收藏本站
《吉林大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

驾驶员精神负荷评价及在辅助驾驶系统中的应用

段立飞  
【摘要】:交通安全一直都是当今社会最为严峻的问题之一,统计数据表明我国已成为世界上交通事故死亡人数最多的国家之一。因此,需要对驾驶员、汽车和环境因素各角度全面深入地分析交通事故发生的原因并提出相应的解决措施,降低交通事故的发生频率和伤亡人数。 汽车驾驶员负责环境信息的感知和汽车的操纵控制,是人车路闭环系统中最为关键的环节。驾驶员在驾驶过程中需要集中注意力,综合分析汽车的运动状态、交通状况等信息,决策出正确的驾驶策略并做出相应的驾驶动作。因此,汽车驾驶不仅需要驾驶员付出一定的体力还需要承担一定的精神负荷,而当驾驶员承受的负荷过高或过低时,就可能引起决策或操作的失误,从而导致交通事故的发生。 随着交通密度、道路复杂性的增加以及车内信息设备的使用,驾驶成为了更加复杂的交互活动,驾驶员经常处于双任务或多任务的工况下,其注意力可能从环境感知、汽车操纵等与驾驶任务直接相关的任务中脱离。然而,大脑处理信息的能力存在一定的局限性,当处在复杂的多任务环境中时,与驾驶任务不直接相关的其他任务在脑资源方面势必会与驾驶任务形成竞争关系,从而使驾驶员承受的精神负荷增加。当处在较高的精神负荷水平时,及容易导致驾驶员出现紧张感和压力感,并在感知和决策方面出现分心或失误,引发交通事故的发生。 针对上述问题,本文在分析总结国内外驾驶员行为研究现状基础上,借鉴心理生理学和实验心理学研究方法,分析了多任务工况下驾驶员生理参数的动态变化规律,建立了基于生理参数的精神负荷评价方法,并将关于驾驶员心理生理特性的研究方法和规律应用于辅助驾驶系统关键问题之中,为辅助驾驶系统开发提供一定的理论基础和技术支撑。本文的具体研究内容如下: 1.反映驾驶员精神负荷的生理信号变化规律分析。这一部分的研究目的是通过多任务模拟驾驶试验探索和验证典型生理参数随驾驶员主观精神负荷的动态变化,初步建立典型生理参数与精神负荷之间的定量关系。借鉴人因工程研究的双任务试验范例,在驾驶模拟器中设定了驾驶任务与语音交互任务的双任务工况,记录整个试验过程中的心电、皮电和呼吸在内的三种生理信号以及转向盘角度的变化情况。在数据分析阶段,对心率变异性、皮电水平和呼吸频率三种指标的动态变化情况进行统计分析,并运用信息论中的熵分析方法对单一任务与双任务工况下的转向盘角度变化规律进行了对比分析,在此基础上运用多元回归分析方法建立了精神负荷的统一评价模型。 2.基于多导生理参数和支持向量机的驾驶员精神负荷评价。针对实际驾驶过程中具体的多任务工况如接打电话、发送信息和播放音乐等,通过驾驶模拟器试验采集真实驾驶员驾驶过程中的脑电和皮电两种类型的生理信号,运用独立分量方法对原始数据进行滤波,通过小波包分解技术提取多维时频域参数,构建反映驾驶员精神状态的特征空间。之后,利用核主成分分析方法对脑电信号小波包参数和皮电信号统计学指标进行降维处理。在对比了Logistic回归模型、BP神经网络和支持向量机模型的多项性能指标后,选取支持向量机作为不同精神负荷水平的识别模型,实现对驾驶员精神负荷水平的识别。 3.驾驶员精神负荷评价方法在换道意图识别中的应用。这一部分的研究目的是将前文中进行的驾驶员心理生理特性研究方法和规律应用于辅助驾驶系统的关键问题之中,为辅助驾驶系统的设计提供理论依据。目前在车道偏离预警系统产品开发过程中,主要通过转向盘角度的变化、汽车在车道中的位置以及转向灯是否开启等操纵信息甚至是在车道变换之前的视线分布信息识别驾驶员的换道意图,在检测到汽车在驾驶员无意识情况下偏离原车道时及时发出预警信息。本文将驾驶员心理生理特性分析方法引入驾驶意图识别之中,分析了换道过程中生理参数的动态变化规律,将反映驾驶员精神状态变化的多生理参数指标应用到意图识别模型的构建之中,得到了具有较高识别精度的换道意图识别模型。 本文借鉴心理生理学和实验心理学的研究方法,建立了多任务工况下驾驶员精神负荷的评价方法,并将驾驶员心理生理特性应用于辅助驾驶系统关键问题的解决之中。研究结果服务于驾驶状态和车内预警系统等汽车主动安全和辅助驾驶系统的理论研究和工程化应用,提高驾驶员的驾驶安全性和舒适性。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U463.6

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨福生,洪波,唐庆玉;独立分量分析及其在生物医学工程中的应用[J];国外医学.生物医学工程分册;2000年03期
2 刘长生;唐艳;汤井田;;基于独立分量分析的脑电中眼电伪迹消除[J];计算机工程与应用;2007年17期
3 王和勇;姚正安;李磊;;基于聚类的核主成分分析在特征提取中的应用[J];计算机科学;2005年04期
4 储颖;肖献强;朱家诚;;基于驾驶行为及意图的汽车主动安全技术研究[J];机械设计与制造;2011年01期
5 张学工;关于统计学习理论与支持向量机[J];自动化学报;2000年01期
6 吕岸;胡振程;陈慧;;基于高斯混合隐马尔科夫模型的高速公路超车行为辨识与分析[J];汽车工程;2010年07期
7 宗长富;王畅;何磊;郑宏宇;张泽星;;基于双层隐式马尔科夫模型的驾驶意图辨识[J];汽车工程;2011年08期
8 戚德虎,康继昌;BP神经网络的设计[J];计算机工程与设计;1998年02期
9 张静远,张冰,蒋兴舟;基于小波变换的特征提取方法分析[J];信号处理;2000年02期
10 陈卫中;潘晓平;宋兴勃;倪宗瓒;;ROC曲线中最佳工作点的选择[J];中国卫生统计;2006年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈学锋;瞿金平;;注塑机曲肘式合模机构弹性振动的研究[J];工程塑料应用;2008年03期
2 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
3 谢晓娣;基于小波包变换的地铁远方短路电流分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
4 李素云;张德祥;;基于小波变换的汽车齿轮箱振动信号故障分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
5 王东霞;张楠;路晓丽;;基于育种算法的SVM参数优化[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
6 陶秀凤,唐诗忠,周鸣争;基于支持向量机的软测量模型及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
7 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
8 张兵;;不同模态振型在梁结构裂缝识别中的差异[J];安徽建筑;2010年02期
9 程伟;张燕平;赵姝;;支持向量机在粮食产量预测中的应用[J];安徽农业科学;2009年08期
10 武素华;;基于最小二乘支持向量机的土壤含水量检测的研究与分析[J];安徽农业科学;2009年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 韩露;余正涛;邓锦辉;章程;毛存礼;郭剑毅;;领域知识关系对领域文本分类的影响[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 吴静珠;刘翠玲;孙晓容;;支持向量机在近红外光谱检测技术中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 尹钟;张建华;;基于支持向量机方法的过程操作员功能状态分类[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
8 杨坤;纪志成;;基于峰值识别的改进SVM用电需求预测[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
9 杨辰龙;;曲面变厚度工件超声检测中的波形自动跟踪技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 晋朝勃;胡刚强;史广智;李玉阳;;一种采用支持向量机的水中目标识别方法[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
5 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
6 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
7 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
8 刘卫红;垃圾邮件检测与过滤关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
9 汪春梅;癫痫脑电信号特征提取与自动检测方法研究[D];华东理工大学;2011年
10 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
3 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
4 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
5 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
6 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
7 安文娟;Fisher和支持向量综合分类器[D];辽宁师范大学;2010年
8 姜成玉;基于支持向量机的时间序列预测[D];辽宁师范大学;2010年
9 姜念;区间自适应粒子群算法研究及其应用[D];郑州大学;2010年
10 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王玉海;宋健;李兴坤;;基于模糊推理的驾驶员意图识别研究[J];公路交通科技;2005年12期
2 宗长富;杨肖;王畅;张广才;;汽车转向时驾驶员驾驶意图辨识与行为预测[J];吉林大学学报(工学版);2009年S1期
3 王文成;;BP神经网络中自适应学习率的研究[J];计算机科学;1995年04期
4 邓金城,黄席樾,邓小丽,廖传锦;汽车防撞系统中的危险估计与超车决策[J];计算机仿真;2004年11期
5 李净达;潘宏侠;黄晋英;;智能车辆超车系统模糊控制器设计[J];科技情报开发与经济;2007年06期
6 游峰;王荣本;张荣辉;熊文华;;智能车辆换道与超车轨迹跟踪控制[J];农业机械学报;2008年06期
7 宗长富;刘凯;;汽车线控驱动技术的发展[J];汽车技术;2006年03期
8 卢增祥,李衍达;交互支持向量机学习算法及其应用[J];清华大学学报(自然科学版);1999年07期
9 王文周;未知σ,t检验法剔除异常值最好[J];四川工业学院学报;2000年03期
10 王俊,陈逢时;一种基于子波变换模极大值的信号重建方法[J];系统工程与电子技术;1996年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 廖传锦;以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究[D];重庆大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张夕勇;丁慧平;;基于产品生命周期的汽车项目投资阶段识别模型[J];湖南大学学报(自然科学版);2006年02期
2 苗德成;张晓东;吴江;王博奇;;一种基于数据挖掘技术的战机识别算法[J];战术导弹控制技术;2007年01期
3 赵军,罗亚军,曹宏强;轴对称件拉深成形智能化控制过程中材料参数识别的神经网络模型设计[J];燕山大学学报;2000年02期
4 廖旺才,胡广书,杨福生,张利民;精神负荷对心率变异性影响的非线性动力学分析[J];航天医学与医学工程;1996年02期
5 宋锦平;BA Hawk MK51飞行和模拟飞行中的神经内分泌反应[J];航天医学与医学工程;1996年03期
6 李俊宏;姜弘道;;基于支持向量机的岩爆识别模型[J];水利学报;2007年S1期
7 陈林杰;;核心能力识别模型与应用:透视万科集团成长道路[J];建筑经济;2009年S1期
8 ;农产品品质评判的智能嗅觉传感技术及其识别模型[J];江苏大学学报(自然科学版);2005年03期
9 韩强;祝华远;孙明礼;张宗玉;;基于支持向量机的小样本数据概率分布模式自动识别[J];科学技术与工程;2009年10期
10 涂怀湘;;景象匹配方法综论[J];遥测遥控;1988年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾卓;鲍洁;谷颍江;黄秀华;;应用灰关联模式识别模型评价枯水期汉江水质[A];湖北省土木建筑学会学术论文集(2000-2001年卷)[C];2002年
2 李俊宏;姜弘道;;基于支持向量机的岩爆识别模型[A];2007重大水利水电科技前沿院士论坛暨首届中国水利博士论坛论文集[C];2007年
3 高景霄;魏占杰;李建荣;;控股股东会计行为异化识别模型的构建[A];中国会计学会财务成本分会2011年年会暨第二十四次理论研讨会论文集[C];2011年
4 党兴华;李玲;;基于权力依赖的技术创新网络核心企业的识别研究[A];第三届(2008)中国管理学年会论文集[C];2008年
5 郭琳;吴悦;倪亮;;移动通信客户忠诚度分层模型研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年
6 张家禄;;汉语识别模型[A];第一届全国语言识别学术报告与展示会论文集[C];1990年
7 李庆和;梅妍;李扬;李慧吉;武成;;慢性心理应激诱发大鼠脾脏T细胞亚群改变及中药心舒2号的干预作用[A];第四届全国中西医结合心身医学学术研讨会论文集[C];2006年
8 赵劲松;;使用可拓集合论的海损事故等级识别模型[A];海事预防学术交流暨台湾海峡航行安全研讨会文集[C];1988年
9 杜树木;何良华;;一种新的基于段长分布的语音识别模型[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年
10 张明智;娄寿春;;基于模糊神经网络的TBM识别模型研究[A];第四届中国青年运筹与管理学者大会论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 国泰君安证券股份有限公司 陈亮 王炫;会计信息欺诈经验分析及识别模型[N];证券时报;2003年
2 万联证券有限责任公司 徐迁 张士伟 张芳;上市公司成长性的归因分析及识别模型[N];证券时报;2004年
3 金新;“弱势群体”与“群体弱势”[N];南方周末;2005年
4 王修增;过节提防“老毛病”[N];中国医药报;2004年
5 山水;为什么常喊累[N];中国商报;2001年
6 佳驰;失眠让我备受煎熬[N];国际商报;2003年
7 本报记者 王峰 镇山辑;“过劳死”不得不防[N];中国消费者报;2000年
8 米蓝;疲劳:生命不能承受之“累”[N];医药经济报;2002年
9 ;创新BI 控制重入网现象[N];中国电子报;2006年
10 ;创新BI,控制重入网现象[N];人民邮电;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 段立飞;驾驶员精神负荷评价及在辅助驾驶系统中的应用[D];吉林大学;2013年
2 王志栋;语用要点识别模型研究[D];清华大学;2008年
3 江辉;基于近红外光谱和电子鼻技术的固态发酵过程检测研究及应用[D];江苏大学;2013年
4 官英平;板材V型自由弯曲智能化控制技术的研究[D];燕山大学;2005年
5 曹卫彬;新疆棉花遥感监测运行系统关键技术研究[D];中国农业大学;2004年
6 张兵;两类手性化合物在Pirkle型手性固定相上拆分机理的理论研究[D];浙江大学;2004年
7 周正礼;基于初生物质成分的寒热药性识别和偏最小二乘路径模型的建立[D];山东中医药大学;2012年
8 龙江;卫星型号研制的系统状态管理方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 龙江;卫星型号研制的系统状态管理方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 高宏岩;融合移动信号流的高速公路交通拥挤预警与调控[D];山东科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟磊;论企业骨干员工的开发与管理[D];西南交通大学;2005年
2 杨芳;上市公司财务欺诈识别[D];湖南大学;2006年
3 孙晶;财务报告舞弊识别的实证研究[D];吉林大学;2009年
4 龚菲;产品生命周期识别模型研究[D];南京航空航天大学;2003年
5 吴波;上市公司会计信息失真识别定量研究[D];湖南大学;2006年
6 马玉晓;财务报告舞弊的识别与对策研究[D];西南交通大学;2008年
7 郑茜茜;嗅觉神经系统识别机理模型仿真研究[D];浙江大学;2006年
8 沈正阳;我国内幕信息操纵的市场反应及识别[D];上海财经大学;2005年
9 宋维玲;区域核心竞争力状况识别的DEA-BP神经网络组合模型研究与构建[D];中国海洋大学;2008年
10 王清;上市公司盈余管理分析[D];对外经济贸易大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026