基于驾驶行为的疲劳状态识别研究

论文摘要

大量的事故分析结果表明,疲劳驾驶很容易导致重特大交通事故的发生,通过对驾驶人操作及车辆参数的监控,可以对驾驶人疲劳状态进行预警。通过问卷调查的方式对易产生驾驶疲劳的直接原因,易产生疲劳的道路线形,疲劳状态下驾驶行为变化特性等进行分析,调查结果表明:当驾驶人在缺少睡眠的条件下,很容易产生疲劳驾驶;当所有条件都一致时,驾驶人在高速公路上行驶时,比其他道路类型更容易产生驾驶疲劳;当驾驶人疲劳时,对于转向盘控制能力会下降等。通过内部信度分析和重测信度分析的方法对问卷的有效性进行了检验。根据问卷调查的结果,通过正交设计的方法,选取驾驶员的操作动作(档位、油门、离合、转向、刹车)、车辆特性(速度、加速度、车道位置)等作为实验指标,并对每项指标的涵义及数据类型进行了解释说明,同时设定驾驶时间长度、平曲线指标、竖曲线为3要素,每个要素选取3个水平,完成正交表的设计,最终确定实验方案和步骤。由于疲劳实验的特殊性,在对仿真实验的信度进行分析的基础上,本研究将主要通过汽车驾驶模拟仿真平台开展实验,提出了利用LandXML进行快速场景建立的方法,并按照正交实验设计表的要求,结合我国道路路线设计规范,选取高速公路为道路设计对象,进行了平纵横的设计,建立了相应的实验场景。通过开展正交实验,获取了驾驶人的各项实验指标,分析结果表明:当驾驶人连续驾驶6 h时,车速、档位、油门三者数据的集中程度逐渐升高,离合和刹车的变化不显著,前轮转角的变化区间越来越小,横向偏移值逐渐加大。利用因子分析的方法,对各项实验指标进行研究,分析结果表明:车速、档位、油门变化规律一致,相关程度较高,因此,建立了新的因子“综合操作指标”,利用综合操作指标、前轮转角、横向偏移3个指标作为模糊综合评价的因素集,确定驾驶人疲劳程度为3级,通过对驾驶疲劳程度(驾驶时长)的各因素进行分析,在确定各因素评分情况上,确定各因素的权重,进一步建立了基于驾驶人行为的驾驶人疲劳程度的模糊综合评价模型,并对模型进行了检验。数据分析结果显示,在对18位被试者的正常状态和临界状态的识别过程中,识别成功16人;对疲劳状态的识别过程中,有3位驾驶人的疲劳状态识别失败。因此,本研究所建立的模糊综合评价模型具有一定的可信度,可以用来对驾驶人的疲劳状态进行分析和预警。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 驾驶疲劳识别的意义
• 1.2 驾驶疲劳研究现状
• 1.2.1 驾驶疲劳识别方法研究现状
• 1.2.2 疲劳状态下驾驶行为特征研究现状
• 1.3 本研究的主要内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 本研究技术路线
• 第2章 疲劳状态下驾驶行为特征提取
• 2.1 问卷调查表的设计
• 2.2 调查数据分析
• 2.2.1 被试基本情况分析
• 2.2.2 疲劳驾驶行为分析
• 2.3 问卷信度分析
• 2.3.1 内部信度分析
• 2.3.2 重测信度分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 疲劳状态下驾驶行为实验方案设计
• 3.1 实验设计方法
• 3.1.1 正交实验设计方法
• 3.1.2 正交表
• 3.2 正交实验设计
• 3.3 实验过程及数据采集
• 3.3.1 实验过程
• 3.3.2 实验数据采集
• 3.4 本章小结
• 第4章 疲劳状态下驾驶行为实验研究的仿真场景设计
• 4.1 仿真实验平台简介
• 4.2 仿真实验场景的要求
• 4.3 仿真实验场景的设计
• 4.4 仿真实验平台可信度检验
• 4.5 本章小节
• 第5章 疲劳状态下驾驶行为实验数据分析
• 5.1 驾驶行为数据特性分析
• 5.1.1 车速变化规律
• 5.1.2 油门、刹车、离合变化规律
• 5.1.3 档位变化规律
• 5.1.4 横向偏移值变化规律
• 5.1.5 前轮转角变化规律
• 5.2 驾驶行为数据的因子分析
• 5.2.1 因子分析法
• 5.2.2 因子分析法一般步骤
• 5.2.3 因子分析结果
• 5.3 基于模糊综合评价的驾驶疲劳状态识别模型
• 5.3.1 模糊综合评价的数学原理
• 5.3.2 疲劳状态的模糊综合评价
• 5.3.3 疲劳状态识别模型的应用及验证
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
• 附录:驾驶行为调查表