绩效。结果表明:在83.33%的应激场景中,培训后的被试的应激处置绩效高于培训前;就单个场景而言,培训后的绩效显著提升,且趋于稳定;所开发的驾驶人应激反应能力培训方法对提升驾驶人应激反应能力和操作正确率有良好的效果。     

不同警告方式下驾驶人应激反应能力模拟试验研究

为研究在道路突发危险场景下先进驾驶辅助系统的不同警告方式对驾驶人应激反应能力的影响，利用自主开发的驾驶人应激反应能力测试软件，以计算机模拟与驾驶模拟器为试验平台，以实际驾驶视频为试验场景，选取操作准确率和反应时间为测试指标，分析不同警告方式下驾驶人的应激反应能力。研究结果表明:视觉警告可有效缩短应激反应时间；视听觉组合警告中，视觉警告占主导作用，听觉警告起辅助作用；在真实场景视频试验环境下，驾驶模拟器模拟试验的操作效果优于计算机模拟试验。     

驾驶人认知分心识别随机森林模型研究

为识别驾驶人认知分心状态,招募13名驾驶人参与驾驶模拟器试验。通过眼动仪采集被试正常驾驶及认知分心状态下的眼动数据,提取5 s时间窗口内的眼动特征。运用随机森林方法构建认知分心识别模型,应用网格搜索确定最优模型参数,并采用100次留出法评估模型性能。根据随机森林模型特征重要性度量结果,进一步分析认知负荷对驾驶人注视及眨眼持续时间的影响。结果表明:当决策树数量为125、最大特征数为5时,模型识别平均准确率为83.69%;注视持续时间及噪声持续时间是认知分心识别的2个关键特征,随着认知负荷的提高,驾驶人注视持续时间减少、眨眼时间增加。     

基于个性化行为模型的驾驶疲劳识别方法

为提高疲劳驾驶状态的识别精度,应考虑驾驶人之间的个体差异。以实车驾驶试验条件下车道保持行为中的车速和车道偏离值为输入,以方向盘转角为输出,基于径向基(RBF)神经网络针对每个驾驶人构建正常驾驶状态下的车道保持行为模型,并根据残差对模型的拟合及预测效果进行评价;将疲劳驾驶状态下的车速和车道偏离值输入到上述驾驶行为模型中,可得到模型预测的方向盘转角值,通过分析预测值与实际方向盘转角之间的差异,研究疲劳对驾驶人行为的影响;将预测残差作为输入,建立基于支持向量机(SVM)的疲劳驾驶状态辨识模型。结果表明:所建立的RBF神经网络-SVM识别模型对不同驾驶人疲劳驾驶状态的平均识别率达85%。     

驾驶分心对隧道段行车安全影响分析

为研究驾驶分心对隧道段行车安全的影响,在虚拟驾驶环境下设计次任务试验,要求被试驾驶人执行多组不同类型、难度的手动与无手动次任务,同时利用眼动追踪装置采集驾驶人视觉特征参数。在筛选有效数据的基础上,运用统计学与数据挖掘方法比较驾驶人在隧道内执行不同次任务时,车辆运行速度离散性、视觉搜索区域面积、瞳孔面积变化率和次任务持续时间的差异,并分析统计显著性。结果表明,驾驶人在执行手动次任务、无手动次任务、无次任务3种状态下,执行手动次任务时车辆运行速度离散性最大、视觉搜索区域面积最小、瞳孔面积变化率最大,次任务持续时间最长;无次任务时车辆运行速度离散性最小、视觉搜索区域面积最大、瞳孔面积变化率最小;无手动次任务的试验结果居于两者之间,次任务持续时间最短。上述差异具有统计学显著性,主观感知评价与客观数据具有一致性。研究表明,手动与无手动次任务使驾驶人心理负荷明显增大,手动次任务对驾驶人的影响最为明显,因此驾驶分心次任务对隧道段行车安全影响较大。     

使用车载导航系统下驾驶员脑力负荷影响因素分析

基于试验数据,分析使用车载导航系统对驾驶员脑力负荷的影响,以及任务难度、时间压力、驾驶经验、性别差异等因素在该任务中的实际影响效果.通过编程模拟驾驶员使用车载导航系统进行驾驶的任务,采取主任务评价法作为脑力负荷的评价方法.选取偏离正确路线的次数、偏离的水平位移、到达预定目标所用时间、偏离方向的次数、根据导航系统提示完成相应动作的反应时间5个参数作为评价指标,选取40名大学生作为被试完成主任务(追踪)和辅任务(使用车载导航系统的脑力工作).对试验数据进行比较分析,结果表明,车载导航系统的使用在一定程度上加大了驾驶员的脑力负荷,并随驾驶难度的增加而加剧.任务难度、工作时间及驾驶经验等因素都对使用车载导航系统的驾驶员的脑力负荷产生影响,而性别差异的影响并不明显.     

视觉分心程度对跟车运动状态的影响

为明确驾驶人在不同复杂度的交通环境下视觉分心程度对跟车运动状态的影响,在驾驶模拟器上搭建城市、乡村和高速道路3种交通环境,利用视线遮挡方法,设置O、1和2s等3种固定时长,量化被试视觉分心程度;对26位被试进行模拟器驾驶试验,采集车辆速度、纵向加速度和车辆位置等参数;采用重复测量一般线性模型,分析视觉分心程度对上述参数...     

汽车驾驶愤怒研究进展

为全面认识驾驶人在愤怒情绪影响下的驾驶特征,回顾、分析了国内外学者在驾驶愤怒与攻击性驾驶的关系、驾驶愤怒影响因素、量表开发与应用及驾驶愤怒相关干预措施的实施等4个方面的研究成果。结果表明:驾驶愤怒的诱发受人口学、心理和环境因素的共同影响,驾驶愤怒在某种程度上会导致攻击性驾驶。驾驶愤怒量表(DAS)、驾驶愤怒表达量表(DAX)和驾驶愤怒倾向量表(PADS)被广泛用于驾驶愤怒的测量,用多种心理训练对驾驶人进行愤怒干预,尽管有一定的效果,但干预对象和方法均较为单一。总体上,众多学者使用相关问卷研究了驾驶人从愤怒情绪的诱发到表达的整个过程,并通过驾驶愤怒预测风险驾驶行为特征,研究内容不断丰富和完善,方法不断创新;对于如何有效减少或避免驾驶愤怒对交通安全的影响,未来应从驾驶人文化背景、交通模式、结合生理和心理特性的干预方法等方面重点考虑。     

汽车老年驾驶人特性及行为研究进展

为全面认识老年驾驶人的驾驶特征,分析其驾驶行为,从老年驾驶人交通事故致因和心理、生理等因素,梳理国内外老年驾驶人特性及行为的研究成果,总结主要研究内容和方法,并展望其未来研究趋势。结果表明:造成老年驾驶人交通事故的因素主要包括个人因素和道路环境因素,同时性格态度、自我评价等心理特征和认知功能、视听觉等生理特征也影响驾驶行为。总体上,老年驾驶人的驾驶特征及行为研究,内容精确丰富,方法科学完善;而对老年驾驶人驾驶能力评估的研究,则重点关注在综合统计学和心理学等方法的基础上,构建具体度量模型,用以评价和预测其驾驶能力。     

女性驾驶人特性与行为机制研究现状及展望

为系统地认识女性驾驶人的驾驶特性,分析其驾驶行为,从女性驾驶人交通事故数据统计、致因和心理、生理、“药驾”等因素,梳理国内外女性驾驶人驾驶特性及行为机制的研究成果,总结主流研究角度、方法和内容,并展望其未来研究趋势。对文献的梳理和分析表明:导致女性驾驶人交通事故的因素主要包括人格、认知等心理特征和视觉能力、应激反应等生理特征,同时“药驾”也影响着驾驶特性与行为。剖析了女性驾驶人特性及行为机制研究目前存在的不足之处,对未来的研究提出了建议。并针对女性驾驶人群体在各种道路交通环境中开展有效的模拟驾驶培训和教育,进而全面提升中国女性驾驶人的交通安全水平。