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基于驾驶行为模型的电动轮椅设计研究

基于驾驶行为模型的电动轮椅设计研究

作者：龙鑫中国矿业大学

学位级别：硕士

因年龄增长导致生理机能衰退、行动能力受限的老年人、残疾群体、以及临时受伤者等需手动或电动轮椅的辅助才能行动,总人数估计超过6500万,且以每年5.9%的速度增长。电动轮椅作为辅助出行设备,提高了该群体的行动自由度,增加了社会参与... 详细信息

因年龄增长导致生理机能衰退、行动能力受限的老年人、残疾群体、以及临时受伤者等需手动或电动轮椅的辅助才能行动,总人数估计超过6500万,且以每年5.9%的速度增长。电动轮椅作为辅助出行设备,提高了该群体的行动自由度,增加了社会参与度。但驾驶电动轮椅是一项复杂的任务,需要一定的认知与行动能力,尤其是驾驶员在面临复杂、具有一定风险的驾驶环境与驾驶任务时,可能因无法及时做出正确的决策或反应而导致事故。因此,有必要从驾驶安全性的角度对电动轮椅进行研究与设计。驾驶行为模型在交通系统的研究中描述了人的认知、处理与操控行为过程,备受交通运输与车辆工程领域学者关注。因此,本文从驾驶行为模型理论出发,理解电动轮椅驾驶任务、驾驶行为机理,指导电动轮椅设计实践。首先,对电动轮椅驾驶用户、驾驶场景、驾驶任务进行识别与分类,以SAFE任务分析模型为底层逻辑,构建电动轮椅驾驶任务分析模型,并选择典型电动轮椅避障驾驶任务作为案例进行行为需求分析,发现影响避障驾驶过程安全性的、具有高复杂度与风险水平的关键子任务(判断轮椅与障碍物的距离关系;判断是否可避开障碍物),即判断与决策过程。其次,深入理解避障驾驶决策过程,从“期望间距”、“期望安全距离”等概念对避障驾驶决策过程进行建模。并从驾驶辅助的角度对驾驶员的决策过程进行优化,提出以障碍物识别距离为起点(即识别障碍物特征并产生躲避意图),以期望安全距离为核心(即心理安全距离)的避障驾驶策略,并通过模拟实验获取两个距离概念的数值,指导后续电动轮椅的设计。最后,通过梳理、分析其他电动轮椅驾驶任务,结合避障驾驶任务分析结果,以降低电动轮椅驾驶任务的复杂度与风险水平为设计目标,提出相应的设计策略与原则,并进行电动轮椅设计实践。利用构建的电动轮椅任务分析模型对设计方案进行评估,发现在由设计的电动轮椅在执行任务过程中,任务的复杂度与风险水平明显降低,驾驶员可更为安全的完成驾驶任务。研究中构建的电动轮椅任务分析模型,且对避障关键子任务分析、理解以及提出相应解决策略,最后提出相应的设计策略与设计方案,该过程可应用于几乎所有的电动轮椅驾驶任务的分析,具有一定的应用价值。

关键词：驾驶行为模型驾驶任务分析避障驾驶电动轮椅

基于驾驶行为模型的青年驾驶行为及反馈实验研究

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基于驾驶行为模型的青年驾驶行为及反馈实验研究

作者：满东上海交通大学

学位级别：硕士

随着我国汽车产业的发展及人均汽车拥有量的不断增加,使得交通安全问题日益凸显,尤其是青年驾驶员错误驾驶行为,给道路交通安全带来极大的隐患。本文在国内外已有的研究成果的基础上,从驾驶行为模型角度出发,针对青年驾驶员群体驾驶不... 详细信息

随着我国汽车产业的发展及人均汽车拥有量的不断增加,使得交通安全问题日益凸显,尤其是青年驾驶员错误驾驶行为,给道路交通安全带来极大的隐患。本文在国内外已有的研究成果的基础上,从驾驶行为模型角度出发,针对青年驾驶员群体驾驶不安全行为进行驾驶仿真实验,并通过反馈式驾驶仿真指导方案积极探索提高青年驾驶员险情预测能力,降低不安全行为次数的方法和途径。所做的主要工作为: 首先,通过分析国外驾驶行为理论模型的发展演变,针对我国青年驾驶员特殊群体,提出并建立适合我国青年驾驶员的驾驶不安全行为理论模型,在该模型下探讨不安全驾驶行为的发生与前提条件的关系以及前提条件的空间构成,从驾驶行为角度寻求改善交通安全,提高交通效率的方法。其次,选取一批青年驾驶员作为样本,利用驾驶潜质测试、DBQ中文版问卷等心理学量表及驾驶仿真平台建立青年驾驶行为分析综合实验方案,评估在青年驾驶不安全行为模型下潜能变量、基本变量和心理变量三维结构对青年驾驶员不安全行为的影响,实验验证了主观行为对青年驾驶行为影响程度最大,为反馈式指导方案的设计提供了思路。最后,利用群聚访谈法确定5个典型险情场景,通过利用VEGA和CREATOR进行驾驶仿真平台场景开发,设计了基于仿真的错误管理培训(SEMT)和基于视频的错误指导培训(VGET)相结合的反馈式驾驶训练方案,30名实验组青年驾驶员分别在无驾驶次任务、电话次任务、短信次任务三种难度下与30名对照组被试进行对比考核,实验证明在不同脑力负荷情况下,实验组的险情处速度控制能力和险情预测能力均好于其相应的对照组,从而证明了反馈方案的有效性。该研究成果对于青年驾驶员培训和训练成果考核具有重要意义,同时本研究的方法和结论也为仿真环境下驾驶训练提供了一定的思路。

关键词：青年驾驶员驾驶行为模型 DBQ 驾驶仿真反馈实验

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虚拟驾驶环境中车辆智能体的驾驶行为模型

计算机与现代化 2010年第6期 87-91页

作者：陆虹丁世民潘小龙李刚宁波三维技术有限公司浙江宁波315040 宁波新文三维股份有限公司浙江宁波315040

建立虚拟交通环境的多智能体结构,分析车辆智能体的驾驶行为分层模型以及感知、决策和操作等过程。采用模糊专家系统建立车辆智能体的驾驶行为模型。为模拟现实中的驾驶员行为特性,加入驾驶员因子,使驾驶模拟器的虚拟交通环境更符合现... 详细信息

建立虚拟交通环境的多智能体结构,分析车辆智能体的驾驶行为分层模型以及感知、决策和操作等过程。采用模糊专家系统建立车辆智能体的驾驶行为模型。为模拟现实中的驾驶员行为特性,加入驾驶员因子,使驾驶模拟器的虚拟交通环境更符合现实。运用OpenGVS产生和显示实时交互的虚拟驾驶场景。结果表明该模型能体现实际驾驶行为的多样性、随机性和模糊性。该模型通用有效,它使驾驶模拟器的虚拟交通场景更真实满意。

关键词：驾驶行为模型车辆智能体模糊专家系统驾驶员特性驾驶模拟器虚拟交通场景

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驾驶人“感知-决策-操控”行为模型

交通运输系统工程与信息 2021年第1期21卷 41-47页

作者：冯树民黄秋菊张宇赵琥哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150010 哈尔滨职业技术学院汽车学院哈尔滨150081

为准确模拟驾驶人跟车行为,提出基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)的驾驶人“感知-决策-操控”行为模型。建立描述驾驶意愿的HMM模型,模拟驾驶人感知过程,获得期望的车间距;预测模块模拟驾驶人根据交通环境和自身生理、心理... 详细信息

为准确模拟驾驶人跟车行为,提出基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)的驾驶人“感知-决策-操控”行为模型。建立描述驾驶意愿的HMM模型,模拟驾驶人感知过程,获得期望的车间距;预测模块模拟驾驶人根据交通环境和自身生理、心理状态预测车辆未来轨迹,即决策过程;优化模块描述驾驶人为使预测的车辆轨迹跟踪上期望的车辆间距而采取的操控汽车的执行动作,即操控过程。上述3个模块的滚动过程实现了对驾驶人跟车行为的模拟。利用自然驾驶数据进行算例分析,结果表明,本文模型预测车间距平均误差仅为1.47%,证明了所建模型的有效性及准确性。本文为驾驶行为建模方法的理论研究和应用拓宽了思路。

关键词：交通工程驾驶行为模型 HMM理论自然驾驶状态跟车行为自动驾驶

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基于人工势能场的跟驰模型

东南大学学报（自然科学版） 2011年第4期41卷 854-858页

作者：陶鹏飞金盛王殿海吉林大学交通学院长春130025 浙江大学建筑工程学院杭州310058

为提升跟驰模型的模拟精度,更加有效地刻画跟驰行为特性,从车辆的实际运行规律出发,将行驶过程中的各种行为归纳为效率与安全2种因素的相互作用.借鉴人工势能场的基本思想,将这2种因素抽象为驾驶员受到的驱动力和阻碍力,进而建立相应的... 详细信息

为提升跟驰模型的模拟精度,更加有效地刻画跟驰行为特性,从车辆的实际运行规律出发,将行驶过程中的各种行为归纳为效率与安全2种因素的相互作用.借鉴人工势能场的基本思想,将这2种因素抽象为驾驶员受到的驱动力和阻碍力,进而建立相应的跟驰模型.根据普遍的驾驶行为特性,将车辆运行状态分为减速停车、起动加速和常态行驶3类,并据此对实测数据予以划分.利用分类后的实测数据,针对3类行驶状态分别对模型参数加以标定,并将标定后的模型与经典的GM模型进行比较.结果表明,相对于GM模型,模拟精度平均提升10%以上.

关键词：跟驰模型驾驶行为模型人工势能场

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面向智能航行的货船“航行脑”概念设计

中国航海 2017年第4期40卷 95-98,136页

作者：严新平吴超马枫武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学物流工程学院武汉430063 长江大学电子与信息学院湖北荆州434023

提出"航行脑"系统的概念设计。该系统是服务于船舶智能航行的人工智能系统,由感知、认知和决策执行等3个功能空间组成。"感知空间"获取船舶在航环境和自身状态信息;"认知空间"根据感知的信息抽象出航行态势,实现自身状态辨识,最终基于... 详细信息

提出"航行脑"系统的概念设计。该系统是服务于船舶智能航行的人工智能系统,由感知、认知和决策执行等3个功能空间组成。"感知空间"获取船舶在航环境和自身状态信息;"认知空间"根据感知的信息抽象出航行态势,实现自身状态辨识,最终基于人工驾驶记录和机器学习建立智能船舶驾驶行为谱;"决策执行空间"利用"感知空间"反馈的信息修正"认知空间"的态势认知,在驾驶行为谱的支持下实现对智能船舶的鲁棒控制。分析"航行脑"系统的"感知空间""认知空间"和"决策执行空间"等关键技术,并展望"航行脑"系统在智能货船上的应用,以实现货船的智能航行,达到减少配员、降低排放和提高船舶航行安全性的目的。

关键词：智能船舶航行脑系统人工智能驾驶行为模型船舶运动控制

混行环境下考虑MV驾驶人信任度的驾驶行为建模研究

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混行环境下考虑MV驾驶人信任度的驾驶行为建模研究

作者：薛园园吉林大学

学位级别：硕士

伴随着我国经济、智能汽车的技术水平与产业的飞速发展,我国将在未来很长一段时间内处于自动驾驶车辆(AV)与人工驾驶车辆(MV)相互渗透、相互影响的交通环境中。由于AV相较于MV具有不同的行驶特性,二者会相互影响,使道路交通环境更加复... 详细信息

伴随着我国经济、智能汽车的技术水平与产业的飞速发展,我国将在未来很长一段时间内处于自动驾驶车辆(AV)与人工驾驶车辆(MV)相互渗透、相互影响的交通环境中。由于AV相较于MV具有不同的行驶特性,二者会相互影响,使道路交通环境更加复杂。其中MV驾驶人由于对智能驾驶技术水平信任度不同,会采取不同的行驶策略,具有不同的驾驶行为。为分析驾驶人信任度对混行交通流影响机理,本文通过发放调查问卷,设计驾驶行为仿真实验,构建混行环境下考虑MV驾驶人信任度的驾驶行为模型,并分析不同混行场景下驾驶人信任度对通行能力的影响,具体研究及结论如下:(1)设计了驾驶人对智能驾驶技术信任度的调查问卷,并根据问卷调查结果将驾驶人分为不信任型,漠视型以及信任型三类。设计AV对MV驾驶行为影响的仿真试验设计,基于Prescan搭建不同驾驶仿真场景,采集混行环境下不同信任度的MV驾驶行为数据。(2)根据收集到的数据分析发现,在混合交通环境中,当MV跟驰AV时,不同信任度的MV驾驶人会采取不同的驾驶行为。通过综合考虑,本文选择了基于IDM跟驰模型来构建考虑驾驶人信任度的跟驰模型。最后,本文对纯MV、纯AV和混合交通流的稳定性进行了分析。(3)根据收集到的数据分析发现,在混行环境下,不同信任度的MV驾驶人的换道意图与换道安全条件存在差异,通过综合考虑,选择基于SCAT换道模型进行构建考虑驾驶人信任度的MV换道模型。(4)本文利用SUMO仿真软件构建了三种交通场景:信控交叉口、单车道直行道路和双车道直行道路。在这些场景中,输入了不同的渗透率、排队方式和驾驶人信任度来模拟混行交通流。通过分析,发现渗透率、排队强度以及驾驶人信任度对混行通行能力均产生了影响。具体而言,在未来的混行环境中,较高的渗透率有助于提升通行能力。此外,随着信任型驾驶人比例的增加和不信任型驾驶人比例的减少,通行能力也会得到相应改善。

关键词：混行交通流驾驶行为模型跟驰模型换道模型驾驶人信任度通行能力

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城市交通环境中的自动车道分配

城市交通环境中的自动车道分配

作者：贺孝恺上海交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市中车辆的日益增多,如何让车辆合理得利用道路设施来提高整个交通系统的效率,在智能交通领域引起了越来越多的重视。本论文从如何更有效地利用道路的横向条件,即更合理得为车辆在一条特定道路上分配一条特定车道的角度出... 详细信息

近年来,随着城市中车辆的日益增多,如何让车辆合理得利用道路设施来提高整个交通系统的效率,在智能交通领域引起了越来越多的重视。本论文从如何更有效地利用道路的横向条件,即更合理得为车辆在一条特定道路上分配一条特定车道的角度出发,研究提高道路总体通行效率的可行性和具体方法。为了研究不同的车道分配算法对道路交通效率的影响,本文首先从对人类驾驶员的驾驶行为出发,研究并实现了一个在单条道路上切实可行的驾驶行为模型,并重点分析了驾驶员在做变道决策时的决策过程。为了验证模型的准确性,作者首先收集了一些真实交通环境下观察得到的车辆变道数据。另一方面,对于不同的车道分配方案以及驾驶行为模型,需要有一个灵活可靠的仿真环境进行模拟,来验证各种不同的算法的实际效果。所以,在上述驾驶员行为模型的基础上,结合对车辆,司机和道路环境的建模以及控制方法,开发了一个可以真实重现道路上车辆行驶及各种动作的仿真环境。作者将开发的驾驶行为模型通过仿真得到的结果与从真实环境下采集的数据相比较,证明了文中提出的驾驶行为模型的准确性。通过理解驾驶员在道路上行驶的行为,分析其在不同环境下所采取的不同处理方式,作者找到了一些在人类驾驶员身上可以被改进的特定行为。本文从这些点出发,探索了在不同交通环境下如何通过车道分配来提高交通效率,并提出了一些改进的办法。在此基础上,本文给出了一个可以应用于全自动车辆且适用于各种交通环境下的通用的车道分配算法以及建立在这些算法上的中央车辆控制系统模型。最后,作者将此模型在包括上述仿真器的不同仿真环境下进行了验证,证明了算法的有效性,并提出了未来可供继续研究改进的方向。本文重点分析了如何在一个独立路段下通过合理地分配车道来提高交通效率,并给出了可以被广泛应用并适用于全自动车辆的控制算法。在研究过程中,作者深入探索了人类驾驶员在道路上的行为模式,并建立了用于模拟和比较其行为的模型。同时,作者还建立了一个可以用来分析测试和验证文中提到的交通模型和算法的仿真环境,在很大程度上弥补了不能在真实道路交通环境和车辆上进行测试的不足。文中给出的车道分配系统可以在常见交通环境下显著提高车辆通行效率,证明了通过合理动态地分配车道来提高交通效率的价值和可行性。

关键词：智能交通驾驶行为模型交通仿真车道分配

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基于GIS的城市道路交通系统建模与仿真

基于GIS的城市道路交通系统建模与仿真

作者：赵秋园山东大学

学位级别：硕士

随着智能交通系统（ITS）在全球范围内的兴起，作为其核心内容之一的交通仿真正成为国内外的研究热点。传统的交通仿真系统存在对道路、交通环境信息的管理能力不足等问题，而地理信息系统（GIS）作为一种新兴的、迅速发展的技术，具有... 详细信息

随着智能交通系统（ITS）在全球范围内的兴起，作为其核心内容之一的交通仿真正成为国内外的研究热点。传统的交通仿真系统存在对道路、交通环境信息的管理能力不足等问题，而地理信息系统（GIS）作为一种新兴的、迅速发展的技术，具有很强的信息管理能力和信息可视化能力。本文将交通仿真技术和地理信息系统相结合，以城市道路交通系统的构成要素和交通行为作为切入点研究并开发了适合我国国情的城市微观交通仿真系统。首先，为了真实而深刻地描述路网的实际形状，本文结合GIS技术强大的空间数据存储管理等优势，建立了基于GIS的仿真路网生成模型，并设计了仿真路网的GIS数据库。该仿真路网生成模型可根据用户的不同需求利用GIS完成仿真路网的自动绘制，且绘制出来的仿真路网和真实路网基本一致，这有利于提高仿真结果的精确度以及对路网进行实时仿真。其次，建立了基于智能体的城市微观交通仿真系统的模型结构，分别为车辆智能体、路段智能体、交叉口智能体和交通灯智能体等;并着重研究了该模型结构中这四个主要智能体模型的组成结构特点。接着，本文在参考已有车辆行为研究文献的基础上，重点对车辆的行为模型进行了研究。对车辆在路段上的驾驶行为，分别建立了自由驾驶、跟驰驾驶以及换车道驾驶等各种驾驶方式的数学模型。同时深入研究了车辆过路口的驾驶行为，针对以往对路口驾驶行为研究的不足，提出了路口车辆防碰撞模型，为解决车辆在路口（尤其是无信号灯控制路口）处避撞行驶的仿真问题提供了依据。然后，本文探讨了交通仿真系统开发的环境和工具的选择，分析了整个系统实现的框架和流程，并用Java语言完成了系统的可视化实现。该仿真系统包括：仿真路网生成模块、车辆产生模块、车辆模块、仿真模式选择与数据分析模块等。该系统是一个开放性的系统，具有非常好的可重用性、灵活性和可扩展性。最后，利用本文开发的仿真系统对济南市某段路网进行了应用实例分析，仿真结果表明该仿真系统能够较好的模拟各种交通流现象，并具有很好的数据统计分析能力，对辅助交通控制决策具有一定的参考价值。

关键词：智能交通系统微观仿真地理信息系统驾驶行为模型