基于模拟飞行任务下的眼动指标分析

分析眼动指标在定量测量飞机驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化中的作用。让4个被试者在飞行模拟器上完成了3个不同阶段的模拟飞行任务,同时用眼动仪器记录了注视、扫视、瞳孔尺寸方面的眼动指标,划分为座舱外景和内部仪表两个兴趣区域对数据进行了对比和认知分析。被试者在外景有更多的注视点、更多和更长的注视时间,在仪表上的平均瞳孔尺寸比外部视景要大,平均扫视幅度随任务难度增大而减小。眼动指标可以客观地反映驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化;视觉飞行规则下,飞行员主要从外景获取视觉信息,他的大部分注意力都集中在外景。     

特长隧道环境下驾驶人注视转移特性研究

为了研究不同经验驾驶人在高速公路特长隧道环境下的注视转移特性,在高速公路特长隧道中开展实车实验,利用 iView X HED型眼动仪采集了32名不同经验驾驶人的眼动数据。运用动态聚类方法,对驾驶人注视区域进行划分,分析了职业与非职业驾驶员在高速公路隧道不同段与普通路段的注视转移规律与注意力分配特性。结果表明:相较于非职业驾驶人,职业驾驶员具有较强的注视前瞻性,且在隧道的不同段主要注视的区域因行车环境不同变化较小;驾驶人对同一目标需要重复注视才能提取足够的信息,且当行车环境复杂度增加或驾驶员驾驶经验不足时,重复注视概率增加;驾驶人在不同路段行车时,主要通过注视中间区域获取信息;行车环境与驾驶经验对驾驶人在中间近处、左侧区域及内后视镜区域的注视平稳分布存在显著的交互作用。     

草原公路长直线段最佳信息量阈值研究

为优化草原公路单调景观环境,提高驾驶员安全行车水平,采用模拟驾驶试验方法,根据真实路况信息设计双车道二级草原公路,按照单位信息量1～5个/km设置5种不同的信息量环境,选择40名被试进行试验,提取眨眼持续时间、注视持续时间、瞳孔直径、扫视幅度4个眼动敏感指标,量化不同信息量环境下驾驶员眼动指标变化特征,建立信息量与眼动指标关系模型,对二次曲线进行拟合并求导。研究结果表明:眼动指标与信息量呈U形关系,4个/km是最佳信息量阈值,此环境下驾驶员眼动指标变化率最大,提取处理信息量最多,此阈值下景观环境不宜触发"单调";当信息量阈值大于或小于4个/km时,驾驶员眼动指标的变化率均会减小。     

高速公路特长隧道环境中驾驶员视觉特性研究

为研究有不同经验的驾驶员在高速公路特长隧道环境中的视觉特性,在高速公路特长隧道中开展实车试验。利用眼动仪采集29名不同经验驾驶人的注视持续时间、注视点位置、扫视持续时间、扫视频率及扫视幅度等视觉特性参数,运用统计分析方法比较眼动行为的差异性,分析驾驶经验及驾驶环境对驾驶安全的影响。结果表明:相较于普通路段,驾驶员在特长隧道段的平均注视时间更长,注视点分布位置在水平方向更广,在垂直方向趋于集中,扫视更频繁,且扫视幅度变小;相较于非职业驾驶员,职业驾驶员在不同驾驶环境中的注视时间较短,注视点分布位置更广,扫视频率较低且扫视时间较短。     

山区高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉及生理指标的影响

为了解高速公路空间郁闭度对驾驶员视觉行为和心理状态的影响规律,在山区高速公路开展室外实车试验,采用Dikablis眼镜式眼动仪和Varioport生理记录仪记录了驾驶员的眼动和生理数据,包括注视时间百分比、平均注视时间、扫视幅度、眨眼率、心电、心率、皮电等。结果表明,随空间郁闭度增加,驾驶员皮电和扫视幅度增大,眨眼率和平均注视持续时间减小,视点越来越集中。随着驾驶员的逐渐适应,空间环境对驾驶员的心理影响逐渐减弱。驾驶员主要关注中间靠左区域,目标物为中央分隔带和前方道路。开敞空间下驾驶员对右侧区域有少量关注。半郁闭空间下驾驶员皮电呈现规律性的波动,对于左侧区域的关注明显增多,对右侧区域的注视持续时间较长,视点集中点更远。     

驾驶员接管自动驾驶车辆的眼动特性和行为分析

为探究接管自动驾驶车辆期间驾驶员的视觉特性,分析眼动与接管反应操控行为的关系,开展驾驶模拟试验收集驾驶行为及眼动数据。运用统计学方法,分析驾驶员感知不同接管场景的视觉特性,探究接管请求(TOR)前后眼动指标的变化规律;并基于视觉分配和瞳孔变化特性分析驾驶行为,揭示眼动特性与接管反应及驾驶操纵策略的内在联系。结果表明:TOR前,相较于静态场景,驾驶员感知动态场景诱发元素扫视更频繁且平均注视时间更短;此时驾驶员的视觉分配特性与其接管反应行为存在显著相关性。TOR后,驾驶员的注视时间增加,眨眼频率降低,瞳孔直径扩张,眼跳幅度增大;不同场景下驾驶员的瞳孔差异表明其应对动态场景时具备更好的警戒水平和更平稳的操纵策略。     

穿城镇道路驾驶员眼动特性分析

为保障穿城镇路段的交通安全,采用眼动追踪系统(ETG)在110国道展开实车试验;将道路划分为公路段、适应段、城镇段,并将驾驶员17个关注点分为7类,研究不同路段驾驶员的注视及扫视特性。结果表明:驾驶员兴趣点注视时间为134.29～449.07 ms,公路段交叉口及道路开口注视时间较长,注视总时间占比为7.54%;城镇段干扰类注视点注视次数最大,注视总时间占比为14.42%,城镇段指引类、车辆行驶状况类注视点未引起驾驶员注意。公路段景观类注视点平均关注时间最长,城镇段、适应段、公路段扫视总频率逐渐减小,平均扫视角度分别为11.44、10.72、10.16°。     

基于注意力分配的管制员调配飞行冲突认知过程研究

发现和解决飞行冲突是保障安全飞行的关键环节,也是空中交通管制员的核心任务。为探索管制员在调配飞行冲突时的注意力分配情况,利用Tobii TX300眼动仪记录了20名被试在解决飞行冲突时的眼动数据。采用动态兴趣区划分的方法,将雷达显示界面划分为8个区域。通过马尔可夫链理论计算被试者在不同兴趣区间注视的一步转移概率和平稳分布。结果表明:无论是熟练管制员还是非熟练管制员对飞机标牌的关注度都要高于飞机本身,对进场飞机的关注度都要显著高于离场飞机;熟练管制员并不是一次注视就能获取足够的信息,需要多次连续重复的注视,非熟练管制员注意力分配不合理,对飞机信息关注过少,不能很好地判断冲突点位置,导致其管制效率较低。     

草原公路弯道交通工程设施信息量评价

为明确驾驶员在草原公路弯道不同层级交通工程设施信息量条件下的视觉特性,确定最佳信息量范围,采用数理统计和回归分析方法,分别建立5种不同层级(Q0、Q1、Q2、Q3、Q4)下交通工程设施信息量的草原公路弯道虚拟场景模拟驾驶试验,定量评价不同层级下驾驶员的注视强度、扫视强度和眨眼强度。试验结果表明:眼动强度很大程度上由眼动行为发生的频次决定;交通工程设施信息量对驾驶员行车时注视强度、扫视强度和眨眼强度均有显著影响,其中在Q2条件下3种眼动强度指标表现最佳,最利于行车安全;驾驶员3种眼动强度与交通工程设施信息量变化表现出很强的相关性,相关性大小依次为注视强度、扫视强度和眨眼强度。     

U型转向时驾驶人注视特性研究

为探究己知环境特征与驾驶行为之间的对应规律,利用Dikablis头戴式眼动仪在U型道路环境中进行实车试验。监控并记录9名驾驶人的眼动行为数据,分别从注视区域(AOI)的平均注视时间、AOI注视比例、视觉扫描的复杂性等3方面分析驾驶人视觉特性。结果显示,U型转向(U-Turn)过程中接近阶段各AOI平均注视时间为0.2~0.7 s,驾驶人注视点落在远处区域的比例明显高于其他区域,而转向阶段各AOI平均注视时间为0.2~1.4 s,驾驶人注视点落在近处区域的比例明显高于其他区域。注视熵率值反映了视觉扫描的复杂程度,出口点AOI分布集中,注视熵率值为0.5~4.0,视觉扫描的复杂性低,入口点AOI分布分散,注视熵率值为1.8~4.5,视觉扫描的复杂性高;因此,U-Turn出口点和入口点环境差异对驾驶人注意力分配策略影响显著。     

Modulation of attention and urgent decisions by affect-laden roadside advertisement in risky driving scenarios

In road safety literature the effects of emotional content and salience of advertising billboards have been scarcely investigated. The main aim of this work was to uncover how affect-laden roadside advertisements can affect attention – eye-movements – and subsequent risky decisions – braking – on the Honda Riding Trainer motorcycle simulator. Results indicated that the number of fixations and total fixation time elicited by the negative and positive emotional advertisements were larger than the neutral ones. At the same time, negative pictures got later gaze disengagement than positive and neutral ones. This attentional capture results in less eye fixation times on the road relevant region, where the important driving events happen. Finally, the negative emotional valence advertisements sped up braking on subsequent risky situations. Overall results demonstrated how advertisements with emotional content modulate attention allocation and driving decisions in risky situations and might be helpful for designing roadside advertisements regulations and risk prevention programs.     

Aggressive behavior while driving as predictor of self-reported car crashes

PROBLEM: In Greece, there is a lack of scientific evidence on the relationship between aggressive behavior while driving and young drivers' involvement in car crashes; this study examined this potential relationship. METHODS: The randomly selected samples of 356 young drivers (18-24 years old) were interviewed through a questionnaire of self-reported car crash involvement, which mainly focused on their behavior on the road and the number of car crashes in which they had been involved. RESULTS: The statistical methods used were principal components analysis (PCA) and multiple regression analysis. Two factors relevant to aggressive driving emerged: (a) driving violations and (b) irritability while driving. The multivariate model suggested that driving just for fun (joyriding) and irritability were predictors of young drivers' involvement in car crashes. It was found that younger age was negatively associated with young drivers' involvement in car crashes. IMPACT ON GOVERNMENT AND INDUSTRY: The findings of this study can contribute in the formation of public policies aiming to prevent young drivers' car crashes. These findings can also be the starting point of some health promotion interventions trying to reduce car crashes and casualties on the road. Finally, the insurance companies may be interested in applying these findings into their field of interest.     

Driving circumstances and accidents among novice drivers

OBJECTIVE: The study evaluated the accident risk of certain driving circumstances and driving motives among novice drivers. METHODS: Self-reported exposure and accidents according to driving circumstances and driving motives were compared between young (n = 6,847) and middle-aged (n = 942) male and female novice drivers. For young drivers, self-reported accidents were further compared to fatal accidents (n = 645) in terms of the driving conditions in which they occurred. The survey was conducted in 2002 and the questions regarding the quantity and quality of driving exposure and accidents covered the first four years of the novice drivers' driving career after licensing. Data on fatal accidents related to the period of 1990 to 2000. RESULTS: Leisure-time driving, driving just for fun, and driving with passengers and during evenings and at night was more typical for young drivers than for middle-aged drivers. For middle-aged drivers, the most typical driving was driving to or from work. Driving on errands was more typical for females than males. Nighttime driving was overrepresented in young drivers' self-reported and fatal accidents, compared to the share of young drivers' driving at night. Slippery road conditions were over-represented in young male drivers' self-reported accidents, but not in their fatal accidents, whereas for young females slippery road conditions seemed to increase the propensity of fatal accidents. CONCLUSIONS: The study concluded that some driving conditions increase the risk of certain types of accidents among certain driver groups, but not among all drivers. For example, slippery road conditions were overrepresented in young male drivers' minor (self-reported) accidents, but not in their fatal accidents. For young female drivers slippery road conditions seem to increase the propensity of fatal accidents. Driving circumstances are different in minor (self-reported) and fatal accidents. When drawing conclusions regarding accident risk, it is important to determine the seriousness of the accidents which take place.     

城市道路环境中驾驶人应激反应能力研究

为预防驾驶人在城市道路行车时因应激反应失误而引发交通事故,基于动力定型理论,开发驾驶人应激反应训练系统并进行仿真试验研究。试验选用30名被试人员分别在3个城市道路中典型应激交通场景下进行,运用MP150实时记录被试人员的心率参数,运用对数回归和相关性分析,研究应激反应能力与训练次数间的定量关系。研究结果表明,随着训练次数增加,驾驶人应激反应能力增强。驾驶人经过标准规定次数的训练,即可减缓应激状态下的心理紧张,提高应激反应准确性和速度。设计的系统及建立的训练次数标准,满足驾驶人应激反应能力训练需求,可增强驾驶人应激能力,减少此类交通事故发生。     

基于车载机器视觉的汽车安全技术

在描述汽车驾驶操作过程基础上,根据信息获取范围将汽车安全辅助驾驶的机器视觉分为外部信息的机器视觉与内部信息的机器视觉技术,包括视觉增强、视野扩展、道路环境理解、视线跟踪与驾驶疲劳监测;逐个阐述其作用机理,综述其国内外研究现状,并归纳出研究重点;分析了汽车安全辅助驾驶系统中机器视觉技术当前研究不足。笔者认为,低能见度驾驶员视觉增强方法、道路环境理解信息融合以及驾驶疲劳检测等技术需进一步开展研究。     

基于多元线性回归的煤矿驾驶员情绪预测模型*

为研究煤矿人车驾驶员情绪状态不良引发的煤矿驾驶事故问题，设计眼动实验并建立基于多元线性回归的驾驶员情绪状况预测模型对驾驶员情绪状况进行预测；通过眼动仪采集煤矿驾驶员良好情绪与不良情绪状态下的各项眼动指标，记录其主观情绪状态；使用多元线性回归方程对数据进行分析与建模，采用平均相对误差对预测模型进行评估。结果表明:每秒注视点个数、平均扫视速度、反应时间、危险源辨识个数在情绪变化前后存在显著差异，且与情绪状态呈较强相关；基于多元线性回归的驾驶员情绪状况预测模型预测精度较高，平均相对误差为8.16%。模型适用于煤矿人车驾驶员的情绪监测，可为煤矿驾驶员安全行驶提供保障。     

驾驶员注意涣散检测技术研究

通过对注意涣散时驾驶员头部运动及面部表情变化特征的分析,系统实时监测驾驶员眼睛、嘴巴位置和运动状态信息,构建驾驶员注意涣散特征表征参量,实现对驾驶员注意涣散状态信息的检测与提取。驾驶员注意涣散表征量具有复杂的非线性特征,利用BP神经网络非线性识别的优势对驾驶员注意特征进行模式分类,实现驾驶员不同注意涣散状态下的特征捕捉。同时采用Dempster-Shafer证据推理技术,对驾驶注意涣散多源表征信息进行决策融合,实现对驾驶员注意涣散状态的判断。结果表明,BP神经网络与D-S规则多源信息决策融合技术的运用提高了驾驶员注意涣散特征检测的准确性和可靠性。     

大货车驾驶员交通心理与交通安全的研究

笔者从交通心理学的角度,对大货车驾驶员在行驶过程中的心理状况、因攻击性驾驶行为、强烈的冒险动机的驱使、对道路期望心理的失衡及交通安全感偏差等不良心理因素而导致恶性交通事故进行分析。通过研究得出以下结论大货车驾驶员是一特殊的群体,应重视对该群体的教育、培训与管理,从而提高驾驶员的职业道德水平、性格品质、交通安全感及驾驶技能,以改善道路安全环境和交通安全状况、降低道路交通事故发生率。     

驾驶员风险认知能力对交通安全的影响

为辨别不同驾驶员风险认知能力对驾驶安全的影响。通过设置13种存在潜在风险的交通情景,引入惩罚用时机制,利用驾驶模拟器,对熟练驾驶员和非熟练驾驶员在风险认知培训前后的风险认知能力进行比较,找出不同驾驶员对风险认知的差异。试验结果显示,熟练驾驶员的风险认知能力比非熟练驾驶员要高,两者在引起交通风险的因素上是不同的,培训后的风险认知能力较之前有很大提高。培训能够拓宽驾驶员对潜在风险的认知程度,更好地将驾驶员的操作技能、知识体系和外在行为衔接在一起,从而减少交通事故的发生。