驾驶行为评价系统.doc

1、驾驶行为表征指标及分析方法研究（吉林大学博士论文）目录：1.国内外文献综述2.驾驶行为信息采集方案3.驾驶行为表征指标体系构建4.安全性评估办法5.驾驶人认知能力评估指标体系及办法6.典型应用1.国内外文献综述研究背景：车越来越多、交通事故多、安全很重要、交通事故的预防亟待解决、国家重视、驾驶人员的错。研究意义：1.驾驶行为安全性提升提供技术支持（改善驾驶培训质量和教育质量）2.车辆安全性理论基础 3.道路安全性理论基础 4.后续研究理论基础。研究现状：内容多、要求高、难度大。研究框架如下：（1）驾驶行为信息采集：实验环境（各种平台）、 车辆运动及操控信息采集（仿真 驾驶车辆信息、实际车辆信息

2、采集系统 、监控记录仪）、驾驶人生理、信息采集。（2）驾驶行为技术分析：面向驾驶行为分析的虚拟交通情景构建技术；驾驶行为表征体系研究；实验设计及数据分析方法研究。（3）驾驶行为理论研究：建模、状 态辨识、适 应性、后面：略2.驾驶行为信息采集系统设计及实现驾驶行为信息分类：感知、决策、操控驾驶行为数据采集分析：驾驶人基本信息姓名年龄身份证号码文化程度 1-文盲 2-初中级以下 3-高中 4-大学及以上 5-不明3 年内交通肇事次数驾驶员视觉信息：注视点坐标注视点数目注视持续时间（毫秒）注视点顺序瞳孔大小（驾驶人员的紧张程度）视觉搜索广度（度）注视点间距离注视行为表征参数累积注视时间扫视持续时间

3、扫视幅度（角度）扫视平均速度（度/秒）扫视平均峰值（在一次连续扫视中，所有 样本点中速度最大的样本点对应的扫视速度）扫视行为表征参数扫视角度（带方向）驾驶人生理特征信息信息分类 特征指标 单位 备注5min 总功率 ms2 选定时限内 NN 间期的变异VLF（极低频） ms2 VLF 范围内的功率LF（低频） ms2 LF 范围内的功率LFnorm nu LF 功率标准化单位HF（低频） ms2 HF 范围内的功率HFnorm nu HF 功率标准化单位心率变异指标LF/ HF LF 与 HF 之比呼吸指标 呼吸频率 次/分 单位时间内呼吸次数体温指标 体表温度 摄氏度 体表温度值Delta

4、波 脑电波，频率小于 4 赫兹频带Theta 波 频率在 4-8 赫兹之间Alpha 波 频率在 8-13 赫兹脑电指标Beta 波 频率大于 13 赫兹皮肤电指标 反应皮肤电流变化，体现情绪变 化驾驶人心理特征指标指标名称 单位 指标解释深度知觉 厘米 表征个体对同一物体凹凸或不同物体远近的感知能力反应时间（手、脚） 毫秒 刺激的呈现到反应的开始之间的时距速度知觉 毫秒 表征指人对物体运动速度准确感知的能力动作稳定性 % 表征人在完成一项任务的时候的动作稳定程度时空判断 % 表征人对移动物体时间、空间 位置判断的准确性综合反应 毫秒 表征人对特定刺激的响应、判断及手脚反 应能力驾驶人操纵行为

5、信息指标名称 单位 指标解释方向盘转角 度 驾驶人转动方向盘的角度档位 档位所处的状态 -1 倒档、0 空档、1-5 档加速踏板开合度 % 加速踏板踩踏程度占总行程的比例制动踏板开合度 % 制动踏板踩踏程度占总行程的比例转向灯状态 用于表征转向灯的状态车辆运行状态信息指标名称 单位 指标解释速度 公里/小时 车辆运行实时测量速度值纵向加速度 米/秒平方 描述车辆纵向加减速行为横向加速度 米/秒平方 描述车辆的横向侧倾特征距离信息 米 描述车辆驶过的距离道路基本信息2.2.1 驾驶人生理、心理信息采集（详细介绍了各种仪器）2.2.2 驾驶人操控及车辆运行信息采集方案及技术实现软件实现2.2.3

6、基于 GPS 的道路信息采集方案及技术实现数据坐 标转换样本点的 识别 与分类计算模 块设计 及功能：采样点坐标输入计算里程、曲率、 删去异常点判断样本点所属曲线是直线还是曲线进行曲线（直、圆）拟合，求解相关参数计算缓和曲线相关参数计算平曲线一览表相关参数输出（并附有详细的函数以及输入输出数据形式）2.3.1 驾驶行为信息同步需求：信息同步的必要性、信息同步需求2.3.2 信息同步的实现：利用 Observer3.驾驶行为表征指标体系构造3.1 驾驶人感知行为表征指标3.1.1 视点分布范围指标3.1.2 注视区域分布比例指标(1)注视区域划分：左前中前右前、左窗仪表右窗、左后中后右后；用矩阵

7、表示（比例）3.1.3 注视序列指标：注视链、利用 Observer3.2 驾驶决策行为表征指标3.2.1 驾驶决策行 为含义：以 “环境信息、本 车状态、交通情景”为输入，以“驾驶行为”为输出的一种映射关系3.2.2 决策行为分析载体（5 个场景）3.2.3 驾驶决策行为表征指标：“决策规则”和“ 决策反应时间 ”两个方面（1）驾驶决策类型及编码：情景：E 横向：左转-L ，右转-R，纵向：维持-N 加速-A，减速-D，维持-K（2）驾驶决策反应时间（3）指标采集方法：利用 Observer3.3 驾驶人操控行为表征指标3.3.1 纵向操控行为表征指标（1）换档频率：Rate Gear Ch

8、ange = N / T（单位时间内换档次数=指分析时段内换档次数/分析时段的时间长度）（2）空档滑行比率：Gear Zero Rate = Tzero / T（空档滑行时间比率=分析时段内空档时段所占时长/分析时段的时间长度）3.3.2 横向操控行为表征指标（1）转向灯使用频率：Light Change Rate=Nl / T（单位时间内转向灯使用次数=分析时段内转向灯使用次数/分析时段长度）（2）转向灯合理性指标:设 T = 转向灯使用次数/变更车道次数 。则当转向灯使用次数多于变更车道或转弯次数时，即当 T 1 时， 则存在变道、 转弯意图但未成功执行的情况；反之，说明驾驶人在变道、转弯

9、时存在不使用转向灯的情况。通常情况下 T 值会在 1 附近波动，当 T1 时， 则会出现 T 越小，事故隐患越大的趋势 。 3.4 车辆运行状态表征指标3.4.1 车辆纵向运动状态表征指标：（1）速度标准差、加速度标准差（2）庞卡莱截面3.4.1.2 车速变异性指标的求算3.4.2 车辆横向运动状态表征指标：方向盘转角标准差3.5 驾驶行为影响关键因素判别方法3.5.1 驾驶行为实验设计方法3.5.1.1 驾驶行为实验因素水平分析3.5.1.2 实验方案确定方法（部分举例）3.5.2 单指标正交实验层次模型3.5.3 因素水平对结果影响程度分析方法：矩阵4.基于模糊网络层次分析理论的驾驶行为安

10、全性评估方法（1）驾驶行为评估对象及关系分析：“感知安全性”、 “决策安全性”、 “操控安全性”（2）评估思路及方法选择：模糊理论和 ANP 理论确定指标等级5.驾驶人认知能力评估指标体系及方法专家评估 占一定比重（置信权重）还有一部分数据挖掘完成指之间对目标（安全性）的比重以及具体的操作实施方法6.典型应用7.总结和展望：略次任务驾驶安全性评价指标及评价模型研究（）德尔菲法：由美国著名的思想库兰德公司首创，该方法是以 专家的经验知识知觉和判断为基础的评估方法德菲尔法针对专家采用问卷形式调查，保证每名专家的独立性，且不受其他 权威人士的干扰，而且能在相互反馈的基础上进行修正。（）熵值法：根据某

11、项指标的指标变异程度确定指标权重指标值的变异程度越大，含有的信息量就越大，其信息熵越小，该指标的权重系数越大；反之，指标的变异程度越小，含有的信息量就越小，信息熵越大，该指标的权重系数就越小（）主成分分析法：皮尔逊（）首先创用了主成分分析法，并由贺德临（，）加以发展该方法主要通过求 协方差和相关系数矩阵特征 值和特征根，并按照贡献率的不同确定出指 标权重（）因子分析法：该方法由英国统计学家斯皮尔曼发明，它利用评价指标含有的信息，将指标按照不同的类别进 行分类，并建立因子模型，将原来的指 标整合成少数不可观测且相互无关的因子（）层次分析法（， ）：年美国匹兹 堡大学提出了层次分析法，首次将定性分

12、析与定量分析结合在一起 该方法首先请专家针对不同评价层次中的指标进行评价，并建立相 应的判断矩 阵，然后通 过求矩阵特征值的办法确定出指标的权重（）网络分析法（， ）网络分析法是年再次提出的一种评价方法是在层次分析法（）基础上延伸的一种主观与客观相结合的决策方法构建网络式评价体系， 层与 层之间可以反馈， 单层内可以相互关联（）模糊网络分析法（）该方法实现了模糊综合评判与网络分析法的有机结合，年南京理工大学唐小 丽在其博士论文中明确提出了模糊网 络分析法，并将网络分析法应用到模糊综合评判中， 该方法针对具有依 赖反馈的复杂问题进行赋权，评价效果良好驾驶行为 表征参数道路注视频率视线离开道路时间

13、百分比长注视次数注视区域熵率水平方向视角标准差注视行为垂直方向视角标准差平均扫视幅度平均扫视速度扫视行为扫视峰值速度眨眼频率视觉行为眨眼行为平均眨眼持续时间纵向速度均值纵向速度标准差纵向运行状态纵向加速度标准差方向盘转角标准差方向盘转角熵值车辆运行状态横向运行状态横向加速度标准差基于车辆运行监控系统的驾驶行为安全与节能美国汽车工程协会（SAE）在 1971 年以控制器局域网（CAN2.0B）作为网络核心协议制定了车辆网络串行通信和控制协议（SAE J1939）标准，参照国际标准化组织（ISO ）的开放式数据互联模型定义了 7 层基准参考模型，规定了汽车内部电子控制单元（ECU）的地址配置、命名

14、、通讯方式以及报文发送 优先级等，并 对汽车内部各个具体的 电控单元通讯作了详细的说明，这一标准成为车队管理技 术发展的基础。它使得整 车 的 ECU 形成一个控制局域网（CAN 总线），加之汽车零部件生产商与服务供应商运用信息技术与网络技术（IT&INTERNET），将自动车辆定位（AVL）控制器局域网系统与固定的车辆管理信息系统连接形成的车载通讯电脑，使得运 输企业利用电脑管理运输 活动的管理系统成为可能。国内研究情况：1.智能运营管理系统：苏州金龙“G-BOS”智慧运营系统权重：超速 25%、发动机超转（非经济转速）5%、急加速 15%、急减速 15%、绿区驾驶（发动机最佳油耗区域）10

15、%、长时间怠速 10%、空挡滑行 10%、怠速使用空调 5%等九项评价指标2.宇通客车“安节通” 智能运营系统系统主要由车载终端设备、无 线传播媒介、服 务器平台三大部分 组成3.青年客车“行车宝” 系统对车辆在运行过程中的经济转速区（绿区）停留平均时间、急加速、急减速、发动机超转、离合器使用、紧急制动等操作行 为进行有效管理，通 过燃油油量 传感器监控、燃油流量传感器监控、怠速时间监控、怠速时间油量消耗监控及同辆车不同 驾驶员的油量消耗数据对比分析等方式提高车辆运营的能效。第二章 驾驶行为安全与节能评价指标研究2.1 驾驶行为安全评价指标研究（根据交通事故发生的原因）指标确定：2.2 驾驶行为节能评价指标研究