驾驶行为评价系统.doc

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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

2、车辆信息采集系统、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）注视点顺序注视行为表征参数瞳孔大小（驾驶人员的紧张程度）-_视觉搜索广度（度）注视点间距离累积注视时间扫视持

3、续时间扫视幅度（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）ms2VLF 范围内的功率LF（低频）ms2LF 范围内的功率LFnormnuLF 功率标准化单位HF（低频）ms2HF 范围内的功率HFnormnuHF 功率标准化单位心率变异指标LF/ HFLF 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脑电指标Delta 波脑电波，频率小于 4 赫兹频带

4、-_Theta 波频率在 4-8 赫兹之间Alpha 波频率在 8-13 赫兹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 -

5、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 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

6、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 Observer-_3.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

7、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 Change = 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 Z

8、ero 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.

9、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

10、：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，

11、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

12、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

13、均眨眼持续时间纵向速度均值车辆运行状态纵向运行状态纵向速度标准差-_纵向加速度标准差方向盘转角标准差方向盘转角熵值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、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 E

14、CU 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%、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

15、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从行车前准备、驾驶操作（发动机起动、车辆预热、起步、换挡变速、加速、减速、车速控制、转向控制、特殊路段驾驶、行车温度控制、空调使用、发动机

16、熄火、行车中检查、停车） 、收车后检查等方面规范了驾驶员的驾驶操作。(1) 车辆预热推荐柴油机的最佳升温转速为 1300r/min，柴油机的起步冷却液温度为 40 。因此，在气温不太低的情况下，发动机起动后在原地怠速运转不超过 60s，无需专门预热即可起步。(2) 起步操作(3) 档位操作(4) 加速操作驾驶经验和试验结果均表明，缓加速比急加速要省油，就是强调了加速操作的柔和性。从而将加速操作的节能评价标准定为汽车的加速度。-_(5) 减速操作在同样的减速区间，采用急减速（Ja=0.69m/s2）将比平缓减速（Ja=0.3m/s2）多的百公里油耗大 25.84%，减速距离短 45.24m，油耗

17、多 0.21ml。不得空挡滑行。（6）车速控制当加速踏板位置不稳、车速上下波动时，汽车的百公里油耗会增加，而且速度波动越大，百公里油耗增加越大。此外，在速度波动范围相同的情况下，踩加速踏板越急比缓冲加速踏板的百公里油耗要高。（7）车辆怠速因此，当汽车停车后（尤其是长时间停车） ，要尽量减少发动机怠速空转时间，及时使发动机熄火。（8）车辆技术状况因此将用车辆信息技术监测车辆是否有故障信息作为评判车辆技术状况的方法之一。（9）车辆空调使用评判空调使用合理性的较好方法是判断车厢内的温度是否过低。综上-_2.3 驾驶行为安全与节能评价指标体系驾驶行为评价指标备注发动机预热怠速预热节能评价指标车辆预热底

18、盘预热低速预热节能评价指标起步操作发动机高转速节能评价指标档位操作（档位选择）绿区驾驶节能评价指标加速操作急加速节能评价指标紧急制动急减速安全与节能评价指标空挡滑行空挡滑行安全与节能评价指标减速操作熄火滑行熄火滑行安全评价指标-_超速行驶超速行驶安全与节能评价指标车速控制频繁变速车速平稳情况节能评价指标弯道转向安全评价指标转向控制急打方向安全评价指标安全带使用系安全带安全评价指标车厢内温度调节空调使用节能评价指标车辆怠速超长怠速节能评价指标车辆技术（驾驶“带病”车辆行驶）车辆异常状态安全与节能评价指标疲劳驾驶安全评价指标驾驶员状态酒后驾驶安全评价指标第三章 驾驶行为安全与节能评价方法研究3.1

19、 驾驶行为安全与节能评价指标理论模型3.1.1 车辆预热（1）评价模型及参数分析-_（3）评价方法对于车辆怠速预热操作的合理性，主要从三个方面来进行评价：（1）tta1，即怠速时间不能过长；（2）TTa1，即怠速时冷却液温度不应上升过高；（3）nna1，即怠速时不应使发动机高速空转。当 tta1时，记录累计怠速预热时间及该不良驾驶行为的次数；当 TTa1时，记录累计怠速预热时间及该不良驾驶行为的次数；当 nna1时，记录该不良驾驶行为的次数。对于车辆底盘预热操作的合理性，主要从两个方面来进行评价：（1）Sa1SSa2，即预热行驶距离应在合理范围；（2）nna2，即预热行驶时不应使发动机高速空转

20、。当 SSa2或者 SSa1时，记录底盘预热距离及该不良驾驶行为的次数；当 nna2时，记录该不良驾驶行为的次数。gi = 60 * n /（V * K）K = i* 1000 / ( 2 * 3.14 * r )（3）评价方法对于起步操作的合理性，主要是发动机转速 nna3，即汽车起步时不应猛踩加速踏板-_使发动机转速过高。如果 nna3时，认为起步时存在猛踩加速踏板的操作，则记录该不良驾驶操作的次数。3.1.3 挡位操作 3.1.4 加速操作-_J =（V2V1）/（t2t1）3.1.5 减速操作3.1.6 车速控制ddv（J2J1）/（t2t1）3.1.7 转向操作-_3.1.8 车辆怠速3.1.9 灯光操作-_3.1.11 车辆技术状况3.1.13 驾驶员状态-_软件完成